白河溝水庫成庫條件論證及處理

袁代江

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽550002)

1 工程概況

盤縣白河溝水庫供水工程位于盤縣平關鎮冷水溝村，主河道屬珠江流域，是南盤江左岸的三級支流。地理位置為E104°18' ～104°23'，N25°36' ～25°44'，壩址位于云貴兩省省界附近相對狹窄的河段上，距平關鎮約5 km，無公路相同，交通不便，本工程是一項為解決盤縣特區紅果供水、農業灌溉及人畜飲水的中型水利工程。

擬建水庫大壩壩型為面板堆石壩，壩高62 m，正常蓄水位1 840.00 m，死水位1 824.00 m，總庫容1 650 萬m3，興利庫容1 083 萬m3，為不完全多年調節水庫。

該工程年供水量可達到2 680 萬m3(P =95%)，設計水平年按2015年考慮，水庫日供水量6.82 萬t/d，可保證新橋、余家屯、后山、亦資孔下壩及水廠附近坡地等地881 ha農田的灌溉，需要解決人畜飲水困難的人口14 239人，牲畜8 110頭。

2 水庫區工程地質概況

2.1 地層巖性

庫區分布地層為三迭系地層，現從庫尾至壩址將分布地層巖性簡述如下:

三疊系中統關嶺組(T2g):紫紅、藍灰、黃綠色泥頁巖、砂巖、與黃灰色白云巖、泥灰巖互層;為含水較貧乏的碎屑巖夾碳酸鹽巖裂隙弱含水巖組，厚＞450 m，巖溶不發育，主要分布在庫尾一帶，可視為庫區相對隔水層。

三疊系下統永寧鎮組第二段(T1yn2):淺灰色中厚層白云質灰巖、灰質白云巖、角礫狀泥質白云巖;為含水較差的碳酸鹽弱含水巖組，厚78.4 ～160 m，巖溶弱發育，主要分布在上壩址兩岸，可視為壩區相對隔水層。

三疊系下統永寧鎮組第一段第三層(T1yn1－3):淺灰色中厚層灰巖、泥灰巖、鈣、泥質白云巖，為強含水的碳酸鹽含水巖組，厚175 m，主要分布在下壩址及上壩址河床，巖溶強發育。

三疊系下統永寧鎮組第一段第二層(T1yn1－2):紫紅色、黃綠色砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖夾泥灰巖，為碎屑巖裂隙弱含水巖組，厚96.3 m，壩址河床埋深70 ～90 m，為壩區穩定的隔水層。

三疊系下統永寧鎮組第一段第一層(T1yn1－1):灰色泥質灰巖、白云質灰巖夾黏土巖;為含水中等的碳酸鹽裂隙含水巖組，厚81.3 m，巖溶弱發育，上、下壩址均有分布，埋深＞150 m。

三疊系下統飛仙關組(T1f):黃綠、灰綠、紫、紫紅等色巖屑砂巖、巖屑粉砂巖及泥巖，上部夾灰色灰巖及泥灰巖，厚450 ～550 m，為庫區穩定隔水層。

2.2 地質構造

庫壩區位于平關向斜西翼，巖層產狀受斷層及褶皺的影響變化較大，其總體走向N10° ～20°W，傾向NE，傾角20° ～40°，局部達58°。庫區河谷整體為走向型構造河谷，左岸為逆向坡，右岸為順向坡，下壩址至上游約100 m河段為橫向谷，巖層傾上游偏左岸。庫壩區河谷見一組緊密排列的向、背斜通過，總體走向北，呈凸向西的弧形狀，自西向東依次稱為白河溝向斜、白河溝背斜。

庫壩區斷裂構造較發育，主要為順河向展布，河床及兩岸分布有F1、f2、f3、f5、f6斷層，其發育特征分述如下:

F1逆沖斷層由庫尾縱貫庫、壩區，多在河床一線通過，局部于河岸出露，破碎帶寬2 ～5.5 m。鈣泥質膠結緊密。

f2、f3斷層發育于下壩址左岸，其二斷層斷距較小，多在0.5 ～1.5 m左右。在上游約150 m與F1 成小角度相交，壩址及下游地帶基本成平行排列，其產狀分別為:N10° ～30°E/SE∠75° ～85°;N10° ～30°W/NE∠75° ～84°，為壓扭性，破碎帶寬分別為1 ～1.5 m;0.1 ～0.5 m，大部為鈣泥膠結較松散，局部膠結緊密，該二斷層間巖體較破碎。

f5、f6斷層發育于下壩址右岸，并相交于右壩肩，f5斷層走向E，傾向S，傾角80°，斷距0 ～2 m，顯張性。向東交于F1 斷層上。F6 斷層走向NE，傾向SE，傾角75°，斷距0 ～3 m，顯張性。向北東交于f5斷層上。該二斷層向W、向SW 延伸均不長，長度在60 ～100 m左右，破碎帶寬0 ～0.5 m，鈣質膠結較差。

3 巖溶水文地質條件

庫區受地形地貌、地層巖性以及地質構造影響，巖溶發育，水文地質條件復雜。

3.1 巖溶

區內出露地層以碳酸鹽巖類較為廣泛，其次為碎屑巖類。由巖性所決定，地下水多屬巖溶管道水、基巖裂隙水，一般為潛水。其排泄受附近排泄基準面和隔水層的影響［1］。由于構造裂隙切割，地殼間歇抬升以及濕潤多雨等氣候條件，巖溶發育，據地表地質測繪、鉆探及物探資料，庫區及周邊巖溶形態眾多，其中以溶洞、落水洞、巖溶洼地、暗河、溶溝、溶槽等較為發育，受巖性、構造及地殼運動的影響，在庫區主要發育了三大巖溶系統，其特征簡述如下，具體分布見圖1。

1)腰子溝～草耙洞巖溶系統，進口高程1 845 m，出口高程1 797 m，主要發育地層巖性為T1yn1－3－3灰巖。經鉆孔控制，認為該巖溶系統主要順層面發育，主巖溶管道伸致下壩址右岸壩肩下游側的巖溶塌陷區，與冷水溝～草耙洞巖溶管道相會合，地下水經向河床延伸的巖溶管道注入河床，在下壩址與上壩址間的河灣地塊地帶，發育有分支巖溶管道，在河灣地塊下游側延伸出口，現此出口已被含碎石黏土充填、淤塞。本次地表地質工作發現，在高緩坡地帶的巖石溶溝、溶槽中堆積有高階地沖積物(砂卵礫石)，成分復雜，有玄武巖成分，磨圓度好，風化程度高，顯然為近源的上側臺地上的堆積物補給。由此推斷:巖溶管道充填物中的玄武巖成分來源于上側臺地上的高階地堆積物，其沿著垂向發育的巖溶管道進入主巖溶管道中形成淤塞，并非遠源補給。

圖1 三大巖溶系統分布圖

2)冷水溝～草耙洞巖溶系統，進口高程1 886.3 m，出口高程1 797.0 m，主要發育地層巖性為T1yn1－3－3灰巖，經鉆孔控制，認為該巖溶系統主要沿裂隙發育，地下水在近河床的岸坡深部流入溶塌區，再經巖溶管道匯入河床，在河岸形成巖溶泉，其流量12.5 ～17.5 L/s(枯季)。

3)后山頭～老虎洞巖溶系統，進口高程1 943.5 m，出口高程1 875.0 m，主要發育地層巖性為T1yn1－3灰巖，經分析認為該巖溶系統主要沿裂隙及層面發育，自東向西徑流，在Ⅱ號沖溝左岸出口補給河流，形成溶洞水，巖溶泉流量15.0 ～20.0 L/s。

綜上所述:水庫庫區巖溶發育，成因較復雜，經本次勘察，結合前期地質勘察及物探工作認為:①巖溶管道主要發育于右岸。其形態有溶洞、落水洞、巖溶洼地、暗河、溶溝、溶槽等，其溶洞發育空間規模較大，部分形成塌陷及崩塌。相互連通性較好，發育深度在1 779 m高程以上地段，低于河床約20 m;②左岸巖溶管道相對發育較差，以順層發育的溶孔、溶隙為主，溶洞較少，發育空間規模小［2］。發育深度近河岸與右岸相當，向岸坡水位增高，比降增大。

4 水庫滲漏及評價

4.1 鄰谷滲漏及評價

庫區河谷橫斷面為寬“V”型谷，兩岸均有基巖出露，成庫后壩前抬高水頭40 m。河谷左岸為南北盤江的分水嶺，山體寬厚雄偉，且有T1f 隔水層從平關至紅石巖水庫呈帶狀分布，分水嶺區及沖溝切割出露之泉點高程1 875.0 m左右，均在水庫正常蓄水位1 840 m以上，水庫不存在向左岸滲漏［3］。

右岸:庫尾分布有水庫相對隔水層T2g1地層，巖溶不發育;水庫右岸近順向坡，沿山脊帶狀分布T1f及T1yn1－2的砂、泥、頁巖，在地形上無滲漏缺口，壩區埋深70 ～150 m，無斷裂構造及地形切割破壞，泉點出露較高，隔水層分布連續完整。故水庫庫水不存在向右岸鄰谷滲漏。

綜上所述，庫區兩岸均有較完整的隔水層分布，近壩庫岸無低鄰谷，泉點出露高程較高，所以無鄰谷滲漏問題。

4.2 庫首滲漏及評價

水庫庫首由于隔水層未與壩址形成封閉，F1逆沖阻水斷層縱貫庫首，地下水在斷層兩盤的拖拉褶曲內(斷層影響帶)匯集，溶蝕加強，巖溶發育。導致兩岸地下水位低平，與水庫滲漏條件關系較大的為庫首右岸形成的腰子溝口(S5)～壩址草杷洞(S1)縱向巖溶管道系統。

根據以前及本次鉆探及物探資料:發育地層巖性為T1yn1－3、T1yn2灰巖，為順河向巖溶系統，且連通性較好。綜合分析原因如下:

1)庫區順河向主要出露地層為T1yn1－3、T1yn2，為透水巖組，順河向上游及下伏T1yn1－2隔水層，限制了地下水深部循環，巖層傾向河床，可溶巖呈薄～中厚層狀，地下水沿可溶巖層間裂隙運移、溶蝕加大，為地下水提供了儲存運移空間。據此，推測該巖溶系統為縱向巖溶系統。

2)據鉆孔ZK8 在高程為1 779.31 ～1 781.13 m處揭露溶洞，高1.82 m，寬6 ～10 m(電法勘探證實)，低于河床20 m，低于河床基巖面3.6m(ZKC6)，但與河灣下游側河床基巖面高程相當。溶洞為半充填，充填物為淤積、洪積的河砂、灰黑色淤泥夾卵礫石，礫石成分為灰巖、砂巖、白云巖、玄武巖(巖石磨片鑒定)等，礫石磨園度好，與河床沖積物類同，礫徑一般0.5 ～3.0 cm居多。據分析:其充填物來源于上側高階地堆積物。據此，推測該巖溶系統有垂向巖溶管道相通，將上部表層階地堆積物帶入主巖溶管道中。

3)為查明該巖溶系統的分布情況，前階段在上壩址右岸作了物探工作，據物探資料分析，該巖溶系統為順河向分布，揭露長度近120 m，寬6 ～10 m，深8 ～10 m，發育深度在1 779.31 m高程以上地段。

4)本次在下壩址上游右岸河灣地塊一帶施工了3個鉆孔，發現深度在1 785.78 m以上深度段均有巖溶發育，但均高于下游側ZKc6 控制的河床基巖面高度(1782.885m)，其溶洞、溶隙均為夾碎石黏土全充填。由此可見，巖溶的發育深度基本受該河流最低浸蝕基準面的控制。巖溶水均補給河水。局部溶洞低矮處為洞內迭水沖蝕而成。

此外，在20 世紀70年代，下壩址下游壩段爆破筑壩，想淤積泥砂造田，后被洪水沖垮，現在河床已被砂礫堆高夷平，已改變了原有自然狀態下的河床形態。

水庫建成蓄水后，水頭抬高，壓力增大，有擠走、淘空巖溶管道內的充填物造成庫水沿巖溶管道滲漏的可能;為使水庫建成后能正常蓄水，施工期對右岸T1yn1－3巖溶洞穴、巖溶含水層進行了慎密的防滲處理，據水庫蓄水初期情況看，水庫防滲處理效果較好，沒有發現滲漏問題。

5 結 語

綜上所述水庫區近壩庫岸無低鄰谷分布，沿兩岸山脊均有較穩定的隔水層分布，泉點出露較高，不存在鄰谷性滲漏;庫兩岸巖溶發育受河流浸蝕基準面的控制，發育深度在1 779.31 m高程以上，庫首由于隔水層不封閉，順層巖溶發育，規模大，埋藏較深，經慎密的防滲處理后水庫具備較好的成庫條件。

［1］曾立新. 蘇河水庫工程地質問題分析研究［D］. 北京:中國農業科學院，2007(08):34－35.

［2］吳攀，鄢貴權. 貴州巖溶地區地下水成庫與開發利用［J］.貴州科學，2006(01):66－67.

［3］許杰民. 太原市三給地下水庫庫區水文地質條件調查分析［J］. 太原理工大學學報，2013(06):22－23.