簡紅波，彭 峰，王 益

(遵義水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州 遵義 563002)

1 工程概況

龍洞灣水庫位于貴州省務(wù)川縣浞水鎮(zhèn)長江村境內(nèi)浞水河上，是貴州省“十三五”水利規(guī)劃鄉(xiāng)鄉(xiāng)有穩(wěn)定水源工程項(xiàng)目之一。其樞紐工程主要由擋水、泄水和取放水建筑物組成，大壩為堆石砼單曲拱壩[1- 2]，最大壩高46.0m，正常蓄水位913.0m，水庫總庫容174萬m3，該工程于2018年8月開工建設(shè)，目前大壩已封頂，后續(xù)工作仍在緊張進(jìn)行中。

2 庫區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

庫區(qū)總體地勢為南、南西部高，北、北東部低，屬中至淺切低中山至中低山侵蝕河谷及溶蝕溝谷地貌。河床高程872.0～913.0m，比降4.6%，左岸分布有三匯溪低鄰谷，與庫區(qū)河流近平行展布，對應(yīng)河床高程815.0～913.0m，河間山體寬0.5～1km，河間地塊上還分布有近南北向展布的小河溝槽谷[3- 4]，發(fā)源于庫尾左岸堰塘灣，溝底高程872.0～913.0m，沿地表穩(wěn)定徑流至KWD1巖溶洼地進(jìn)入地下巖溶管道伏流在下游樓房處K10溶洞出露匯入三匯溪，地下伏流段高程為820.0～872.0m。

2.2 地層巖性

水庫區(qū)主要出露志留系下統(tǒng)龍馬溪組(S1l)、石牛欄組(S1s)、中統(tǒng)韓家店組(S2h)地層。S1l層為粉砂質(zhì)泥巖、頁巖，主要在庫區(qū)中上游河段庫盆底部；S1s主要為中至厚層含泥質(zhì)條帶灰?guī)r、含泥質(zhì)灰?guī)r，厚42～50m，為庫區(qū)主要可溶巖層，在庫區(qū)右岸分布高程高于正常蓄水位，在左岸中部陡崖一帶分布傾斜延伸至低鄰谷出露；S2h主要為頁巖、粉砂質(zhì)頁巖夾粉砂巖等，主要分布在庫區(qū)兩岸山體頂部向兩岸及庫尾延伸大面積分布。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

庫區(qū)位于浞水向斜南東翼，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有學(xué)堂坳斷層F1，該斷層自庫區(qū)右岸長灣一帶橫切庫首河谷延伸至左岸S2h碎屑巖地層因應(yīng)力釋放而逐漸滅尖，為一壓扭性逆斷層，斷層產(chǎn)狀N31～37°W/SW∠75～78°，斷距為15～30m，斷層破碎帶寬3～5m，多為泥質(zhì)膠結(jié)。受區(qū)域構(gòu)造影響，還發(fā)育有f1、f3及f4次生斷層，強(qiáng)風(fēng)化裂隙較發(fā)育。巖層整體傾左岸，河谷結(jié)構(gòu)為走向谷。

2.4 巖溶水文地質(zhì)條件

2.4.1巖溶發(fā)育概況

水庫區(qū)兩岸坡及河谷地表出露S2h和S1l碎屑巖地層為主，地表水徑流條件較好。地層結(jié)構(gòu)空間分布為自上而下依次分布S2h、S1s、S1l地層，巖層總體緩傾左岸，S1s層在庫區(qū)一側(cè)出露面積較少，河間地塊內(nèi)下伏于S2h碎屑巖層，岸坡出露區(qū)主要以地表溶溝溶槽、溶蝕裂隙發(fā)育為主，據(jù)調(diào)查，左岸及鄰谷S1s層主要發(fā)育有以K2、K10為出口的地下巖溶管道系統(tǒng)。K2出溢點(diǎn)高程883.7m，流量穩(wěn)定，一般流量3～8L/s，汛期流量10L/s以上，且出水渾濁，渾濁程度與河水相當(dāng)，說明受大氣降雨影響較大，補(bǔ)給途徑短，分析推測受庫尾一帶河水補(bǔ)給的可能性較大。三匯溪低鄰谷發(fā)育的K10巖溶管道出口高程820.0m，一般流量2～5L/s，較穩(wěn)定，在K10南側(cè)小河溝下游S1s出露區(qū)發(fā)育有巖溶洼地KWD1及落水洞KLD8，通過連通試驗(yàn)證明，KLD8與K10連通，小河溝沿地表穩(wěn)定徑流后進(jìn)入KLD8落水洞集中補(bǔ)給K10出水溶洞，經(jīng)分段流量觀測，K10流量與KLD8地表水匯入量無明顯差異，說明K10出水溶洞主要由KLD8落水洞集中補(bǔ)給為主，其次為管道附近兩側(cè)地下水橫向補(bǔ)給。如圖1所示。

2.4.2地下水類型及含水巖組的劃分

水庫區(qū)和鄰谷出露地層中碳酸鹽巖和碎屑巖類均有分布[5- 7]，地下水類型主要為碳酸鹽溶洞水和基巖裂隙水兩大類，根據(jù)本區(qū)各地層單元巖性特征、巖溶發(fā)育程度及水文地質(zhì)特性[8]，將區(qū)內(nèi)出露地層單元劃分為強(qiáng)巖溶含水巖組和弱含水相對隔水巖組，劃分結(jié)果見表1。

2.4.3庫區(qū)左岸巖溶發(fā)育特征規(guī)律

為查明水庫左岸與低鄰谷河間地塊S1s層巖溶水文地質(zhì)情況，除地表巖溶水文地質(zhì)調(diào)查工作外，還采取了鉆探、物探(EH4)、水位觀測及連通試驗(yàn)等勘察手段[9- 11]。在左岸地表分水嶺沿線橫向布置了三條EH- 4物探線及水文孔ZK1、ZK7，如圖1所示。據(jù)EH4物探資料顯示，庫區(qū)臨河岸坡巖溶發(fā)育程度較高，尤其是庫尾f4斷層及庫區(qū)中部f3斷層影響帶較為明顯，而向岸坡深部(地表分水嶺以外)巖溶發(fā)育逐漸減弱。另外，鉆孔ZK1、ZK7揭露：S1s層巖芯完整性好，未見溶蝕現(xiàn)象，壓水試驗(yàn)巖體透水率多小于5Lu。經(jīng)反復(fù)觀測，孔內(nèi)穩(wěn)定水位均高于K2出溢點(diǎn)高程，且高于S1s層頂界分布高程，鉆孔水位觀測結(jié)果見表2，說明左岸地表分水嶺附近存在高于河水位的地下分水嶺，庫區(qū)河流為補(bǔ)給型河流。根據(jù)巖層結(jié)構(gòu)分布與水文地質(zhì)特征分析，庫區(qū)一側(cè)岸坡至分水嶺地下水向三匯溪低鄰谷補(bǔ)給的可能性極小，說明左岸至鄰谷間S1s可溶巖層深部巖溶不發(fā)育，巖溶發(fā)育主要集中在分水嶺以內(nèi)近岸坡淺部一帶。

表1 庫區(qū)水文地質(zhì)巖組劃分表

圖1 水庫區(qū)地質(zhì)平面簡圖

表2 左岸水文孔ZK1、ZK7孔內(nèi)水位觀測統(tǒng)計(jì)表

綜合分析，庫區(qū)左岸分水嶺外側(cè)山體上部均為連續(xù)穩(wěn)定的S2h碎屑巖地層覆蓋，受上伏S2h相對隔水層阻隔，S1s層地下水補(bǔ)給受限；其次在庫區(qū)近岸一帶S1s層出露區(qū)接受較為有限的地下水補(bǔ)給后主要沿縱向(河向)排泄補(bǔ)給K2出露，庫區(qū)一側(cè)補(bǔ)給區(qū)地下水動力作用釋放，然而對岸坡深部地下水動力作用減弱，向地表分水嶺至外側(cè)山體巖溶逐漸減弱巖溶弱發(fā)育；地表分水嶺以內(nèi)近岸由于受斷層、裂隙構(gòu)造切割以及早期河流的側(cè)向侵蝕作用，巖溶相對較發(fā)育，但分水嶺以內(nèi)山體單薄，地表集雨面積和補(bǔ)給區(qū)極其有限，巖溶發(fā)育主要以短道的巖溶管道、流量較小的出水溶洞為主，受季節(jié)影響較大，與K2、K10調(diào)查資料吻合。

本區(qū)碎屑巖與可溶巖成層性相間分布，碎屑巖分布相對較廣，斷層及裂隙構(gòu)造發(fā)育，巖溶發(fā)育差異性較大，總結(jié)巖溶發(fā)育有以下特點(diǎn)及規(guī)律：①巖溶發(fā)育及巖溶化程度與巖性及其分布影響密切相關(guān)，河間地塊內(nèi)S1s層下伏于S2h相對隔水層，巖溶弱發(fā)育，僅庫區(qū)及鄰谷近岸坡一帶S1s層地表出露區(qū)受斷層、裂隙切割影響巖溶相對較發(fā)育，巖溶主要以地表溶蝕及短道的巖溶管道為主，巖溶形態(tài)發(fā)育規(guī)模相對較右岸小，地下水主要沿縱向或斜向排泄就近補(bǔ)給河流，庫區(qū)一側(cè)與鄰谷存在水力聯(lián)系的可能性小，為獨(dú)立的巖溶管道系統(tǒng)，巖溶發(fā)育在平面分布上具有明顯的差異性。②受地形控制：巖溶發(fā)育具有不均性，S1s出露區(qū)在地形相對平緩的斜坡、臺地及洼地，地表匯水條件較好，為巖溶個體形態(tài)的發(fā)育創(chuàng)造水動力條件，巖溶發(fā)育程度高，另外，地下水為適應(yīng)不斷下潛的最低排泄基準(zhǔn)面，巖溶管道多沿地形切割更低的溝谷就近發(fā)育。從整個庫區(qū)來看，南側(cè)地形相對北側(cè)較高，北東部相對南西部較低，為適應(yīng)地下水最低排泄基準(zhǔn)面，庫區(qū)左岸K2及鄰谷下游K10巖溶管道總體上為由南向北或由南西向北東補(bǔ)給，庫區(qū)與鄰谷河流分布為分水嶺兩側(cè)岸坡最低排泄基準(zhǔn)面。③受構(gòu)造控制：巖溶多順巖層及斷層、裂隙結(jié)構(gòu)面發(fā)育。庫區(qū)多為單斜巖層，傾角較緩，可溶巖與碎屑巖相間分布，受碎屑巖相對隔水巖層阻隔，巖溶管道多順層沿巖層傾向發(fā)育，左岸K2短道巖溶管道系統(tǒng)主要沿近岸坡順河向及卸荷裂隙及層面發(fā)育。④受新構(gòu)造運(yùn)動、巖溶發(fā)展階段控制：不同時(shí)期巖溶發(fā)育形態(tài)不同，其具有明顯的差異性，但同時(shí)也具有一定的繼承性。本區(qū)巖溶發(fā)育主要為山盆期第一亞期與第二亞期過渡期，相適應(yīng)的溶洞層高程為800～1000m，該期溶洞發(fā)育，主要以巖溶洼地、斜向落水洞和水平發(fā)育的溶洞、巖溶管道及出水溶洞、巖溶泉等為主，如巖溶管道進(jìn)口及K2、K10巖溶管道系統(tǒng)出口，均接受豎直或斜向巖溶形態(tài)的補(bǔ)給，就近排泄補(bǔ)給附近河流。水庫區(qū)受地形、地層巖性分布特征及構(gòu)造切割的不同，總體上巖溶發(fā)育表現(xiàn)出明顯的不均性。

2.4.4地表水、地下水補(bǔ)徑排特征

水庫左岸在地形上分水嶺為單薄的脊?fàn)钌襟w，分水嶺以外至三匯溪鄰谷河間地表均為連續(xù)分布的S2h層覆蓋，地形坡度總體較大，地表徑流條件好。左岸山體存在地下分水嶺，庫區(qū)一側(cè)地下水主要為上游向下游縱向或局部斜向補(bǔ)給庫區(qū)河流，水庫區(qū)為補(bǔ)給型河流，與鄰谷三匯溪之間存在水力聯(lián)系的可能性較小，地下水的補(bǔ)、徑、排及巖溶發(fā)育各自為系統(tǒng)[12- 14]，巖溶管道發(fā)育方向總體上代表地下水的徑流方向，浞水河為本區(qū)最低排泄基準(zhǔn)面。

3 庫區(qū)左岸巖溶滲漏分析

3.1 左岸F1斷層以上(上游)庫岸滲漏評價(jià)

水庫蓄水存在沿S1s可溶巖地層向鄰谷滲漏可疑。據(jù)前述資料分析論證，左岸地表分水嶺附近存在地下分水嶺，其高程高于S1s強(qiáng)含水層分布高程，分水嶺以內(nèi)地下水補(bǔ)給K2巖溶系統(tǒng)；庫區(qū)一側(cè)近岸坡巖溶發(fā)育程度較高，受上部S2h阻隔，向岸坡深部(地表分水嶺以外)巖溶發(fā)育逐漸減弱，與鄰谷之間河間地塊內(nèi)S1s層巖溶不發(fā)育，巖體透水性弱，鉆孔揭露巖體透水率均在5Lu以下，K2與K10為相對獨(dú)立的巖溶管道系統(tǒng)；雖發(fā)育有F1斷層切割，但未切割延伸至鄰谷，庫區(qū)與三匯溪鄰谷間存在水力聯(lián)系的可能性極小。因此，水庫蓄水后庫水沿S1s可溶巖層向左岸三匯溪及小河溝低鄰谷滲漏的可能性小，如圖2所示。

圖2 庫區(qū)Ⅰ—Ⅰ＇水文地質(zhì)剖面圖

圖3 庫區(qū)Ⅱ—Ⅱ＇水文地質(zhì)剖面圖

3.2 左岸F1斷層以下(下游)庫岸滲漏評價(jià)

左岸F1斷層以下山體受上游沖溝及下游河彎切割，山體較單薄，受構(gòu)造影響，近岸坡淺部巖溶較強(qiáng)烈，以順河向的短道型巖溶通道發(fā)育為主，地下水主要沿縱向，局部斜向排泄補(bǔ)給下游河床，向岸坡深部巖溶不發(fā)育。據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)資料表明，857.41m高程以上透水率均大于5Lu，以下均小于5Lu。因此，水庫蓄水后存在沿F1斷層破碎帶，強(qiáng)風(fēng)化，裂隙、溶蝕帶等向下游滲漏問題，可采取防滲帷幕處理解決，如圖3所示。根據(jù)壩區(qū)水文地質(zhì)條件，左岸防滲帷幕設(shè)計(jì)底界接S1l相對隔水層，封閉強(qiáng)風(fēng)化、強(qiáng)巖溶及斷層破碎帶強(qiáng)透水巖體，邊界接S2h相對隔水層及S1s層弱巖溶弱透水巖體。

4 結(jié)語

本區(qū)巖溶發(fā)育除了受地層結(jié)構(gòu)及地質(zhì)構(gòu)造的控制，地表和地下水補(bǔ)徑排條件及地下水動力作用的影響也較明顯，論證表明庫區(qū)K2和鄰谷K10巖溶管道系統(tǒng)不存在水力聯(lián)系，水庫左岸河間地塊S1s層巖溶弱發(fā)育或不發(fā)育，水庫蓄水向左岸低鄰谷產(chǎn)生巖溶滲漏的可能性小。

根據(jù)施工階段帷幕先導(dǎo)孔成果資料顯示：左岸帷幕邊界孔巖芯完整，S1s層未見溶蝕現(xiàn)象，巖體透水率多小于5Lu，最大為5.96Lu，最小為1.28Lu，透水性總體較弱，實(shí)施成果證明了前期勘察論證成果的準(zhǔn)確性與設(shè)計(jì)帷幕邊底界的合理性。

由于巖溶發(fā)育具有復(fù)雜性和特異性，本文采用的勘察手段與分析論證方法存在一定局限性，在今后的實(shí)際工程中仍需進(jìn)一步總結(jié)和完善。