郭玉龍,趙愛徐,蘇燦英

(大理州水利水電勘測設計研究院,云南 大理 671000)

1 滲漏概況

彭家莊水庫為中型水庫，總庫容為1201.7萬m3，大壩壩高63.4m，壩型為黏土心墻風化料壩。水庫蓄水后下游有6個(編號1#—6#)明顯滲漏點，分布位置如圖1所示，滲漏點主要分布于壩腳排水棱體和右岸溢洪道附近，其中1#和2#滲水點位于壩腳排水棱體部位，高程1776.6m，滲漏量約40L/s；3#滲漏點位于溢洪道左邊墻外側，高程1787.9m，滲漏量約5L/s；4#滲漏點位于溢洪道右邊墻外側，高程為1782.3m，滲漏量約5L/s；5#滲漏點位于溢洪道右邊墻外側，高程為1772.9m，該滲漏點水流由下而上冒出，具有承壓性，滲漏量約30L/s；6#滲水點位于導流洞出口右岸坡腳，高程為1776.7m，為零星滲水，滲漏量約0.5L/s，1#—6#滲水點，總滲漏量約為80L/s，滲漏點滲水量隨水庫水位升高而增大，滲水清澈，均無帶泥、帶沙現(xiàn)象。

2 綜合物探工作方法和布置

2.1 工作目的

彭家莊水庫滲漏問題嚴重影響水庫蓄水，長期異常滲漏將形成滲透破壞，對水庫安全運行造成威脅。因此，查清水庫滲漏問題，為水庫滲漏處理提供翔實的基礎資料和可靠的科學依據(jù)尤其重要。鑒于水庫滲漏涉及壩體、壩基、壩肩岸坡繞壩滲漏，具有水庫下游出水點多、滲漏范圍廣、滲漏量大的特點；如采用現(xiàn)場水位觀測、滲漏觀測和地質資料分析，只能對滲漏問題進行定性判斷，無法進行定量分析；采用地質鉆孔勘探方法控制范圍有限，不能有效、全面反應水庫滲漏情況；采用單一物探方法不能解決所有問題，探測成果準確率低，精度低。本文擬采用綜合物探法對水庫滲漏進行綜合探測，相互補充、相互驗證，全面、準確查清水庫滲漏問題。

2.2 工作方法

針對彭家莊水庫滲漏復雜性并結合現(xiàn)場工作條件，滲漏探測工作采取“水陸結合”的方式開展工作，綜合物探工作主要布置在庫區(qū)、壩頂、大壩下游壩坡及左右?guī)彀兜裙こ滩课唬膊捎脗坞S機流場擬合法(簡稱流場法)、水下地形單波束測試法、自然電場法、反磁通瞬變電磁法、溫度場法和孔內(nèi)流場法等6種物探方法[1- 3]。

(1)水庫滲漏入水口的確定：采用偽隨機流場法查明庫區(qū)滲漏入水口的具體位置和分布高程；對壩前庫區(qū)100～150m的水下范圍進行檢測，具體步驟為以流場擬合法為主，在庫區(qū)進行面積性檢測，在發(fā)現(xiàn)異常部位進行加密和重復測試，以確定滲漏的位置區(qū)域和規(guī)模[4]。

(2)滲漏路徑的確定：在庫區(qū)滲漏入水口位置確定后，分析其可能存在的滲漏部位如壩體、壩基、壩肩及庫岸等，在庫岸、大壩壩頂及下游壩坡：布置測線采用自然電場法和瞬變電磁法，孔內(nèi)采用溫度場法初步查明大壩滲漏的滲漏路徑[5]。

圖1 彭家莊水庫滲漏出水點分布示意圖

2.3 工作布置

(1)偽隨機流場擬合法：布置在庫區(qū)庫水位高程1811.1m以下段，采用散點布置的方式，點距一般為2～3m，異常地段為1～2m，共計72000m2；水下地形單波束測試共計72000m2。測點8000點。

(2)自然電場法：布置在壩頂及下游壩坡、左右?guī)彀叮膊贾脺y點526點，點距2～5m。

(3)反磁通瞬變電磁法，布置在大壩下游壩坡及左右?guī)彀?，共布置編號為FZ1—FZ11的11條測線，點距2m，共計758點。

(4)孔內(nèi)溫度場法和孔內(nèi)流場法：布置在測壓孔1#～9#孔內(nèi)，共計9個鉆孔的測試。

3 物探資料成果分析

3.1 滲漏入水口的確定

為查明庫區(qū)滲漏入水口的具體位置，采用了偽隨機流場擬合法開展工作。根據(jù)探測成果，共發(fā)現(xiàn)6個高電流密度異常區(qū)，編號為1#—6#，均為滲漏入水口的反映，探測成果如圖2所示。①1#—3#滲漏區(qū)位于左岸近壩庫區(qū)，1#滲漏區(qū)高程1787～1789m，2#滲漏區(qū)高程1787～1792m和3#滲漏區(qū)高程1805～1808m，均推測為砂巖、泥質粉砂巖、石英砂巖、礫巖互層地層，巖體中節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體破碎所致的滲漏。②4#滲漏區(qū)位于右岸導流洞和引水隧洞進口位置，高程1788～1806m，推測為砂巖、泥質粉砂巖、石英砂巖、礫巖互層地層，主要巖體破碎等缺陷所致的滲漏滲水。③5#和6#滲漏區(qū)位于右岸上游河道位置，5#滲漏區(qū)高程1789～1792m，6#滲漏區(qū)高程1791～1794m，均推測為砂巖、泥質粉砂巖、石英砂巖、礫巖互層地層，巖體中節(jié)理、裂隙發(fā)育，主要為巖體破碎所致的滲漏。

圖2 彭家莊水庫滲漏入水口平面分布圖

根據(jù)異常區(qū)的大小、滲漏異常值的大小、所在位置的重要性，庫區(qū)1#—6#滲漏異常區(qū)分為Ⅰ和Ⅱ類，其中Ⅰ類異常區(qū)表示滲水范圍大、電流密度異常值大，是水庫滲漏的主要滲水區(qū)，是滲漏處理的重點，4#和5#屬于Ⅰ類；Ⅱ類異常區(qū)表是范圍小、電流密度異常值小，是水庫滲漏的次要滲水區(qū)，處理的次要區(qū)，1#—3#和6#屬于Ⅱ類。

3.2 滲漏路徑探測成果分析

在庫區(qū)滲漏源確定后，為推測滲漏路徑，在大壩下游壩面及左右?guī)彀恫捎米匀浑妶龇ā⒎创磐ㄋ沧冸姶欧般@孔溫度測試法開展工作。

3.2.1 自然電場法成果分析

為查明水庫滲水在大壩分布位置的過水平面范圍，特在大壩下游壩面和左右?guī)彀恫贾米匀浑妶龇y點成果繪制成自然電位等值線圖，如圖3所示。

圖3 彭家莊水庫自然電場法推測滲漏路徑成果圖

根據(jù)低自然電位異常區(qū)的分布情況，共推測了3條滲漏路徑，其中，滲漏路徑1位于左岸，滲漏路徑2和3位于右岸。

(1)滲漏路徑1：左岸庫區(qū)庫水→1#、2#和3#滲漏入水口→D1(1)附近→D1(2)和ZR(1)→ZR(2)→ZR(4)→1#和2#滲漏出水點→滲水引流槽→朵谷河；

(2)滲漏路徑2：右岸庫區(qū)庫水→4#、5#和6#滲漏入水口→D2(1)→D4(2)→ZR(3)→ZR(4)→1#、2#和3#滲漏出水點→滲水引流槽→朵谷河；(3)滲漏路徑3：右岸庫區(qū)庫水→4#、5#和6#滲漏入水口→D2(1)→D4(1)→4#、5#和6#滲漏出水點→朵谷河。

3.2.2 反磁通瞬變電磁法成果分析

為查明水庫滲水在大壩、庫岸等部位的滲漏范圍，采用反磁通瞬變電磁法進行探測。反磁通瞬變電磁法探測共發(fā)現(xiàn)51個低電阻率異常區(qū)，推測巖體破碎帶，富水區(qū)域47個，斷層及影響帶3個，從異常區(qū)規(guī)模上看，沿測線方向的長度一般為10～40m，高程上主要分布在1770～1800m，根據(jù)異常區(qū)分布的平面和高程分布，與目前彭家莊水庫滲漏關聯(lián)性較大的有31個，關聯(lián)性較小的20個。

為方便分析目前彭家莊水庫滲漏與發(fā)現(xiàn)的低電阻率異常區(qū)之間的關系，將與水庫滲漏關聯(lián)性較大的30個低電阻率異常區(qū)段平面分布位置繪制成圖，如圖4所示。

圖4 彭家莊水庫低電阻率異常區(qū)與水庫滲漏區(qū)域關系分析成果圖

(1)滲漏路徑1：左岸庫區(qū)庫水→1#、2#和3#滲漏入水口→FZ1(1)和FZ1(2)附近→FZ2(1)和FZ2(2)→FZ4(1)→FZ5(1)→FZ5(3)→FZ5(4)→FZ5(5)→FZ7(3)→1#和2#滲漏出水點→滲水引流槽→朵谷河；

(2)滲漏路徑2：右岸庫區(qū)庫水→4#、5#和6#滲漏入水口→FZ3(3)→FZ3(1)→FZ2(4)→FZ4(4)和FZ4(5)→FZ5(5)→FZ7(3)→1#、2#和3#滲漏出水點→滲水引流槽→朵谷河；

(3)滲漏路徑3：右岸庫區(qū)庫水→4#、5#和6#滲漏入水口→FZ3(4)和FZ3(3)→FZ8(4)→FZ8(6)和FZ9(1)→FZ2(5)、FZ2(6)和FZ2(7)→FZ10(1)和FZ10(2)→FZ11(1)→4#、5#和6#滲漏出水點→朵谷河。

3.2.3 溫度場法成果分析

為查明水庫滲水在大壩下游等部位的滲漏范圍，本次探測還在布置的CH01—CH09等9個水位觀測孔中開展了鉆孔水體溫度測試工作，測試點距為1m/點。

從探測成果可以分析，孔內(nèi)低溫異常差異不太明顯，僅局部溫度稍低的表現(xiàn)，主要分布在大壩右岸CH01、CH02、CH04和CH05位置，高程1789m以下，表明彭家莊水庫滲漏主要是發(fā)生右岸。

3.2.4 觀測孔水位監(jiān)測成果分析

綜合CH01—CH09孔水位觀測資料分析，彭家莊水庫的滲漏主要發(fā)生在右岸，在大壩的過水區(qū)域主要是CH01、CH04位置附近區(qū)域，CH06位置僅為滲漏過水次要區(qū)域。

3.2.5 地質資料成果分析

根據(jù)庫區(qū)滲漏入水口的分布情況結合地質情況分析。

(1)左岸庫區(qū)1#、2#和3#滲漏區(qū)所在位置巖性為暗紫色砂巖、泥質粉砂巖、石英砂巖為主，巖石互層狀結構，砂巖為透水巖體，泥質巖為相對隔水巖體，其巖石產(chǎn)狀為巖層產(chǎn)狀28°∠30°，逆坡，且水庫樞紐主要布置于右岸，故受工程施工擾動小，滲漏區(qū)域范圍小，滲漏量小，為局部地質缺陷導致的滲漏，為該水庫滲漏的次要區(qū)域。

通過觀測井觀測，地下水水位高，且隨長江水位變化極為明顯，土體滲透力強，滲水量大，施工中采用了三級降水：在閘塘基坑四周布置第一級降水，在主基坑四周布置第二級降水，在基坑最深的中墩位置布置第三級降水?，F(xiàn)場共布設深井近200口，輕型井點400多延米，有效地降低了地下水水位，減小了孔內(nèi)外水頭差，減少了塌孔現(xiàn)象的發(fā)生。

(2)右岸庫區(qū)4#、5#和6#滲漏區(qū)所在位置巖性為暗紫色砂巖、泥質粉砂巖、石英砂巖為主，巖石互層狀結構，砂巖為透水巖體，泥質巖為相對隔水巖體，其巖石產(chǎn)狀為巖層產(chǎn)狀37°∠34°，順坡，且右岸區(qū)域布置有導流洞、引水隧洞和溢洪道等構筑物，受工程施工擾動大，探測發(fā)現(xiàn)的滲漏區(qū)域范圍大，滲漏量大，尤其是4#和5#滲漏區(qū)，滲水由導流洞和引水隧洞附近破碎的巖體滲入，通過地質缺陷和砂巖、泥質粉砂巖、石英砂巖的層間裂隙滲透至大壩下游地質情況薄弱地段，而后滲出，為該水庫滲漏的主要滲漏方式，4#和5#滲漏區(qū)是該水庫滲漏的主要區(qū)域。

4 綜合物探成果分析

4.1 庫區(qū)滲漏入水口

根據(jù)異常區(qū)的大小、滲漏異常值的大小、所在位置的重要性，庫區(qū)1#—6#滲漏異常區(qū)分為Ⅰ和Ⅱ類，其中4#和5#屬于Ⅰ類；Ⅰ類異常區(qū)表示滲漏范圍大、電流密度異常值大，滲漏量大，是水庫滲漏的主要滲漏區(qū)域，主要滲漏區(qū)位于導流洞和引水隧洞進口附近地段，是滲漏處理的重點區(qū)域，1#—3#和6#異常區(qū)屬Ⅱ類。Ⅱ類異常區(qū)表示滲漏范圍小、電流密度異常值小，屬于散浸類的微小滲漏，是水庫的次要滲漏區(qū)域，滲漏處理的次要區(qū)域。

4.2 滲漏類型分析

(1)水庫庫區(qū)1#—6#滲漏異常區(qū)，從異常區(qū)的電流密度異常變化值幅度和分布范圍分析水庫的滲漏類型屬于散浸式，推測為基巖裂隙發(fā)育，巖體破碎導致的滲漏，無集中滲漏通道。

(2)左岸庫區(qū)1#、2#和3#滲漏區(qū)所在位置巖性為暗紫色砂巖、泥質粉砂巖、石英砂巖為主，巖石互層狀結構，砂巖為透水巖體，泥質巖為相對隔水巖體，其巖石產(chǎn)狀為巖層產(chǎn)狀28°∠30°，逆坡，且水庫樞紐建筑物主要布置于右岸，故受工程施工擾動小，為局部地質缺陷導致的滲漏，為該水庫滲漏的次要區(qū)域。

(3)右岸庫區(qū)4#、5#和6#滲漏區(qū)所在位置巖性為暗紫色砂巖、泥質粉砂巖、石英砂巖為主，巖石互層狀結構，砂巖為透水巖體，泥質巖為相對隔水巖體，其巖石產(chǎn)狀為巖層產(chǎn)狀37°∠34°，順坡，且右岸區(qū)域布置有導流洞、引水隧洞和溢洪道等構筑物，受工程施工擾動大，尤其是4#和5#滲漏區(qū)，滲水由導流洞和引水隧洞附近破碎的巖體滲入，通過地質缺陷和砂巖、泥質粉砂巖、石英砂巖的層間裂隙滲透至大壩下游地質情況薄弱地段，而后滲出，為該水庫滲漏的主要滲漏方式，4#和5#滲漏區(qū)是該水庫滲漏的主要區(qū)域。

(4)從滲漏入水口位置的平面分布上來看，滲漏位置主要集中在大壩右岸，左岸僅有零星分布，大壩位置未發(fā)現(xiàn)明顯滲漏點。

4.3 滲漏路徑

根據(jù)多種物探滲漏路徑探測成果分析、水位孔觀測資料及工程區(qū)地質資料進行綜合分析，推測了3條滲漏路徑，編號為滲漏路徑1～3，其滲漏路徑1位于左岸，滲漏路徑2和3位于右岸[6]。

(1)滲漏路徑1：庫水→以散浸的方式→1#、2#和3#滲漏入水口→D1、FZ1(2)和FZ1(3)附近→FZ2(1)、FZ2(2)和ZR(1)→FZ4(1)→FZ5(1)和ZR(2)→FZ5(3)和ZR(4)→FZ5(4)和ZR(4)→FZ5(5)和ZR(4)→FZ7(3)→1#和2#滲漏出水點→滲水引流槽→朵谷河。

(2)滲漏路徑2：庫水→以散浸的方式→4#、5#和6#滲漏入水口→FZ3(3)和D2(2)→FZ3(1)和D2(2)→FZ2(4)→D4(1)→FZ4(4)、FZ4(5)和ZR(3)→FZ5(5)和ZR(4)→FZ7(3)→1#、2#和3#滲漏出水點→滲水引流槽→朵谷河。

(3)滲漏路徑3：庫水→4#、5#和6#滲漏入水口→FZ3(4)、FZ3(3)和D2(2)→FZ8(4)→FZ8(6)和FZ9(1)→FZ2(5)、FZ2(6)和FZ2(7)→FZ10(1)和FZ10(2)→FZ11(1)→4#、5#和6#滲漏出水點→朵谷河。

4.4 滲漏工程部位

(1)滲漏路徑1：在大壩位置的過水區(qū)域在大壩樁號壩0+130.5m—壩0+168m，高程1770～1805m位置，該區(qū)域包含了FZ2(1)和FZ2(2)低電阻率異常區(qū)，從庫區(qū)1#、2#和3#滲漏入水口的電流密度變化幅值和規(guī)模看，該區(qū)域為次要滲漏區(qū)。

(2)滲漏路徑2：在大壩位置的過水區(qū)域在大壩樁號壩0～4.5m—壩0～28m，高程1764～1800m位置，該區(qū)域包含了FZ2(4)低電阻率異常區(qū)，從庫區(qū)4#、5#和6#滲漏入水口的電流密度變化幅值和規(guī)?？矗搮^(qū)域為主要滲漏區(qū)。

(3)滲漏路徑3：在大壩位置的過水區(qū)域在大壩樁號壩0～40m—壩0～97m，高程1782～1812m位置，該區(qū)域包含了FZ2(5)、FZ2(6)、FZ2(7)和FZ9(3)低電阻率異常區(qū)，從庫區(qū)4#、5#和6#滲漏入水口的電流密度變化幅值和規(guī)?？?，該區(qū)域為主要滲漏區(qū)。

4.5 綜合物探成果評價

通過不同物探方法探測資料對比、驗證，自然電場法低電位異常區(qū)與反磁通瞬變電磁法低電阻率異常相對應，對應關系較好；自然電場法低電位異常區(qū)與水位觀測孔高水位異常相對應。綜合物探資料成果與工程地質分析相對應，經(jīng)對比分析，綜合物探資料成果較可靠、精度較高，

5 結語

通過采用綜合物探法探測，探明了彭家莊水庫主要滲漏區(qū)域，滲漏重點部位和滲流路徑探測，查清了水庫滲漏問題，針對水庫滲漏特點，滲漏探測采用的綜合物探方法和組合探測成果準確性和可靠性滿足要求，可為水庫復雜滲漏問題的探測提供借鑒和參考。同時建議對滲漏異常區(qū)布置鉆孔，對物探探測成果進行驗證和補充勘察[7]。