蒙江流域冗各水電站引水發電系統位置巖溶發育規律分析

□王銀軍(貴州省水利水電勘測設計研究院)

1.概述

1.1 工程概況

蒙江冗各水電站引水發電系統布置在擬建壩址左岸山體內，形成一個由引水隧洞、主廠房、主變洞、尾水洞、交通洞等組成的地下洞室群。

1.2 地質概況

地表基巖裸露，巖性為三疊系中統涼水井組(T2L)淺灰色中至厚層灰巖、白云質灰巖、白云巖，巖體強度高。構造較單一，無斷裂構造切割，總體屬傾向左岸的單斜構造，巖層層面普遍存在小幅度舒緩波狀起伏，巖層產狀S80°W～S85°E/NW(NE)∠18～24°。發育的節理裂隙以陡傾角為主，強溶蝕風化帶內裂隙多為次生紅粘土充填，弱溶蝕風化帶內裂隙多為方解石脈充填，向深部漸趨閉合直至尖滅。

地下水類型為巖溶溶洞水、巖溶管道、巖溶裂隙水及巖溶孔隙水等，為可溶巖含水層。根據鉆孔水位長觀資料統計，近河庫岸地下水力坡降普遍較緩，向山體隨延伸增加而變陡，地下水力坡降8.7%～44.4%。蒙江為其排泄基準面，海拔440m左右，岸坡地下水橫向補給河水。

2.巖溶發育規律分析

2.1 所處區位條件

根據地表巖溶水文地質測繪、鉆探長期水文觀測及大型示蹤試驗成果，冗各水電站左岸河間地塊可劃分為3個水文地質單元(詳見圖1)，西北面的播乃暗河系統屬第Ⅰ水文地質單元，東北面的羅化暗河系統屬第Ⅱ水文地質單元，以及第Ⅰ、第Ⅱ水文地質單元之間存在的地下水位較高的、巖溶相對弱發育的第Ⅲ水文地質單元，引水發電系統就位于第Ⅲ水文地質單元內。

圖1 冗各水電站引水發電系統所處區位圖

在雙河口—石門坎河段見19級1～5m陡坎組成的河床裂點，區內河流縱剖面上表現為多次間歇性上升之特點。據調查分析，這些陡坎并非巖性差異及地質構造所致，而主要是地表水及地下水力圖更快適應相對降低的侵蝕基準面所造成，反映了測區地殼的相對上升。本區最低侵蝕基準面位于石門坎電站廠房附近，海拔為400m左右，引水發電系統附近的河床高程為440m高程左右，即使深部有巖溶發育，其發育深度一般不超過該處河床之下40m。同時，擬建壩址到石門坎水電站廠房間的河床并未發現明顯的落水洞，河床兩岸河水位附近也未發現規模較大的溶洞、泉點等，說明河床內的深部大規模巖溶不發育。

2.2 巖相分析

該區涼水井組(T2L)局部沉積巖體為白云巖、灰質白云巖及灰巖等，屬環礁臺地相沉積。主要是由于在有水臺地內蒸發強烈，使海水鹽度增大，重鹽水下沉，先通過文石和石膏的沉淀用掉了Ca和SO2-4，使重鹽水的Mg/Ca比和SO2-3/Ca比增高，引起原CaCO3沉積物發生白云石化，形成了白云巖、灰質白云巖、白云質灰巖。該地層主要位于冗各水電站擬建壩址左岸－平地－冗翁大寨－小泉龍－冗壘－冗況一帶(其范圍詳見圖2)。從鉆孔水位觀測情況看，該區域地下水位高，巖溶相對弱發育(其范圍詳見圖1)。在這個區域外圍至相變線之間的巖體為灰巖，是由于該部分臺地出露海水面而不具備發生白云石化的條件，故沉積灰巖。據鉆孔水位觀測情況看，該區域地下水位偏低，巖溶發育，播乃暗河系統、羅化暗河系統是巖溶強發育的典型。

圖2 地層巖性分布示意圖

對比圖2：地層巖性分布示意圖和圖1：冗各水電站引水發電系統位置示意圖發現，巖性分布與等水位線高度重合。可溶巖的地下水位與巖溶密切相關，巖溶越發育，地下水位越低，這就從地下水位及沉積巖相相互印證了相對弱巖溶區的存在。

2.3 根據勘探資料進行分析

2.3.1 鉆探情況

布置于河床及左岸坡的鉆孔共20個，總進尺2145.73m，進行壓水試驗193段次。從鉆探的情況來看，僅zkc-2在500m高程時發生掉鉆，掉鉆1.6m，其他鉆孔未發現掉鉆現象。據193段次的壓水試驗情況看，左岸壩肩及水文孔在水庫正常蓄水位495.0m以下的透水率均<5Lu，河床巖體的透水率亦全<5Lu。由此可見，引水發電系統所處位置巖體較完整，未發現連通較好的巖溶管道、溶蝕裂隙等巖溶現象。

2.3.2 勘探平硐情況

壩址左岸3個平硐共完成188.7m。據平硐統計，左岸坡強溶蝕風化帶水平深度為0～5.9m，風化帶內溶溝溶槽、溶孔以及溶蝕裂隙發育，且發育有泥化夾層，向深部逐漸尖滅；弱溶蝕風化帶水平深度為5.9～12.0m，風化帶內溶蝕裂隙、小溶孔等少量發育，裂隙大部分閉合；之后為微溶蝕風化帶至新鮮巖體。未見大規模的巖溶現象。

2.3.3 物探情況

2.3.3.1 聲波測試

據鉆孔及平硐聲波測試，壩址河床及左岸巖體強溶蝕風化帶厚5.0m左右，平均波速值為2800m/s左右；弱溶蝕風化帶厚10.0m左右，平均波速值為3600m/s左右；之下為微溶蝕風化至新鮮巖體，平均波速值為4500m/s左右。從整個聲波測試的情況來看，波速值均在正常范圍，未見異常情況。

2.3.3.2 電磁波CT測試

ZKc-4～ZKc-3剖面：位于上壩線河床，高程441.0～436.5m，平距12.7～45.6m區域，電磁波視吸收系數>0.32dB/m。河床基巖無大的巖溶、破碎帶,河床基巖面高程為436.5～440m，強風化下限高程為434.1m，該剖面下部巖體完整性較好。

ZKc-14～ZK2-6剖面：位于下壩線河床，高程443.3～431.3m,平距0.0～39.3m區域,電磁波視吸收系數>0.8dB/m，結合鉆探資料解釋,該區域為河床砂卵石層；在高程423.0～410.0m,平距0.0～15.0m區域,局部存在高吸收系數異常,結合ZKc-14鉆孔資料,推斷該區域為節理裂隙密集帶，巖體完整性稍差，但無大的巖溶、破碎帶，巖體完整性總體較好。

BZK1～BZK2剖面：位于上壩線河床，高程443.3～443.6m,平距0.0～50.8m區域，其電磁波視吸收系數均在0.8dB/m以上，淺部局部達到1.2dB/m以上，說明電磁波在穿透過程中衰減較大。總體分析，河床基巖無大的巖溶、破碎帶。

據電磁波CT測試的成果分析，河床內未發現較大規模的、深部的巖溶現象，僅發育小規模的溶隙、溶孔等。

2.3.3.3 地質雷達

在PDcb-1內57.0～126.0m布置了4條地質雷達測線，根據地質雷達反演成果圖像，各地質雷達測線上均未發現巖溶反射異常信號，局部可能有順層裂隙發育或存在軟弱夾層。因此，引水發電系統位置發育大規模巖溶的可能較小。

3.結語

通過沉積巖相研究及鉆探、硐探、物探等手段獲得的資料進行綜合分析，引水發電系統區域發育較大規模的溶洞、巖溶管道及巖溶裂隙等的可能性不大，發育深度也不大，最低高程不超過海拔400m。

對巖溶發育規律的分析研究，不光可以采用鉆探、硐探、物探以及示蹤試驗等手段，還可以結合巖性的沉積相進行研究分析。使它們相互印證，從而得出可靠的結論，更好地為工程建設服務。