云南臘姑河水庫大面積可溶巖區建庫研究

林李珍

(福建路港（集團）有限公司，福建 泉州 362300)

臘姑河水庫建于金沙江二級支流新莊河上游的臘姑河上，距云南省華坪縣縣城約62 km。水庫位于臘姑河中段，大壩為混凝土面板堆石壩，壩高84.0 m，正常蓄水位高程為2195.34 m，總庫容1278.0萬m3。水庫于2013年7月10日大壩封頂，2015年12月工程完工，2016年5月下閘蓄水，庫區蓄水情況正常。

臘姑河自北向南流，壩址河床高程約2120 m。水庫庫盆狹長，總體地勢北高南低，相對高差300 m～500 m。庫區右岸西側為永寧坪小盆地，高程2564 m左右；左岸地形分水嶺高程2370 m～2530 m，發育有低鄰谷臘么河。庫區巖性主要由碳酸鹽巖組成，除在兩岸分水嶺一線分布有少量巖漿侵入巖脈外，主要為震旦系燈影組（Zbd）：白云巖、白云質灰巖及泥灰巖，間夾厚0.05 m～2 m褐黃色粉砂質泥頁巖夾層；震旦系觀音崖組（Zbg）灰巖段（ZbgLs）和砂巖段（Zbgss）。水庫回水均處于燈影組內，區域厚度大于400 m。對庫區會否產生巖溶滲漏有決定性影響。

庫區構造以NE向為主，NW、EW及SN向次之，主要發育斷層兩條，但對巖溶滲漏不構成重大影響。相對含透水巖組為第四系松散層及泥盆、震旦系灰巖、白云巖，富水性極強至強；相對隔水巖組為碎屑巖類地層及巖漿巖類地層，臘姑河為庫區相對排匯基準面。地下水類型以巖溶水與基巖裂水為主，在山坡的不同高度上通常有泉水出露，具明顯的分層特征，泉水的豐、枯期流量變化在裂隙水區一般為1～5倍；巖溶水一般為10～50倍，最大達230倍之多[1]，反映出地下水動態變化較大，裂隙之間連通性差，上、下含水層之間水力聯系甚弱，地下水多數呈就地補給、就近排泄的特征。

水庫在選址時受上述地形地質條件限制，庫區位于震旦系燈影組可溶巖地層內，正常蓄水位以下可溶巖占98%以上，庫岸東側大面積可溶巖連通低鄰谷臘么河，存在產生庫區巖溶滲漏的客觀條件，庫區巖溶滲漏問題由此成為建庫成敗的關鍵因素。如何科學有效地查明庫區巖溶水文地質條件，論證清楚巖溶滲漏對建庫的影響程度，是水庫能否建庫的關鍵性技術問題。

1 庫區巖溶發育特征

1.1 區域巖溶發育分層

根據工程區內典型縱橫剖面分析，區內發育有5級剝夷面，高程為 3300 m～3400 m、2900 m～3100 m、2600 m～2700 m、2300 m～2400 m、2000 m～2050 m。

根據區域巖溶發育特征，巖溶發育垂直方向上可分為5層[1]，對照工程區剝夷面與區域巖溶發育分層可以看出，二者在高程上具對應關系，見表1。

表1 工程區剝夷面與區域巖溶分層高程對應關系

庫盆回水線高程范圍在2120 m～2200 m之間，工程區河段位于Ⅳ級與Ⅴ級剝夷面之間，處在區域巖溶第④、⑤層之間的巖溶發育較弱期間，此時段地殼新構造運動以快速垂直上升為主，庫盆內不具備發育大規模的水平巖溶現象。

1.2 庫區巖溶發育形態

區域內地表碳酸鹽巖溶蝕作用強烈，發育有溶丘、峰叢、洼地、槽谷、漏斗、落水洞、溶洞和溶丘、石芽等多種巖溶形態。但庫區受區域巖溶時段控制，據地質測繪與鉆孔揭露，臘姑河兩岸巖溶發育較弱，無大型溶洞、落洞、伏流、溶洼等，地表巖溶以石芽小溶隙及巖溶泉為主，鉆孔、平硐內以針狀小溶孔、溶紋為主，未見有大的巖溶發育，與區域巖溶發育規律相吻合。

2 控制庫區巖溶發育的主要因素

2.1 區域巖溶期的制約

當地殼上升處于穩定期時，巖溶發育呈水平型，地殼上升強烈時，巖溶呈垂向型。巖溶與巖溶地貌的發育程度與地殼運動抬升期或穩定期的持續時間有關，穩定期的時間越長，巖溶越發育[2]。庫區河段處Ⅳ級(2300 m～2400 m)與Ⅴ級剝夷面(2000 m～2050 m)之間，屬地殼運動快速上升期，庫盆回水線高程位置在2120 m至上2200 m之間，屬于區域巖溶第④（2300 m～2400 m）、⑤（1800 m～2000 m）層之間巖溶發育較弱期間。臘姑河河床坡降2.5%～17%，水流湍急，沿岸侵蝕臺地發育較弱，階地不發育，均表明臘姑河處在地殼新構造運動以快速垂直上升為主地段，因此，臘姑河水庫庫區巖溶與區域巖溶發育規律一致，處在巖溶發育較弱期間。

2.2 巖性、構造差別造成巖溶程度不均一

巖溶發育因巖性結構、礦物、化學成分不一，以及受褶皺、斷層影響，巖溶發育程度具明顯不均一性[3]，其中巖石的礦物化學成分對巖溶發育強弱起決定性作用。工程區試驗資料成果顯示，D22～D3及 ZbgLs灰巖碳酸鈣含量高，一般 80%～90%以上，相對溶解速度為1～1.2左右。而Zbd白云巖以含碳酸鎂為主，相對溶解速度僅0.1～0.5，工程區巖溶發育由強到弱的巖性順序依次為:石灰巖、白云質灰巖—泥質灰巖—白云巖，見表2。

表2 工程區碳酸鹽巖化學成分及溶解速度

因此，工程區內中—上泥盆統D22～D3、觀音崖組ZbgLs灰巖為主的地層巖溶作用極為強烈，洼地、槽谷發育，漏斗、落水洞、伏流分布普遍，溶洞暗河較多；震旦系燈影組Zbd白云巖雖然分布面積大，但巖溶發育較弱，主要是白云巖成份為Ca.MgCO3，加之有厚0.05 m～2 m的泥頁巖夾層分布，使地下水的徑流受到限制，地表以溶紋、溶隙及小型溶溝為主，未見明顯漏斗、落水洞、溶洞發育。

2.3 地下水排泄基準面的控制

庫區地下水排泄基準面總體為臘姑河河床，所有庫區地下水必先排泄入臘姑河后再向下游通達河徑流，因此河床以下巖溶發育相對岸坡弱。從庫區勘探鉆孔壓水試驗資料上看，進入河床以下后巖體透水率迅速減小，多為弱至微透水，巖體相對完整，取出巖心巖溶多以針孔狀溶孔為主，未見有其它形式巖溶發育。

2.4 地下水動力條件的限制

工程區調查到的泉點流量0.01 L/s～700 L/s，隨季節動態變化顯著，分布高程主要集中在2200m～2400m和2500m～2600m，具明顯的分層特征。反映出裂隙之間溝通性較差，上、下含水層之間水力聯系甚弱，地下水之間水循環較差，不利于較大規模的巖溶發育。壩址及庫區勘探亦證實，庫區巖溶在地下水季節變動帶灰巖多以發育小溶洞、蜂窩狀溶孔，白云巖以發育溶隙、針狀溶孔、溶痕為主，而在地下水位以下部位，地下水深部循環差至微弱，巖溶不發育。地下水動力條件對巖溶發育形態的控制作用明顯。

3 巖溶滲漏分析

3.1 水文地質分區

根據庫區地層巖性、透水性特征，庫區水文地質巖組劃分見表3。

表3 庫區水文地質巖組劃分

依據庫區地形分水嶺、相對隔水層巖組與含透水層巖組的空間分布規律，工程區可分為4個水文地質單元(區)。

水庫位于Ⅱ區，地層以Zbd白云巖為主，另夾Zbg粉砂巖、灰巖條帶，隔水層為ZbgSs、D21、∈1砂頁巖。各水文地質分區特征及水力聯系如下：

（1）Ⅰ區位于庫區右岸分水嶺以西，地面高程約2750 m，近水庫一側地形分水嶺分布有T3sh、Zbgss及ξπ53隔水巖組，出露連續且厚度大于200 m，截斷了Ⅰ區與Ⅱ區的水力聯系，地下水的排泄基準面是其南面河床高程為2400 m～2500 m的楚依河，遠高于水庫正常蓄水2195.34 m，臘姑河為其最近的低鄰河谷，水庫右岸不會向Ⅰ區產生滲漏。

（2）Ⅲ區位于庫區北部分水嶺以北，地層以D3～D22、T3bg為主，有低鄰谷魚必河，河底高程2000 m～2200 m，低于正常蓄水位高程0 m～200 m。地形分水嶺寬約10 km，呈NW向展布，高程2488 m～2747 m，近庫一側有D21頁巖、砂巖、粉砂巖及∈1細砂巖、泥巖、粉砂巖隔水巖組呈NW向連續分布，地表出露厚度大于500 m，阻斷了庫水向Ⅲ區方向的滲漏。且從地層展布及泉點上分析，臘姑河源頭即發育于該分水嶺，庫區所在的Ⅱ區與魚必河所在的Ⅲ區間存在地下分水嶺，地下水位遠高于正常蓄水位，水庫庫尾不會向Ⅲ區的魚必河方向產生滲漏。

（3）Ⅳ區位于庫區左岸分水嶺以東，地層為Zbd白云巖夾厚0.05 m～2 m褐黃色粉砂質泥頁巖，局部地表出露輝長、輝綠巖脈。存在庫區低鄰谷臘么河，臘么河河床高程1920 m～2000 m，比水庫正常蓄水位低250 m～300 m，地形分水嶺寬4 km～6 km，水庫左岸存在向Ⅳ區臘么河滲漏條件。因此，水庫左岸是庫區滲漏研究的重點部位。

3.2 庫區泉點分布規律

壩址以上庫區內共調查到59個泉點，其中左岸28個，右岸31個。左岸泉點分布較均勻，全部出露于zbd地層中，多出露于非可溶巖夾層附近，有27個分布在高程2200 m～2300 m，高于水庫正常蓄水位高程2195.34 m，約占左岸泉點的96.4%。右岸泉點則分布極不均勻，壩址右岸W11號大泉至庫尾僅出露4個泉點，庫尾以上至臘姑河源頭發育了25個泉點；在高程分布上明顯分為兩層，第1層共有24個，集中分布在高程2250 m～2450 m，約占右岸泉點的77%；第2層共7個，集中分布在高程2550 m～2650 m，約占右岸泉點的23%，流量相對較小。

通過泉點分布規律可以看出，出露高程均高于水庫正常蓄水位2195.34 m，分層特征明顯，說明水庫正常蓄水位以下至河床方向垂向巖溶不發育，水庫兩岸存在高于庫水位的地下水，是庫區不具備向庫外產生大規模巖溶滲漏的有利證據之一。

3.3 滲漏分析

綜上所述，庫區右岸及庫尾不存在庫水向外滲漏條件，僅庫區左岸存在向東側低鄰谷臘么河滲漏條件。

綜上工程水文地質條件，雖然左岸低鄰谷臘么河河底高程1920 m～2000 m，比水庫正常蓄水位低250 m～300 m，地形分水嶺寬4 km～6 km，但臘姑河水庫建庫后不會向該低鄰谷產生大規模巖溶滲漏，依據有四點：

（1）庫盆正常蓄水位以下受區域巖溶控制巖溶弱發育，鉆孔及平硐內未揭露有較大巖溶形態發育，相對透水性弱，區內發育的眾多泉點均位于正常蓄水位之上且分層特征明顯，地下水循環較差，不具備發育大規模管道型巖溶條件；

（2）庫區左岸鉆孔內地下水位長期觀測數據顯示，低鄰谷臘么河與臘姑河間存在地下水分水嶺，且高于水庫正常蓄水位2195.34 m，庫水向該低鄰谷產生巖溶滲漏的可能性很小[1～4]；

（3）Zbd2白云巖夾薄層泥頁巖層位內出露有眾多泉水出流補給臘姑河，從泉點分布及發育規律上看，絕大多數出露在2200 m～2300 m高程，高于河床80 m～100 m，且高于正常蓄水位2195.34 m，亦佐證了高程2200 m以巖體下透水性相對較弱及左岸地下分水嶺的存在；

（4）左岸分嶺附近沿高程分布較連續的輝長巖、輝綠巖條帶和極薄層狀泥頁巖夾層具一定隔水作用，故形成出露的眾多泉點具明顯的成層性，地下水循環條件極差。且受區域巖溶期及左岸地層巖性、構造控制，左岸巖溶不發育，不存在連通低鄰谷的管道型巖溶。因此，左岸不會向臘么河方向產生巖溶滲漏。

3 結語

通過分析，臘姑河水庫庫區不會產生大規模巖溶滲漏，建庫條件是成立的，經水庫蓄水驗證后情況與分析結論一致。因此，對大面積可溶巖區建庫中的巖溶滲漏問題，應結合區域夷平面發育情況，在分析區域巖溶發育規律，明確所處的巖溶發育期基礎上，通過徑流區與庫區泉點發育規律、透隔水層的空間分布和水文工程地質勘探資料，綜合多方面工程水文地質條件相互驗證，就可以得出符合客觀科學的建庫結論。本文通過在臘姑河水庫大面積可溶巖區的建庫論證實踐，可為在類似的特殊地質區建庫提供借鑒。