湖北省房縣龍洞口水庫鄰谷滲漏分析

潘立文，王宇馳

(湖北省地質環境總站，湖北武漢 430034)

0 引言

龍洞口水庫是房縣平渡河流域梯級開發項目的控制性工程，庫區右岸山體高大雄厚，發生滲漏的可能性極小;左岸平渡河與鄰谷九道河高差近500 m，河間地塊受區域性大斷裂——陽日—九道斷裂F1及其次級斷裂F2的影響，地質條件復雜，庫區蓄水后，存在鄰谷滲漏的可能性，需要進行庫區滲漏分析評價。

1 工程概況［1］

龍洞口水庫位于房縣九道鄉八里村龍洞口，距房縣縣城約130 km，設計最大壩高71 m，水庫正常蓄水位1 020 m，庫容約1 195.3 ×104m3，調節庫容837.6 ×104m3。是以發電為主，兼有農業灌溉、防洪、養殖等綜合利用的小(1)型水利電力工程。

2 庫區工程地質條件

2.1 地形地貌

庫區處于神農架北麓，屬構造剝蝕、侵蝕中低山區，地面標高950～2 250 m，相對高差200～1 300 m。受區域構造的影響，山脊走向呈南北向，與地層走向近于垂直。

庫區長約3 km，近東西向展布。河床高程950～1 040 m，寬度20～50 m，呈“V”型河谷;兩岸地勢陡峻，山頂高程均在1 100～1 300 m以上。

庫區與九道河地表分水嶺高程1 380～1 920 m。地表分水嶺與庫區最近距離約3 km，坡面發育有摩家溝、夏家溝、桐子溝共三條常年性流水溪溝;地表分水嶺與九道河最近距離約7 km，坡面發育有背家溝、起龍溝兩條常年性流水溪溝。

庫區發育兩處溶洞，一處位于桐子溝源頭，分布高程1 400 m，溶洞直徑1.5 m，有巖溶水流出，旱季流量1.5 L/s，流量隨季節變化明顯;一處位于庫首壩址區平渡河河床，屬小型溶洞，溶洞周邊出露巖性為∈3+41灰巖，溶洞直徑0.8～1.50 m，連通試驗表明其向平渡河下游延伸。

2.2 地層巖性

庫區主要出露一套古生界寒武系—志留系的沉積巖，地層分布詳見庫區地質圖(圖1)，巖體特性分述如下:

志留系下統龍馬溪組(S1l) 黃綠、灰 綠、灰黑色頁巖，夾灰黑、藍灰色中層灰巖或泥質灰巖。分布于陽日—九道斷裂南西側，屬相對隔水巖層，區域分布厚度500～700 m。

志留系下統羅惹坪組(S1lr) 深灰色、灰黑色炭質灰巖，夾炭質頁巖。分布于陽日—九道斷裂南西側，屬相對隔水巖層，區域分布厚度300 m。

奧陶系中統寶塔組(O2b) 灰黃、深灰色中厚層具龜裂紋瘤狀灰巖。僅在山頂有少量分布，厚度12～24 m。

寒武系上統三游洞群(∈3sh) 灰白色厚層白云質灰巖夾灰黑色厚層硅質條帶灰巖，巖石堅硬，巖溶不發育。分布在河間地塊山頂，區域分布厚度110 m。因其分布高程較高，對庫區滲漏影響較小。

寒武系中統覃家廟群(∈2qn) 淺紅、乳白、棕灰色條帶狀灰巖夾灰綠色硅質頁巖，巖溶不發育，屬相對隔水巖層。主要廣泛分布庫區左岸河間地塊，區域分布厚度190～260 m，是影響庫區滲漏的主要巖層。

寒武系下統(∈13+4) 灰、深灰色薄—厚層致密灰巖，夾薄—厚層泥質條帶灰巖及結晶灰巖，巖溶不發育。僅分布于河間地塊九道河右岸，區域分布厚度320～400 m。

寒武系下統(∈11+2) 黃綠、灰綠色頁巖夾深灰色薄層結晶灰巖、灰黑色薄層硅質頁巖夾薄層灰巖或為互層，巖溶不發育。僅分布于河間地塊九道河右岸，區域分布厚度300～650 m。

圖1 龍洞口水庫庫區地質圖Fig.1 Geologicalmap of Longdongkou reservoir

圖2 龍洞口水庫庫區Ⅰ-Ⅰ'縱剖面圖Fig.2 Ⅰ-Ⅰ'longitudinal section of Longdongkou reservoir

2.3 地質構造及地震

(1)斷裂 龍洞口庫區在區域構造上受控于區域性大斷裂—陽日—九道斷裂(F1)及其次級支斷裂(F2)。

F1:即陽日—九道斷裂，分布于庫尾，走向N50°E，傾向NW，傾角65°，屬壓扭性斷裂。斷層上盤主要為∈3sh白云質灰巖夾硅質條帶狀灰巖、∈2qn淺紅、乳白、棕灰色條帶狀灰巖夾灰綠色硅質頁巖;下盤為S1l頁巖夾灰巖、泥質灰巖。受巖性強度差異影響，上盤(NW側)斷層破碎帶巖性為黃色角礫巖，角礫成份以灰巖為主，厚度約2～10 m，鈣質膠結，半成巖狀，下盤(SE側)斷層巖為黑色糜棱巖，成份以頁巖為主，寬約10～30 m。

F2:屬陽日—九道斷裂的次一級支斷裂，分布于庫首，走向N55°E，傾向 NW，傾角70°，屬壓扭性層。斷層上盤為∈11+2頁巖，巖層產狀 320°∠36°，下盤主要為一套∈3sh、∈2qn、∈13+4、∈1

1+2地層，巖層產狀150°∠70°，斷層巖為黃色角礫巖，致密堅硬，厚度約20 m。

受區域構造的影響，庫區裂隙主要見兩組:

① 0°∠68°，2 ～5 條/m，可見延伸長度0.50 ～1.0 m，切深0.2～0.5 m，多閉合，偶見有延伸長度20 m的閉合裂隙，裂面巖溶不發育。

② 270°∠70°～80°，1 ～5 條/m，切深0.20 ～0.50 m，多閉合，裂面巖溶不發育。

(2)向斜構造 受F1、F2斷裂的影響，河間地塊在F1、F2之間形成了一條有利于蓄水的向斜構造(見圖2)，向斜兩翼產狀分別為 180°∠35°、0°∠40°，向斜頂部出露巖性為寒武系下統(∈13+4)灰、深灰色薄至厚層致密灰巖，下伏覃家廟群(∈2qn)淺紅、乳白、棕灰色條帶狀灰巖夾灰綠色硅質頁巖。

(3)地震 根據區域資料:庫區及鄰近地區無活動性斷裂分布，區域穩定性條件較好，無破壞性地震分布。

2.4 水文地質條件

(1)地表水 地表分水嶺至庫區段坡面發育有摩家溝、夏家溝、桐子溝三條常年性流水溪溝，溝口流量20～25 L/s(枯水期流量);地表水分嶺與九道河坡面發育有背家溝、起龍溝兩條常年性流水溪溝。地質調繪資料表明，溪水主要來源于大氣降雨及溝頂的泉水補給，流量受季節影響較大。

(2)地下水 根據野外地質調查，河間地塊共發現較大流量的泉點14處，泉點編號S 1～S 14，其分布、類型、流量及特征分述如下:

S1～S4:分布于庫區中部河床左岸∈3sn白云質灰巖中，間距10～30 m，單泉流量6～9 L/s(枯水期流量，以下泉流量未作說明均為枯水期流量)，具承壓性，S4最大承壓水頭高出水面5 cm。泉水順層面和裂隙滲出，屬基巖裂隙承壓水。

S7、S8、S5:分布于摩家溝。S7、S8 出露于溝尾 O2、S1l灰巖及頁巖，分布高程分別為1 705m、1 825m，屬下降泉，泉流量2 L/s。泉水匯入干溝后在1 525 m高程處灰巖區沿裂隙面或層面全部滲入地下，其后在1 475 m高程處以下降泉(S5)的形式流出，S5泉流量3 L/s。

S6:分布于摩家溝的支溝，出露于O2灰巖中，分布高程1 475 m，屬下降泉，泉流量2 L/s，

S9、S10、S11:出露于夏家溝溝尾 S1l頁巖中，分布高程1 625～1 825 m，屬下降泉，流量3～5 L/s。

S13:出露于桐子溝源頭∈3sh白云質灰巖中，分布高程1 400 m，屬溶洞水，流量1.5 L/s。

S12:出露高程1 180 m，泉點巖性為∈2qn灰巖，屬下降泉，流量0.3 L/s。泉水匯入背家溝后向九道河排泄。

S14:出露高程1 150 m，泉點巖性為∈3sh灰巖，屬下降泉，流量0.2 L/s。泉水匯入背家溝后向九道河排泄。

(3)水化學特征及評價 通過取樣分析，庫區地下水為HCO3-Ca·Mg型淡水，呈弱堿性，無侵蝕性。

3 庫區滲漏分析評價［2，3］

庫區左岸平渡河與鄰谷九道河相距近10 km，高差近500 m，河間地塊出露巖性主要以寒武系下統(∈1

1+2)黃綠、灰綠色頁巖及志留系下統龍馬溪組(S1l)黃綠、灰綠、灰黑色頁巖為主，夾少量灰巖，巖溶、裂隙均不發育，屬相對隔水巖層，該層內不會產生滲漏問題。由于受陽日—九道斷裂F1及其次級斷裂F2的影響，河間地塊在F1與F2之間，形成了一條狹長的灰巖分布區(見庫區工程地質平面圖1及剖面圖2)，其寬度在庫區1.6 km，沿九道河方向逐漸收窄，到九道河時寬度僅400 m。庫區蓄水后，庫水經灰巖分布區向鄰谷九道河產生鄰谷滲漏情況綜合分析如下:

(1)陽日—九道斷裂F1及其次級支斷裂F2屬壓扭性斷裂，構造巖為糜棱巖和角礫巖，厚度10～30 m，屬隔水巖層，因此，水庫蓄水后，庫水不會沿斷層破碎帶產生鄰谷滲漏問題。

(2)通過1-1'地質剖面圖可知，庫區位于向斜西翼近核部，向斜不僅在庫區形成了一個有利于蓄水的“鍋底構造”，而且有利于阻滯庫水順層間裂隙向九道河滲漏。

(3)庫區蓄水后能否保證有效庫容，主要受寒武系覃家廟群(∈2qn)地層的影響。區內覃家廟群(∈2qn)巖性為淺紅、乳白、棕灰色條帶狀灰巖夾灰綠色硅質頁巖，灰巖單層厚度10～50 cm，硅質頁巖單厚度2～5 cm，由于灰巖泥質含量較高且硅質頁巖隔水性好，巖石巖溶、裂隙均不發育，由此排除了庫區通過層間裂隙或巖溶通道向九道河大規模滲漏的可能性。

(4)通過對庫區滲漏排泄區，即九道河右岸調查，該段山體坡面為房縣九道梁鄉鄉鎮府所在地，受水資源缺乏的困擾，人口稀少，集鎮發展緩慢，坡面耕地因干旱貧脊，未發現大流量的泉點以及直徑＞1 m以上的溶洞。說明現階段平渡河河水未通過河間地塊向九道河方向排泄。

(5)在地表分水嶺至庫區段山體斜坡上，兩條沖溝(摩家溝、夏家溝)旱季均有較大的地表水流入庫區，表明該段山體完整性好，巖體滲漏小，存在地下水分水嶺的可能性。摩家溝溪水在1 525 m高程處滲入地下后又在1 475 m高程處滲出(泉點編號S5)，表明該坡面地下水橫向排泄基準面在1 475 m附近，這一判斷又可通過溶洞水(泉點編號S13)出露高程1 400 m得到佐證;在地表分水嶺至九道河段山體斜坡上，發現2處泉(泉點編號 S12、S14)，泉點出露高程1 100～1 200 m，表明該坡面地下水橫向排泄基準面在1 100 m左右，由此確定河間地塊地下水分水嶺在1 100 m高程以上，推測曲線見1-1'剖面圖。

(6)通過泉點調查分析，庫區所處平渡河左岸河床存在承壓上升泉泉群(泉點編號S1～S4)，進一步表明庫區左岸存在地下水分水嶺且庫區具備蓄水條件。

(7)庫區至九道河相距近10 km，高差近500 m，理論水力坡度5‰，地下水流速緩慢，在排除存在巖溶管道水的情況下，根據多年的經驗，鄰谷滲漏對庫區正常蓄水的影響較小。

綜上所述，龍洞口水庫庫區鄰谷滲漏通道主要局限于F1、F2之間的碳酸鹽區，由于F1、F2斷裂屬相對隔水的壓扭性斷裂，區內∈2qn淺紅、乳白、棕灰色條帶狀灰巖夾灰綠色硅質頁巖，巖體完整，裂隙、巖溶均不發育，形成了一個有利于蓄水的向斜構造，再加上庫區河間地塊在1 100 m高程以上存在地下水分水嶺，因此，龍洞口水庫蓄水后庫區不會因鄰谷滲漏影響其正常發揮蓄水發電的效益。

4 結束語

龍洞口水庫庫區地質條件復雜獨特，鄰谷滲漏問題決定項目的成敗。在詳細全面的野外地質調查資料基礎上，綜合分析評價得出水庫蓄水后庫區不會因鄰谷滲漏影響其正常發揮效益的結論，為項目立項提供了科學論據。水庫建成蓄水后，至今未產生滲漏問題，庫區滲漏分析評價結論得到證實。

［1］何遠武.湖北省房縣龍洞口水利水電樞紐工程地質勘查報告［R］.武漢:湖北省水文地質工程地質勘察院，2007.

［2］劉正鋒.水文地質手冊［M］.北京:銀冠電子出版有限公司，2010.

［3］薛禹群.地下水動力學［M］.北京:地質出版社，1997.