新疆高昌區黑溝水庫工程地質條件評價

柴 揚

（吐魯番市清源水利水電勘測設計院有限公司，新疆 吐魯番 838000）

1 工程概述

黑溝水庫位于新疆吐魯番市高昌區境內，源頭位于博格達山北部，水流方向由源頭開始，自東北流向西南方向，河床右岸有多條小支流從北向南最終流入主河流。東與恰勒坎溝相鄰，西與煤窯溝毗鄰，地理位置介于東經89°17′～89°44′，北緯42°41′～43°21′之間，黑溝渠首以上流域面積約為180 km2。如圖1所示。

圖1 吐魯番市地形圖

黑溝水庫為山區攔河式水庫工程，水庫承擔下游人畜飲水、農業灌溉和工業供水任務，是一座綜合利用的小（Ⅰ）型水庫，工程等別為Ⅳ等，永久性主要建筑物等級為4級。水庫校核洪水位為1 550.50 m，相應庫容為761萬m3；設計洪水位為1 548.23 m，相應庫容為703萬m3，攔洪庫容為18萬m3，正常蓄水位為1 547.60 m，相應庫容為685萬m3，死水位1 508 m，淤沙高程為1 503.3 m。水庫建成后每年為下游6萬人的生活用水及牲畜用水供水423萬m3，改善灌溉面積8.70萬畝，為工業供水361萬m3。

2 區域地質概況

2.1 地形地貌

黑溝水庫壩址上游河道呈“S”型，河流總體流向由NE流向SW，呈不對稱窄“U”型谷，河谷底寬60～100 m不等。左岸山體雄厚，自然坡度在55°～60°，局部近直立，岸坡基巖多裸露；右岸山體雄厚，自然坡度在45°，岸坡基巖多裸露，坡腳附近均被坡積物覆蓋。左岸在壩線上游發育Ⅱ、Ⅲ級階地，下游發育Ⅲ、Ⅳ級階地。左岸在壩線下游約20 m處山頂發育一沖溝，溝長約300 m，溝內平時無水，僅在暴雨時有暫時性洪水通過，在壩肩處形成一跌水，在坡腳處沖出一沖溝；右岸山體雄厚，山頂高程在1 800 m左右，岸坡基巖多裸露，坡腳附近均被坡積物覆蓋；右岸Ⅲ、Ⅳ級階地較發育，階面均被坡積物覆蓋。在壩線下游約450 m發育一沖溝，溝長約700 m，溝內平時無水，僅在暴雨時有暫時性洪水通過，在溝口形成小的洪積扇。壩址河段Ⅱ～Ⅳ階地較發育，Ⅴ～Ⅶ零星發育，其Ⅱ～Ⅲ級階地以堆積階地為主，主分布于下壩址上、下游，Ⅳ級階地分布于下壩址下游右岸，Ⅴ～Ⅶ級基座階地零星分布于下壩址[1]。

2.2 地層巖性

區域范圍內主要出露上古生界石炭系、侏羅系及新生界古近系-新近系和第四系地層。由老至新分述如下：

1）古生界石炭系（C）；

2）中生界侏羅系（J）；

3）新生界：新近系、第四系、古近系鄯善群（Esh）。

2.3 水文地質條件

黑溝水庫位于中山區峽谷內，兩岸基巖山體雄厚、連續且高陡。由于吐魯番當地特殊的氣候，氣溫較高、降水量少、蒸發量較大，通過地質測繪和鉆孔壓水試驗表明，組成庫盤基底的基巖除強風化層或部分弱風化層的透水性稍大外，微風化～新鮮巖體為弱透水層。

黑溝水庫河床內地下水的主要成因為孔隙潛水，河床砂卵礫石層為強透水層。河床覆蓋層厚度一般在60 m左右，其中含水層較厚，地下徑流較強，兩岸基巖裂隙水補給河水，但水量甚微，地下水位平緩[2]。

3 工程地質條件及評價

3.1 水庫滲漏

黑溝水庫左右兩岸山峰雄厚，山峰高度遠大于正常蓄水位高程。庫區內沒有透水性較強的巖層，也沒有貫穿山體的大斷層及大裂隙。黑溝水庫庫盤由于地形條件較好，所以封閉條件較好，左岸及右岸山峰也高于正常蓄水位，所以水庫庫盤產生永久滲漏的可能性不是很大。

3.2 庫岸穩定

水庫左岸及右岸基巖巖性主要由砂巖、英安巖、凝灰巖等構成。凝灰巖、英安巖以塊及厚層狀為主，產狀不明顯；砂巖以中厚層狀為主，巖層走向與河流方向近正交，庫區兩岸巖體整體穩定性較好，不會有大規模的塌岸現象，但局部地段由于邊坡高陡，加之受斷層和風化作用的影響，表層巖體形成小的崩塌和掉塊。

庫區左岸Ⅲ、Ⅳ級階地較發育，在岸邊形成高5～12 m的陡坎，階地上部多被大厚度的崩坡積塊碎石層覆蓋，其中在下壩址上游左岸約400 m范圍內及庫尾段分布兩片大厚度的崩坡積塊碎石層，最大厚度在30 m左右，結構松散。Ⅲ、Ⅳ級階地均位于正常蓄水位以下，砂礫石階坎在庫水長期浸泡下將產生塌岸現象，在水下形成自然穩定邊坡，其階地上部的坡積塊碎石層將產生下滑現象，會對水庫庫區造成少量淤積，但對水庫大壩不會產生影響[3]。

3.3 水庫浸沒

水庫庫區位于中山區峽谷區，在此區域內沒有工廠、礦場、居民區以及農田等分布。基巖裸露的比例占庫岸絕大多數，同時在沖溝、坡腳、河床內的粗粒土主要為第四系。地質結構條件穩定，所以不存在水庫浸沒問題。

3.4 水庫淤積

黑溝山區河段內，植被稀少，基巖多裸露，在強烈的風化等外動力作用下，坡積、洪積及洪坡積物均較發育，主要堆積在岸邊坡腳、兩岸岸坡以及溝口的位置，這些堆積物質是造成水庫淤積的主要物質來源。壩址庫區范圍內，水庫蓄水后，在庫水浸泡及浪擊作用下，局部段坡積塊碎石將產生下滑現象，對庫區產生少量的淤積，同時在雨季、洪水到來時，由洪水從上游攜帶下來大量的泥沙、石塊等也會對庫區造成一定淤積[4～5]。

3.5 水庫誘發地震

目前跟蹤研究發現，水庫在滿足壩高超過100 m同時滿足庫容大于5億m3時極容易誘發地震。目前來看，黑溝水庫最大壩高為77.4 m（小于100 m），最大庫容為685萬m3（小于5億m3），綜合上述兩種誘發地震的因素，黑溝水庫在整體規模上不具備誘發地震的條件[6～7]。

根據地質調查，庫段范圍內無規模較大區域性斷層和活斷裂分布；水庫左岸及右岸基巖巖性主要由砂巖、英安巖、凝灰巖等構成，此類巖性屬中硬巖；水庫的庫容較小，蓄水前后荷載變化小；根據鉆孔記錄資料，水庫巖體為弱透水層，庫水向深部滲透的可能性很小，基本不會改變原有的水文地質條件，因此可以看出當水庫建成蓄水后，誘發水庫地震的可能性不大。

從上述地質條件初步分析來看，黑溝水庫在水庫規模、區域構造環境、水文地質條件方面不具備產生水庫誘發地震的地質條件。即使水庫建成蓄水后發生地震，地震烈度也不會超過本區地震的基本烈度[8]。

4 結 論

黑溝水庫所處地段構造穩性較差，通過對水庫滲漏、庫岸穩定、水庫浸沒、水庫淤積和誘發地震因素的綜合分析研究，可以看出庫區兩岸山體雄厚，山體高度遠大于正常蓄水位高程，水庫庫盤地形封閉條件較好，兩岸巖體整體穩定性較好，因此可以認為黑溝水庫地質條件良好，在后期運行過程中不會產生地質安全隱患。