代龍省，段星宇

（云南能陽水利水電勘察設(shè)計(jì)有限公司，云南 曲靖 655000）

1 砂廠水庫概況

砂廠水庫所處行政區(qū)為富源縣富村鎮(zhèn)砂廠村委會(huì)砂廠村，擬建攔河壩位于沙廠村北東約800.0m 處兩山體之間的啞口部位。啞口之下的河床部位為天然落水洞，為水庫區(qū)下游及右岸暗河之進(jìn)口。水庫所處河流砂廠河為南、北盤江一級支流黃泥河上游新橋河右岸支流。工程距富源縣城約120km，距曲靖市200km，距昆明市355km。庫區(qū)右岸交通尚屬方便，但左岸及壩址交通條件差。

根據(jù)砂廠水庫區(qū)地形條件，水庫擬建擋水壩正常蓄水位約1780.0m 左右，最大壩高60.0m 左右（利用落水洞上部天然封閉的啞口地形作為大壩，即無須筑壩），壩頂高程為1782.0m，正常蓄水位相應(yīng)容庫1000.00×104m3，總庫容為1340×104m3，為中型規(guī)模。圖1為水庫盆庫區(qū)。

圖1 水庫盆庫區(qū)

2 可溶巖分布特征

砂廠水庫庫區(qū)出露的碳酸鹽巖地層主要為二疊系（P）下統(tǒng)棲霞組、茅口組。次為石炭系（C）上統(tǒng)馬平組小范圍出露于水庫區(qū)左岸近分水嶺地帶，出露位置較高，與庫水蓄水關(guān)系不大。與水庫區(qū)蓄水或滲漏關(guān)系緊密的主要為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r，次為棲霞組（P1q）灰?guī)r，大面積出露于水庫區(qū)左岸及近壩右岸。因此，水庫區(qū)灰?guī)r巖溶含水層巖性相對單一，巖溶含水層為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）與棲霞組（P1q）灰?guī)r。相對隔水層為二疊系上統(tǒng)峨眉山組（P2β）玄武巖，二疊系下統(tǒng)梁山組（P1l）砂頁巖及三迭系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）砂頁巖。

3 巖溶發(fā)育控制因素

可溶巖的巖性為巖溶作用產(chǎn)生和發(fā)育的基礎(chǔ)條件，地形地貌、氣象、水文、地下水動(dòng)力、地質(zhì)構(gòu)造則為外部條件，一般來說，區(qū)域侵蝕排泄基準(zhǔn)面控制著巖溶垂向發(fā)育的下限[1]。

3.1 地層巖性

水庫庫盆區(qū)連續(xù)純碳酸鹽巖主要為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r，次為棲霞組（P1q）灰?guī)r，地表可發(fā)育巖溶槽谷（庫盆區(qū)）洼地、水平溶洞、落水洞、豎井，地下發(fā)育暗河，地下水類型以溶隙～管道型地下水為主，巖溶發(fā)育。

石炭系中統(tǒng)黃龍群（C2hn）及上統(tǒng)馬平組（C3mp）灰?guī)r呈環(huán)形、弧形小范圍出露分布于庫區(qū)左岸山頂分水嶺一帶。三迭系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組下段（T1yn1）灰?guī)r呈條帶狀出露分布于庫右岸及庫尾。中統(tǒng)關(guān)嶺組（T2g）灰?guī)r呈條帶狀出露分布于水庫右岸及庫尾的外圍分水嶺一帶，與水庫工程區(qū)關(guān)系不大。下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）、二迭系下統(tǒng)梁山組（P1l）砂頁巖及上統(tǒng)峨眉山組（P2β）玄武巖，零星出露或呈條帶狀與P1q+m 相間分布于庫區(qū)左岸及庫尾和右岸外圍。

與水庫區(qū)蓄水緊密相關(guān)的巖溶含水層主要為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r及棲霞組（P1q）灰?guī)r可溶巖。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造不僅控制了地形的起伏狀況和地層的空間分布特征，而且NW 走向的高角度沖斷層整體控制著地下水的運(yùn)移、富集規(guī)律。庫區(qū)NW 走向高角度沖斷層發(fā)育且密集分布，斷層角度較陡，傾向延伸較深，受斷層影響巖溶發(fā)育較深，垂向落水洞較深，溶蝕空腔較大而形成管道型巖溶系統(tǒng)。庫區(qū)巖溶落水洞、地下暗河的發(fā)育均受NW 向F2、F3高角度沖斷層控制，總體呈NW 向延伸展布，地下水總體也是由北西向南東運(yùn)動(dòng)，最終向水庫區(qū)右岸北東外圍的兩個(gè)巖溶大泉Q1、Q2 逕流排泄。F2、F3斷層在可溶巖P1m 灰?guī)r中具有導(dǎo)水的作用，同時(shí)在斷層南東末端與P2β 相對隔水層分布部位也具有阻水作用而出露巖溶大泉Q1 與Q2。

3.3 侵蝕基準(zhǔn)面

除了地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造條件等因素控制著庫區(qū)巖溶發(fā)育的部位、形態(tài)、規(guī)模及發(fā)育深度等外，區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面或低槽帶等也影響和控制著巖溶發(fā)育的深度（下限）。工程區(qū)域一級侵基準(zhǔn)面為南、北盤江，二級侵蝕基準(zhǔn)面為黃泥河上游新橋河，三級侵蝕基準(zhǔn)面為大凹子河（河面高程約1363.5m）。其一、二級侵蝕基準(zhǔn)面距水庫工程區(qū)較遠(yuǎn)，對水庫工程區(qū)范圍內(nèi)的巖溶發(fā)育影響不大或無影響，對水庫工程區(qū)巖溶發(fā)育影響深度有較大或直接影響的主要為大凹子河三級侵蝕基準(zhǔn)面，為水庫區(qū)巖溶水運(yùn)移與排泄的最低侵蝕基準(zhǔn)。水庫區(qū)完成的5 個(gè)鉆孔中，其中位于庫區(qū)左岸下新寨一帶鉆孔ZK03（水位高程1787.46m）及大壩落水洞下游河床ZK04（水位高程1736.78m）兩個(gè)鉆孔地下水位分別高于大壩上游河水位（河水位高程1720.1m）16.68～67.36m，但ZK04 地下水位低于此部位河床29.1m，形成懸托河谷（盲谷）。左岸地下水補(bǔ)給河水，ZK04 部位地下水倒流至大壩落水洞。位于大壩上游河床孔ZK01（水位高程1714.9m）、大壩壩軸線部位落水洞上部啞口ZK02（水位高程1717.13m）、庫區(qū)近壩右岸分水嶺ZK05（水位高程1669.1m）3 個(gè)鉆孔地下水均低于河水位，河水補(bǔ)給地下水，形成懸托河[2]。

4 巖溶發(fā)育類型

4.1 巖溶槽谷洼地

砂廠水庫庫盆區(qū)為北西—南東走向的F2斷裂構(gòu)造控制發(fā)育天然形成的巖溶槽谷洼地，洼地長約1.6km，寬為50～200m。巖溶槽谷洼地所處河流砂廠河于近壩址一帶，鉆孔揭露第四系沖洪積層厚34m，左岸均為P1m 灰?guī)r組成，右岸為P2β 玄武巖、T1f 砂頁巖及局部P1m 灰?guī)r組成，最大切割深度200m 左右。

4.2 水平溶洞

近庫尾砂廠小學(xué)以東南主向庫區(qū)左岸發(fā)育一北西走向延伸長度約10m 的P1m 灰?guī)r水平溶洞（花魚洞），溶洞高出河床5～10m，枯水期無水流出為干洞，洪水期被淹沒，退水后，據(jù)當(dāng)?shù)乩习傩罩v有魚從洞里出來，故名花魚洞。實(shí)際上是洪水期河床里的魚隨河水回灌到洞里，退水后又洞里積水又將魚帶出洞外來所致。此外，沿壩址以下主河床（盲谷）左岸發(fā)育走向北東的大型水平溶洞，溶洞延伸至石坎子一帶，長度近300m，洞高2～20m、洞寬2～15m。這兩個(gè)水平溶洞分別受F2、F3斷層控制和影響。

4.3 落水洞

壩址河床部位山體鞍部下部（洞高20～40m、洞寬5～10m）及左岸外圍相鄰北西走向沖溝左壁（洞高5～10m、洞寬2～3m）各發(fā)育一個(gè)落水洞。沿壩址落水洞以下沿主河床（盲谷）發(fā)育串珠狀落水洞8 個(gè)（局部有水）。這些落水洞均受F2、F3斷層控制和影響，或發(fā)育于斷層帶上及斷層帶兩盤影響范圍內(nèi)，或沿梁山組砂頁巖與茅口口組灰?guī)r的接觸帶發(fā)育。

4.4 地下溶蝕空腔、暗河管道

砂廠水庫庫盆為天然形成的垂直型巖溶槽谷，主河床為砂廠河，利用主河床上的落水洞上部天然封閉的啞口地形作為大壩，即無須筑壩。正常蓄水位以不淹沒砂廠小學(xué)及城隍廟為原則，初擬蓄水規(guī)模為中型。大壩（落水洞）上游河床長年有水，庫區(qū)來水量主要為距庫尾砂廠小學(xué)約1.4km 的鍋背溝長流水（流量400L/s，2022 年5 月測）及鍋背溝左岸巖溶大泉（流量800L/s，2022 年5 月測），次為右岸上洛黑-舊屋基、老虎箐及石箐子3 條沖溝水。這3 條沖溝中，以石箐子沖溝水量相對較大，為長流水；而上洛黑—舊屋基、老虎箐兩條沖溝在雨水或洪水期，溝水較大補(bǔ)給主河床于庫水，枯水期或溝水水量較小時(shí)，老虎箐沖溝斷流無水或于灰?guī)r段轉(zhuǎn)入地下伏流，上洛黑-舊屋基沖溝由上游至下游水量減小或轉(zhuǎn)入地下伏流。

5 巖溶垂向發(fā)育特征

本工程為蓄水論證階段，于水庫區(qū)主河床、左右岸共布置了5 個(gè)水文地質(zhì)勘察鉆孔，其中ZK01 位于壩址砂廠河河心、ZK02 位于壩址（壩軸線）啞口（之下的河床部位為天然落水洞）、ZK03 位于水庫左岸下新寨一帶、ZK04 位于壩址落水洞下游河床、ZK05 位于近壩右岸。上述5 個(gè)鉆孔以右岸ZK05 最深，孔深達(dá)417m，各孔在此深度范圍P1m 單一可溶巖含水層溶內(nèi)，均未揭露和發(fā)現(xiàn)較溶洞（無掉鉆現(xiàn)象，也無黏土充填溶洞），包括小溶洞也不發(fā)育，小溶孔也少見，未見明顯巖溶洞隙，主要為溶隙和層間擠壓破碎帶，故未作鉆孔溶洞、溶孔垂向巖溶發(fā)育特征圖，僅通過列表反映溶隙和層間擠壓破碎帶的發(fā)育深度情況。根據(jù)壩址區(qū)與水庫區(qū)勘察鉆孔的相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，說明水庫區(qū)巖溶發(fā)育較深，但主要以溶隙及層間擠壓破碎帶溶蝕為主，5 個(gè)鉆孔中均未見明顯的溶洞，僅偶見細(xì)小溶孔，包括ZK05 深度達(dá)417m 也是如此，灰?guī)r巖體的透水率大多小于5Lu。也說明地表落水洞及地下暗河等較大巖溶則主要受構(gòu)造（結(jié)構(gòu)面）及梁山組砂頁巖與茅口組灰?guī)r接觸帶控制[3]。

5 個(gè)鉆孔中近壩河床ZK01 地下水位埋藏高程1714.2m，壩址落水洞上部啞口ZK02 地下水位埋藏高程1708.3m，庫區(qū)左岸下新寨一帶ZK03 地下水位埋藏高程1786.9m，大壩下游河床ZK04 地下水位埋藏高程1730.5m，近壩右岸ZK05 地下水位埋藏高程1669.1m。在這5 個(gè)鉆孔地下水位中，除庫區(qū)近壩右岸ZK05 外（此孔全孔壓水試驗(yàn)透水率總體較小，總體小于3Lu，反映出地下水位與巖體透水性關(guān)系不緊密或巖體透水性對地下水位的高低影響不大），其余四孔均反映出庫區(qū)左右岸、河床地下水位均高于庫區(qū)巖溶溶隙發(fā)育的最低下限深度（埋深314.1m，高程1630.1m）和高于和接近鉆孔所在部位相對隔水層之巖體透水率3Lu 線（3Lu線的埋深高程為1709.8～1785.2m）而低于5Lu 線（5Lu線埋深高程為1754.8～1820.6m），因此庫區(qū)防滲宜按相對隔水層之巖體透水率3Lu 線以下10m 控制及同時(shí)滿足低于最低地下水位20m 控制。

由鉆孔揭示巖溶發(fā)育情況與地表巖溶對比，可說明本區(qū)垂向上的巖溶發(fā)育深度、程度、巖溶形態(tài)與水平方向上不一致性。即本區(qū)河流下切速度較快，地表河水及地下水對巖體側(cè)向和垂向上的侵蝕與溶蝕，在時(shí)間上與速度上小于地殼構(gòu)造的升降速度，使之來不及進(jìn)行充分的溶蝕作用，這也是庫區(qū)落水洞、水平溶洞及地下暗河較發(fā)育而垂向上洞隙卻不甚發(fā)育的原因之一。

6 巖溶含水介質(zhì)空間滲透特性

砂廠水庫左岸、近壩庫區(qū)右岸及右岸近庫尾基巖地層巖性為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r，右岸主要以二疊系上統(tǒng)峨眉山組（P2β）玄武巖為主夾少量三迭系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）砂頁巖。次外，大壩下游河床ZK04部位P1m 下部揭露二疊系下統(tǒng)梁山組（P1l）砂頁巖，庫區(qū)左岸鄰溝地表出露P1l 砂頁巖[4]。

總結(jié)砂廠水庫工程區(qū)完成的5 個(gè)鉆孔壓水試驗(yàn)資料，庫區(qū)巖溶介質(zhì)的滲透性在垂向上的變化有如下特征。

（1）總體來說，水庫區(qū)P1m 灰?guī)r巖溶介質(zhì)的透水率呈現(xiàn)隨著深度增大而減小的遞變規(guī)律，但總的來說透水率都不大，普遍在10Lu（0.1～9Lu）以下，呈弱微透水。

（2）巖體在斷層及其影響帶內(nèi)（ZK01、ZK03）、P1m灰?guī)r與P1l、P2β 接觸帶（ZK01、ZK04）及局部層間擠壓破碎帶和溶隙相對較寬的溶縫帶上透水率較大達(dá)12～17Lu，呈中等透水。顯示了梁山組（P1l）、峨眉山組（P2β）與可溶巖之間存在地下水的良好通道，P1l 砂頁巖與P2β 玄武巖隔水作用下，巖層頂?shù)装蹇扇軒r中巖溶作用相對強(qiáng)烈。

（3）5 個(gè)鉆孔中，除斷層破碎帶、局部層間擠壓破碎帶、P1l、P2β 地層巖體較破碎外，P1m 灰?guī)r巖體總體較完整-完整，所有鉆孔均沒有揭露溶洞、局部偶見小溶孔，也少見寬大溶隙，未出現(xiàn)掉鉆現(xiàn)象。說明水庫區(qū)P1m 灰?guī)r總體以溶隙為主，除表層及淺部溶隙相對較寬呈張開狀，深部巖體溶隙較小較細(xì)且延伸不遠(yuǎn)。

7 巖溶對水庫蓄水影響

在巖溶區(qū)對水庫進(jìn)行修建，水庫內(nèi)的水容易沿溶蝕裂縫、巖溶管道以及溶洞等出現(xiàn)滲漏，進(jìn)而對水庫蓄水造成直接影響。水庫滲漏通道的大小通常取決于巖溶的發(fā)育程度，并且這也是影響滲漏連通性的一個(gè)關(guān)鍵因素。倘若巖溶發(fā)育程度相對較差，主要為溶隙、溶孔等，就不會(huì)對水庫蓄水造成太大影響，出現(xiàn)水庫滲漏的可能性不大；倘若巖溶的發(fā)育比較強(qiáng)烈，分布較為廣泛且深度較大，并且還存在大型巖洞或地下水暗河等，就容易造成水庫的滲漏，且滲漏量相對比較大，對水庫工程的正常使用有著嚴(yán)重影響[5]。

8 結(jié)語

綜上所述，在巖溶區(qū)修建水庫的過程中，必須高度重視巖溶滲漏的問題，通過對巖溶水庫巖溶滲漏問題的勘察和處理，確保水庫工程能夠順利完成建設(shè)，并在完工以后正常運(yùn)行，避免巖溶對水庫蓄水造成負(fù)面影響。本文結(jié)合砂廠水庫的實(shí)際情況，探究了砂廠水庫各方面的巖溶特征，并論述了巖溶對水庫蓄水所造成的影響。希望通過本文所進(jìn)行的研究，能夠?yàn)槠渌麕r溶區(qū)水庫工程的建設(shè)提供參考。