盤州市鍋圈洞水庫巖溶發(fā)育規(guī)律及水庫滲漏原因分析

夏延檐，肖 膠，潘盛澤

（貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴陽 550003）

1 概況

擬建的鍋圈洞水庫位于貴州省盤州市紅果鎮(zhèn)大凹子村境內， 壩址位于拖長江上游右岸支流鍋圈洞小河下游河段。擬建壩高86.0m，總集水面積79.8km2，正常蓄水位1645.0m， 興利庫容976萬m3， 總庫容為1364萬m3。 區(qū)內碳酸鹽巖廣泛分布，溶蝕作用強烈，在區(qū)內形成眾多的巖溶洼地、落水洞等地表巖溶形態(tài)及暗河、溶洞等地下巖溶形態(tài)。

水庫區(qū)內出露地層主要有三疊系飛仙關組（T1f）紫紅、暗紫色薄至中厚層狀巖屑砂巖與巖屑粉砂巖互層，夾含銅巖屑砂巖，為非可溶巖，隔水層。 三疊系永寧鎮(zhèn)組（T1yn）灰色中厚層狀灰?guī)r、白云巖，為強可溶巖，透水層。 三疊系關嶺組（T1g）色薄層泥巖、砂質泥巖，粉砂巖與黃色白云巖、泥灰?guī)r互層，為非可溶巖，隔水層。

主要的構造為亦資孔向斜， 軸向總體呈北東走向，略呈“S”型彎曲，位于庫區(qū)集雨范圍之內，延伸長度約40km。 褶皺主要由二疊系、三疊系組成，有龍?zhí)督M、長興組、大隆組、飛仙關組、永寧鎮(zhèn)組和關嶺組等地層，靠近軸部地層較平緩，傾角10°～13°，向兩翼延伸產(chǎn)狀逐漸變陡至30°，為黔西南渦輪構造區(qū)內呈北東走向的褶皺之一。

2 巖溶發(fā)育規(guī)律

通過對區(qū)域地形地貌研究， 水庫區(qū)在地貌上發(fā)育Ⅳ級剝夷面，即Ⅰ級（大婁山期）、Ⅱ級（山盆一期）、Ⅲ級（山盆二期）及Ⅳ級（烏江寬谷期）。 根據(jù)現(xiàn)場調查及分析， 水庫及集雨區(qū)大型的洼地、 線狀槽谷，均屬山盆二期剝夷面。 地下暗河系統(tǒng)逐漸形成，地下水襲奪了地表水， 使得山盆二期剝夷面上可溶巖區(qū)的河床逐漸干枯，導致已存在的地表水系解體，由面狀水系變?yōu)榫€狀水系。 區(qū)內地表巖溶形態(tài)主要有溶溝、溶槽、巖溶洼地、落水洞等，地下巖溶形態(tài)主要有溶洞、暗河等［1］（如表1）。

表1 庫區(qū)主要發(fā)育巖溶形態(tài)分布

從平面上看， 水庫區(qū)內地表巖溶形態(tài)以巖溶洼地、落水洞為主，分布于T1yn2、T1yn1地層出露區(qū)的部分洼地具有塌陷的特征。在沒有斷層通過的區(qū)域，地表巖溶形態(tài)的發(fā)育具有相對均勻性。在斷層帶，地表巖溶形態(tài)多沿斷層帶呈串珠狀分布，如沿F1、F4斷層帶分布的洼地群。 沿區(qū)域構造線上洼地的分布也具有串珠狀線狀分布的特點，以北東走向為主，如海子鋪—爛泥田—兩河一帶的串珠狀洼地群。

從垂向方向上水庫區(qū)內巖溶漏斗及洼地、 落水洞、石牙與溶溝等地表巖溶形態(tài)，地下水以垂直運動為主。 在烏江寬谷期，由于地形切割較強烈，河谷岸坡以溶洞、暗河等地下巖溶形態(tài)為主，出水溶洞的底板多處于河谷的一級階地上邊緣， 高出河床2～5m，如S1泉高于石板溝2.3m左右，很少有在河床出露的。在巖層組的垂向上， 巖溶的發(fā)育具順層性， 特別在T1yn2地層內表現(xiàn)較為突出， 這是由T1yn2巖性組合決定的。該巖層組為可溶的灰?guī)r、白云巖與非可溶的泥巖、頁巖相間分布，其中非可溶性巖層的厚度1～3m，在沒有斷層破壞的條件下， 對地下水起到一定的阻隔作用，導致了巖溶順層發(fā)育的特點。

水庫區(qū)地下水的賦存和徑流形式， 主要以巖溶管道水、巖溶裂隙水、斷層裂隙水和基巖裂隙水的形式存在。 根據(jù)水庫及水庫集雨區(qū)地下水的補、徑、排條件，總結巖溶水流動規(guī)律［2］。

鍋門洞為主干暗河，匯集了從海子鋪、馮家莊、兩河、馬場屯等盲谷所匯集的地下水，形成復雜的地下暗河系統(tǒng)。 S1泉為鍋門洞暗河出口，作為一個巖溶水流動系統(tǒng)，包括海子鋪巖溶水流動系統(tǒng)、馮家莊、水溝盲谷巖溶水流動系統(tǒng)、馬場屯、小猴場盲谷巖溶水流動系統(tǒng)；吳官屯盲谷巖溶水流動系統(tǒng)、鍋門洞小河集雨區(qū)、婭密集雨區(qū)、兩河集雨區(qū)等4個巖溶水流動系統(tǒng)和3個集雨區(qū)（如圖1）。 其中婭密集雨區(qū)、兩河集雨區(qū)通過巖溶水的形式補給鍋門洞暗河，鍋門洞小河集雨區(qū)為鍋門洞小河地表分水嶺以內的地表徑流集雨區(qū)。

圖1 水庫區(qū)巖溶水流動系統(tǒng)分區(qū)

3 滲漏條件分析

水庫河流為鍋圈洞小河， 庫區(qū)河流在左岸與匯合口上游干流構成河間地塊、 在右岸與匯合口下游干流構成河間地塊。

3.1 水庫左岸滲漏

水庫左岸1580～1615m左右分布的T1yn2強可溶巖層，1615～1650m分布T2g1弱可溶巖地層， 其中T1yn2地層沿河間地塊延伸至拖長江干流雞鎖箐至匯合口下游段，水庫蓄水后，存在滲漏的可能性。 T1yn2地層巖性組合中隨分布有不等厚的泥巖， 但因其巖性組合中泥巖分布厚度薄、溶蝕破壞明顯，已不具備相對隔水作用，在水庫左岸河間地塊T1yn2地層巖溶強發(fā)育，現(xiàn)場調查在拖長江右岸馬腳寺橋邊上游，發(fā)育S21巖溶泉。 通過ZK1號水位觀測，壩址左岸單薄山脊地下水位低于正常蓄水位50m，因此，水庫蓄水后，左岸存在通過層面及溶蝕裂隙向拖長江右岸雞鎖箐～馬腳寺匯合口河段滲漏的可能［3］。

水庫左岸河間地塊發(fā)育西舍沖溝， 溝底分布高程1577～1660m，緊鄰擬建壩址左岸，構成水庫左岸低鄰谷。 西舍沖溝與壩址河段相距甚近， 在庫水位1645m高程構成庫首左岸單薄山脊。 T1yn2強可溶巖層，貫穿庫首左岸單薄山脊，并在西舍沖溝溝底均有分布，因巖層傾向于沖溝，同時山脊單薄，巖體風化裂隙、溶蝕裂隙較發(fā)育，加之庫水位與沖溝溝底相對高差較大（0～68m）。 通過ZK1號水位觀測，壩址左岸單薄山脊地下水位低于正常蓄水位50m。 因此，水庫蓄水后存在通過巖層層面及溶蝕裂隙向西舍沖溝的滲漏問題。 水庫左岸滲漏分析1-1＇剖面如圖2。

圖2 水庫左岸滲漏分析1-1＇剖面圖

3.2 水庫右岸滲漏

在拖長江干流巖子腳至上游匯合口河段，河床及右岸分布T1yn1強可溶巖透水層，與庫盆區(qū)T1yn1強可溶巖透水層屬同一含水層。 經(jīng)現(xiàn)場調查及分析，雖然河間地塊T1yn1上覆地層為T1yn2強可溶巖透水層其巖性組合中有泥巖，但泥巖分布厚度薄、溶蝕破壞明顯，已不具備隔水作用，對下伏T1yn1強可溶巖的巖溶發(fā)育已不起抑制作用。從現(xiàn)場調查情況來看，發(fā)育的S14巖溶泉及其巖溶管道即是佐證，同時地表T1yn2地層分布地帶，巖溶洼地、落水洞等地表巖溶形態(tài)也較發(fā)育。該現(xiàn)象說明水庫右岸河間地塊分布的T1yn1、T1yn2地層基本同屬一含水單元，即是庫水與拖長江、S14巖溶泉之間存在水力聯(lián)系。 因此，水庫右岸存在向拖長江右岸巖子腳村河段至上游馬腳寺匯合口段滲漏的可能，也存在向S14巖溶管道的滲漏問題。 如圖3。

圖3 水庫右岸滲漏分析2-2＇剖面圖

3.3 防滲條件分析

拖長江為水庫區(qū)內地表水、 地下水最低排泄基準面， 庫區(qū)河流鍋門洞小河與拖長江匯合口高程1572.4m，匯合口下游巖子腳處河床高程為1568.0m。水庫左岸防滲須截斷向近的西舍沖溝、 拖長江雞鎖箐～匯合口河段滲漏，水庫右岸須截斷向拖長江干流匯合口下游至巖子腳河段的滲漏。 由于可疑滲漏帶或范圍分布地層為T1yn1強可溶巖透水層及T1yn2弱至中等可溶巖透水層， 水庫防滲底界無可靠隔水層依托，只能以區(qū)內地下水最低排泄基準面，結合巖體透水率和地下水位來綜合確定防滲底界， 兩岸防滲端點均以隔水層或地下水位作為依托［4］。

左岸自壩肩沿地表分水嶺附近延伸至西舍村寨，端點接上覆T2g1弱可溶巖地層，但因巖層產(chǎn)狀平緩，T2g1雖為弱可溶巖層，中間夾中直厚層灰?guī)r、泥灰?guī)r，有順層向西舍沖溝滲漏的可能［5］，所以考慮接地下水位，截斷庫水向西舍沖溝或拖長江的滲漏［6］。

根據(jù)壩址CZK5號鉆孔地下水位1589.11m，以及ZK6號鉆孔地下水位1589.30m， 右岸地下水位較低，且向右岸上游接地下水位的水力比降太低， 右岸防滲帷幕接地下水位防滲線路過長。 因此右岸防滲帷幕采用端點接T1f3相對隔水層的方案，右岸自壩肩延伸至巖子腳，端點接T1f3相對隔水層隔水層，截斷S14巖溶管道，防止庫水向拖長江的滲漏。

4 結語

（1）水庫區(qū)地下水的賦存和徑流形式，主要以巖溶管道水、巖溶裂隙水、斷層裂隙水和基巖裂隙水的形式存在。

（2）鍋門洞為主干暗河，匯集了從海子鋪、馮家莊、兩河、馬場屯等盲谷所匯集的地下水，形成復雜的地下暗河系統(tǒng)。

（3）水庫左岸存在通過層面及溶蝕裂隙向拖長江右岸雞鎖箐～馬腳寺匯合口河段滲漏的可能。水庫蓄水后存在通過巖層層面及溶蝕裂隙向西舍沖溝的滲漏問題。 水庫右岸存在向拖長江右岸巖子腳村河段至上游馬腳寺匯合口段滲漏的可能，也存在向S14巖溶管道的滲漏問題。

（4）防滲邊界左岸考慮接地下水位，截斷庫水向西舍沖溝或拖長江的滲漏； 右岸防滲帷幕采用端點接T1f3相對隔水層的方案， 右岸自壩肩延伸至巖子腳， 端點接T1f3相對隔水層隔水層， 截斷S14巖溶管道，防止庫水向拖長江的滲漏。