木浪河水庫庫首左岸巖溶水文地質(zhì)條件分析

任興隆，張 斌

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002）

0 前言

木浪河水庫原有大壩高70.5 m，正常蓄水位1225 m，相應(yīng)庫容為4710 萬m3，擴(kuò)建后水庫的正常蓄水位由1225 m 抬高至1242 m（水位抬高17 m，大壩加高17.7 m），水庫總庫容由4710 萬m3增加到9860 萬m3。

根據(jù)《初設(shè)報告》分析，擴(kuò)建前木浪河水庫蓄水位1220 m時，左岸庫首向下游大海子滲漏量為0.28 m3/s，推算擴(kuò)建后水庫蓄水至1242 m 時滲漏量達(dá)0.5 m3/s。施工階段，在完成初設(shè)階段的防滲帷幕灌漿處理后，水庫試蓄水過程中庫水位達(dá)1234.9 m 時，水庫最大滲漏量約2.15 m3/s；根據(jù)現(xiàn)場對下游大海子水位變化分析，設(shè)計推算庫水位達(dá)到正常蓄水位1242 m時，水庫滲漏量約3 m3/s，已遠(yuǎn)超過《初設(shè)報告》估算的0.5 m3/s，同時遠(yuǎn)超水庫允許滲漏范圍（水庫多年平均流量6 m3/s，允許滲漏量不宜大于多年平均流量的5%）。

鑒于已完成的防滲帷幕未能解決木浪河水庫向大海子的滲漏問題，因此重新對庫首左岸的巖溶水文地質(zhì)問題進(jìn)行分析。

1 庫首工程地質(zhì)概況

根據(jù)地表地質(zhì)測繪發(fā)現(xiàn)，在庫首左岸存在一低鄰谷（即大海子地下暗河的明流段——大海子洼地），大海子洼地高程為1160 m，距離庫首約1.4 km，大海子泉水出露高程為1169.4 m（低于加高前的正常高蓄水位55.6 m，低于加高后的正常高蓄水位72.6 m）。

庫首左岸至大海子沿線出露地層為：①T2g1-2的中厚層細(xì)晶灰?guī)r，為強(qiáng)巖溶層；②T2g1-3的薄至中厚層含泥質(zhì)白云巖，為弱巖溶層；③T2g3-1的中厚層灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)白云巖的互層，弱巖溶層；④T2g3-2的中至厚層白云巖、含泥質(zhì)白云巖，強(qiáng)巖溶層；⑤T2g3-3的中至厚層狀灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，強(qiáng)巖溶層；⑥T2g4的厚層至塊狀白云巖，強(qiáng)巖溶層。在庫首與大海子之間分布有響格大斷裂，斷層下盤（響格斷裂至大海子一帶）巖層產(chǎn)狀為140°～180°∠20°～30°，斷層上盤（響格斷裂至庫區(qū)一帶）巖層產(chǎn)狀為240°～280°∠20°～40°。

在庫首左岸與大海子之間主要分布強(qiáng)巖溶含水層，根據(jù)地表調(diào)查發(fā)現(xiàn)：沿線巖溶洼地及落水洞的地表分布高程一般在1210 m～1295 m 之間，巖溶發(fā)育率約8 個/km2（其中發(fā)育約35%的巖溶低于加高后的正常高蓄水位1242 m），各種巖溶形態(tài)眾多，其中以洼地發(fā)育最甚，落水洞、溶隙均有發(fā)育。

在庫首左岸與大海子之間分布的可溶巖喀斯特化強(qiáng)烈，水庫與大海子之間的地下水位低且低于水庫的正常蓄水位；經(jīng)連通試驗證實，在目前正常蓄水位條件下，水庫向左岸下游的大海子滲漏；水庫與大海子之間有喀斯特巖溶管道系統(tǒng)發(fā)育，水庫向大海子方向的滲漏特點(diǎn)為分散入滲、集中排泄，可能存在的滲漏形式為溶隙與巖溶管道混合型滲漏，但主要為裂隙性滲漏。

2 巖溶水文地質(zhì)

在前期的勘察設(shè)計過程中，在水庫左岸主要發(fā)現(xiàn)有K25 巖溶系統(tǒng)［1]，但隨著工作的深入，特別在施工階段，左岸揭露72號孔大溶洞（位于K25 巖溶系統(tǒng)上）及K15 巖溶系統(tǒng)，其中K15 巖溶系統(tǒng)對左岸的巖溶滲漏起著關(guān)鍵性作用，各巖溶系統(tǒng)分布位置見圖1。

圖1 庫首左岸巖溶系統(tǒng)分布及處理示意圖

2.1 庫首左岸K25 巖溶系統(tǒng)

K25 巖溶系統(tǒng)（初步設(shè)計階段已查明）主管道的進(jìn)口位于KW001 洼地旁邊，在木浪河水庫未修建前，該溶洞人可通行長度大于1 km；隨著木浪河水庫的建成，伴隨著大海子的襲奪影響，在K25 主管道左側(cè)產(chǎn)生了向大海子的支系統(tǒng)（K15 巖溶系統(tǒng)），地下水流向變?yōu)榱飨虼蠛Ｗ臃较颍ㄅ畔驇焱猓S著滲漏所吸帶的淤泥質(zhì)粘土等的淤積，目前該主管道系統(tǒng)距離進(jìn)口530 m至出口段已完全被淤泥堵死，水從下部流走，人不能通行。根據(jù)實測，K25 溶洞內(nèi)一般斷面為10 m×15 m，最大斷面為20 m×35 m，在洞口段洞底主要分布為崩塌堆積的塊石，內(nèi)洞底主要分布為褐色淤泥（粘土），洞內(nèi)溶洞底部出現(xiàn)溪溝并有水流現(xiàn)象，且局部有梯田；在距離洞口360 m 位置、靠水庫側(cè)有一泉水出露，流量在50 L/s 左右，高程為1205.063 m，低于目前水庫的正常高蓄水位約20 m，低于擴(kuò)建加高后的正常高蓄水位約37 m。

根據(jù)連通試驗分析，從K25 巖溶系統(tǒng)內(nèi)的泉水至大海子之間的流速約1.22 cm/s（流速較快），據(jù)此分析在庫首左岸除存在K25地下巖溶管道系統(tǒng)主管道外，還存在一向大海子方向發(fā)育的支管道系統(tǒng)，木浪河水庫的庫水通過K25 支系統(tǒng)向大海子滲漏（排泄）。

2.2 庫首左岸72 號孔大溶洞

由于初設(shè)階段的防滲帷幕已實施完成，而水庫向大海子的滲漏問題未解決，因此在原帷幕線上進(jìn)行了補(bǔ)勘。在補(bǔ)勘過程中，72 號鉆孔從孔深53.6 m 開始掉鉆至63.5 m（高程為1206.4 m～1196.5 m），結(jié)合物探孔內(nèi)攝影發(fā)現(xiàn)溶洞垂直高度在10 m 左右，但未見地下水位及溶洞側(cè)壁；在72 號孔的位置進(jìn)行豎井勘探后發(fā)現(xiàn)，在72 號孔下部發(fā)育有（10 m～18 m）高×（10 m～17 m）寬的巖溶空腔，高程為1184 m～1202 m 之間，巖溶空腔內(nèi)水深一般為5 m～10 m，可見延伸長度175 m，延伸方向為N70～80°W。

通過對72 號孔大溶洞空間規(guī)模、發(fā)育方向等分析，認(rèn)為72 號孔大溶洞為K25 巖溶系統(tǒng)。補(bǔ)勘過程中，在溶洞內(nèi)投放了示蹤劑，經(jīng)近一個月的觀察，發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)示蹤劑未完全擴(kuò)散、大海子也未接收到示蹤劑；72 號孔大溶洞水位隨大海子水位同步下降直至疏干，而在庫岸集中滲漏帶的封堵過程中，出現(xiàn)了兩次明顯向大海子串漿的現(xiàn)象，72 號孔大溶洞內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有水泥漿現(xiàn)象、甚至出現(xiàn)了干枯現(xiàn)象。

綜合分析，72 號孔大溶洞乃至K25 巖溶系統(tǒng)為非水庫向大海子方向滲漏的主要通道。

2.3 庫首左岸K15 巖溶系統(tǒng)

考慮木浪河水庫向大海子方向的滲漏主通道不在72 號孔溶洞內(nèi)（還存在其它主要滲漏通道），本次在72 號鉆孔至水庫方向繼續(xù)進(jìn)行了補(bǔ)勘工作。根據(jù)補(bǔ)勘發(fā)現(xiàn)：在72 號孔與品甸火車站之間還存在一地下水低槽，地下水位最低點(diǎn)高程為1170.49 m（同期水庫水位為1218 m），僅比大海子S1 泉水出露高程1169.4 m 高1.09 m。

根據(jù)進(jìn)一步的補(bǔ)勘發(fā)現(xiàn)，在水庫與響格大斷裂、K25 巖溶系統(tǒng)之間還存在一地下水低槽帶，地下水位最低點(diǎn)高程為1177.4 m（同期水庫水位為1218 m），比大海子S1 泉水出露高程1169.4 m 高8 m，比72 號孔與品甸火車站之間的地下水低槽帶高6.91 m。

分析認(rèn)為連通水庫與響格大斷裂、K25 巖溶系統(tǒng)之間地下水低槽帶與72 號孔與品甸火車站之間地下水低槽的K15 巖溶系統(tǒng)是存在的，且與K25 巖溶系統(tǒng)在某個位置是連通的。

在后期的處理過程中，506 號鉆孔（位于水庫與響格大斷裂、K25 巖溶系統(tǒng)之間推測的K15 巖溶系統(tǒng)位置）在灌漿時向大海子出現(xiàn)了串漿現(xiàn)象（待凝后復(fù)灌，大海子亦出現(xiàn)串漿），因此認(rèn)為K15 巖溶系統(tǒng)是水庫向大海子方向滲漏的主要通道。

3 巖溶發(fā)育特征

木浪河水庫壩址區(qū)為典型的漏斗型河谷、俗稱“生不攏河段”，河谷寬6 m～10 m，正常蓄水位1242 m 時谷口寬133 m。在河流左岸發(fā)育有區(qū)域性順河向響隔大斷裂，K15 巖溶系統(tǒng)、K25 巖溶系統(tǒng)的發(fā)育方向與響隔大斷裂的走向近平行。

巖溶發(fā)育具明顯的方向性，洼地長軸方向、溶洞、地下巖溶管道系統(tǒng)走向與主要構(gòu)造節(jié)理發(fā)育方向基本一致，巖溶管道系統(tǒng)的發(fā)育受區(qū)域性大斷裂構(gòu)造的控制影響較明顯。

4 防滲處理

由于受南昆鐵路品甸火車站的影響，不能在火車站管理范圍進(jìn)行相應(yīng)的勘察工作，因此不能排除在火車站管理范圍內(nèi)還存在地下水低槽帶或存在主要滲漏通道的可能。

在左岸一期防滲帷幕近壩段，由于受品甸火車站南昆鐵路線阻隔影響，在鐵路線30 m 左右的范圍內(nèi)不能布置灌漿設(shè)備實施灌漿，只有在此范圍外兩側(cè)對稱布置斜孔進(jìn)行帷幕搭接，斜孔傾斜角度4°～44°，斜孔總長度為26 m～46 m（無效進(jìn)尺15 m～21 m），搭接長度為4 m～9 m。在施工階段實施過程中，傾斜鉆孔和灌漿施工操作技術(shù)要求高、難度大，鐵路線范圍的斜孔搭接帷幕施工效果無法完全達(dá)到連續(xù)等間距垂直帷幕。仍沿原防滲帷幕線進(jìn)行防滲處理，處理難度大，效果不易得到保證，因此最終進(jìn)行帷幕線路的變更設(shè)計。

變更后的帷幕線路決定從大壩左壩端沿左岸岸邊南昆鐵路線向上游布置約1 km，后轉(zhuǎn)向左岸山體并橫穿響格大斷裂和K25 巖溶管道系統(tǒng)后接弱巖溶，形成了對左岸岸邊滲漏進(jìn)口入滲點(diǎn)的封堵和橫切左岸山體復(fù)雜巖溶通道的防滲補(bǔ)強(qiáng)體系，替代存在地質(zhì)情況復(fù)雜、施工處理難度較大的原防滲帷幕線路。現(xiàn)防滲帷幕變更線路沿庫邊地面處理，施工安全風(fēng)險較小，對滲漏源頭進(jìn)行封堵處理，處理措施明朗、直接，效果易于體現(xiàn)；同時，防滲線路將南昆鐵路線包在其中，后期水庫蓄水對鐵路及路基起到了較好的保護(hù)作用。

5 結(jié)語

通過前期及施工階段對庫首巖溶水文地質(zhì)條件的整理分析，經(jīng)過庫首帷幕的設(shè)計變更，最終解決了水庫向大海子的長期滲漏問題，根據(jù)目前的蓄水判斷其效果良好。

巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)勘察，特別是漏斗型河谷，發(fā)育有順河向區(qū)域大斷裂的情況下，巖溶水文地質(zhì)條件尤為復(fù)雜，通常情況下巖溶管道系統(tǒng)與區(qū)域性順河斷裂伴生發(fā)育，需引起重視。