陽江抽水蓄能電站上水庫滲漏工程地質評價

錢 程，劉普勝

（廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司，廣東 廣州 510635）

1 工程概況

陽江抽水蓄能電站位于粵西片區中部陽春八甲鎮內，電站總裝機容量為2 400 Mw，為一等大Ⅰ型水電工程。電站由上水庫、下水庫、輸水發電系統以及附屬建筑物所組成。工程區位于八甲大山北部，地勢總體上呈北低南高。區域上的四級夷平面在站址區有比較明顯的表現，南部主峰及上水庫周圍高山屬第一級夷平面（1 000～1 300 m），上水庫庫盆為第二級夷平面（700～900 m），在東西兩側中部為第三級夷平面（300～500 m），下水庫屬第四級夷平面（50～100 m）。工程區山高坡陡，溝谷走向主要集中發育兩組：一組近南北向，如上庫壩址白水河、橫河等；另一組北東向，如大石古、暗棲河等。

上水庫位于工程區南部—八甲鎮河尾山林場處，為燕山期花崗巖組成的高山地形，高程為700～1 200 m，該區人煙稀少，山高坡陡，草深林密，通行條件差，庫盆為高程725～750 m 的山間小盆地和沖溝組成。主要由北東東向、北西向和近南北向沖溝組成，沿沖溝分別發育斷層F106、f11、f558、f8。庫區已建白水水庫，于2003 年9 月蓄水，庫容389 萬m3，已建漿砌石大壩位于蓄能電站上水庫大壩上游約330 m 處。上水庫位正常蓄水位為773.70 m，死水位745 m，大壩壩型為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程777.60 m，壩頂長476.50 m。

2 建立上水庫滲漏工程地質評價系統

水庫滲漏工程地質分析評價一般圍繞庫水對壩基，庫岸向外產生滲漏的問題，對庫區的地形地貌，地層巖性及風化特征，地質構造，水文地質條件等方面展開研究。基于以上內容建立上水庫滲漏工程地質評價系統。該系統主要由基本地質條件，水文地質條件，滲漏分析評價，防滲建議所組成，詳見圖1。

圖1 上水庫滲漏問題工程地質評價分析系統圖

3 基本地質條件

3.1 地形地貌

上水庫處于700～900 m剝蝕夷平面，主要由北東東向、北西向和近南北向沖溝組成，這些沖溝分別受斷層F106、f11、f558、f8控制形成。庫底不平整，小山較多，庫內小山山頂高程一般750～780 m，庫底高程725～750 m。在白水水庫大壩下游形成短窄峽谷，長約500 m。上水庫庫周分水嶺呈南高北低，南面山頂高程1 000～1 260 m，埡口高程1 000 m以上；北西面山頂高程850～940 m，埡口高程825 m以上，正常蓄水位773.70 m時，埡口寬度大于500 m；東面山頂高程900～1 160 m，埡口高程900 m 以上；北面山頂高程800～870 m，埡口高程780 m 以上，正常蓄水位773.70 m 時，埡口寬度40～150 m。庫周山坡坡度一般25°～30°，局部達50°，植被發育。

白水水庫大壩位于上水庫大壩上游約330 m 的白水河峽谷入口段。上水庫正常蓄水位773.70 m時，庫面面積1.20 km2，庫面不規則，形似昂首“鱷魚”，沿北東東向沖溝庫面長約2.65 km，沿北西向沖溝庫面長約2 km，壩址上游南北向庫面寬約1 000 m。

上水庫庫周沖溝水匯入庫內白水河（此段又稱九曲河），由北部峽谷流出庫外，上水庫大壩位于峽谷中段。上水庫庫盆封閉較好，庫周分水嶺除北面山體較單薄外，其它部位較雄厚，自然山體山坡穩定。

3.2 地層巖性及風化特征

上水庫地層有第四系人工填土層（Qs）、洪沖積層（Qpal）、坡積層（Qdl）、燕山期花崗巖（五期γ53（2）、四期γ53（1）、三期γ52（3））。

第四系人工填土層（Qs）：分布在庫盆下部近壩址溝谷地帶，簡易公路沿線等處。主要為石塊及砂質土組成的素填土，部分砼塊等，是由修建白水水庫及本階段開挖探洞、豎井的棄渣形成，松散，厚度1～5 m。

第四系洪沖積層（Qpal）：分布在溝谷和上水庫庫底，為松散的碎石、塊石、砂層，不均勻，透水性強，厚度1.70～4.20 m。

第四系坡積層（Qdl）：分布在山頂和較緩的坡面，為稍密的粘土質砂、粉土質砂、砂質粉土，局部含石英和強風化巖塊，根據鉆孔和人工邊坡揭露，厚度一般0.50～3.40 m，標準貫入試驗8擊～14擊，平均值10.80擊。

燕山五期花崗巖（γ53（2））：分布在上水庫南面、南東面。巖石為淺灰色細粒或細粒斑狀花崗巖。巖石抗風化能力強，地表地形最高，大部分山頂高程超過1 000 m，鍋蓋頂（海拔高1 164.50 m）、屙尿灑（海拔高1 137.20 m）處于該期花崗巖，地表上在山頂大面積出露弱風化巖，坡腳出露全風化巖。

燕山四期花崗巖（γ53（1））：分布在上水庫南西面。巖性為淺肉紅色或黃白色中粒、細粒、中粒斑狀、細粒斑狀花崗巖。巖石抗風化能力強，地形相對較高，雙髻嶺（海拔高1 263.60 m）處于該期花崗巖，地表上山頂出露弱風化巖，坡腳出露全風化巖。

燕山三期花崗巖（γ52（3））：分布上水庫北部，巖性為中粗粒黑云母花崗巖、花崗巖、少部分為含角閃石黑云母花崗巖。巖石抗風化能力弱，地表上地形相對較低，地表上主要出露較厚的全風化巖，弱風化巖只在溝谷底出露。

根據鉆孔資料，庫區全風化帶厚度為0.70～32.70 m，層底高程701.20～799.55 m，標準貫入試驗9～50 擊，平均值31.80擊，全風化帶上部呈稍密～中密，下部密實；強風化帶厚0.50～15.95 m，層底高程698.10～792.65 m；弱風化上帶厚2.10～89.20 m，層底高程607.22～786.97 m，弱風化下帶厚0.50～66.10 m，層底高程570.62～768.80 m；本階段沒有鉆孔揭穿微風化帶，其揭露厚度1.90～77.50 m，頂板高程570.62～768.80 m。

3.3 地質構造

上水庫發現主要斷層共27條，以陡傾角為主，根據產狀可分為北東向、近南北向、東西向和北西向等四組。其中北東向組為最發育的一組，共有11條，F4為北東向組中具有代表性的斷層，發育長3.90 km，斷層破碎帶寬1～5 m。針對該斷層的地下水位長觀孔數據顯示，地下水位埋深12.12～12.98 m，水位高程783.50～784.36 m，變幅0.86 m，地下水位變化相對穩定。

4 水文地質條件

4.1 地下水賦存與特征

上水庫處于白水河源頭，上水庫地下水多為儲存于巖體中的基巖裂隙水，少量儲存于庫底洪沖積層中的孔隙型潛水。上水庫東、西、南三面沖溝水源頭及泉水分布高程800～900 m，庫周地下水和地表水均往庫中排泄，匯集成九曲河，在北側壩址狹谷流出庫外。上水庫庫周分水嶺高程780～1 260 m，東北部和南部高程1 000～1 260 m；東部和西部高程850～1 000 m；北部高程780～850 m。上水庫現已建有白水水庫，庫周基巖裂隙水水位也隨水庫的調節作用而變化，巖體透水性與儲水量受斷層、裂隙等構造影響，白水水庫建庫蓄水2 年多以來未發現庫水向鄰谷滲漏現象。

上水庫具代表性泉水出露點有5 處，均為下降泉，其流量受降水影響，洪水期流量大，枯水期流量小。其特征見表1。除Q3外，其余泉水出露高程高于正常蓄水位773.70 m，地下水補給水庫。

表1 上水庫泉水出露點統計表

4.2 地下水變化特征

根據42個月對庫周28個鉆孔地下水位的長期觀測，庫周北面分水嶺的鉆孔地下水位高程平均值764.37～789.19 m，觀測最低水位為764.14～786.48 m，地下水位變化受大氣降水的影響。根據觀測結果，各孔穩定地下水位位于弱風化帶的上部至強風化帶中。

4.3 巖體透水性

基巖透水性與巖石風化程度和裂隙發育情況有關。在坡積層和全、強風化帶進行了鉆孔注水試驗，坡積層滲透系數為k=6.98×10-5～2.50×10-3cm/s，平均1.08×10-3cm/s，室內滲透試驗，滲透系數k20=1.18×10-6～9.17×10-4cm/s，平均4.82×10-4cm/s，為中等透水層。全風化帶鉆孔注水試驗，k=1.43×10-5～2.90×10-3cm/s，平均4.79×10-4cm/s，室內滲透試驗，k20=3.38×10-6～1.03×10-3cm/s，平均2.35×10-4cm/s，為中等透水層。強風化帶巖石破碎，巖體裂隙極發育，裂隙面大部分有褐色鐵錳質渲染，表明該風化帶中地下水活動活躍，巖體透水性強，據鉆孔壓水試驗數據可知強風化帶屬中等透水層。弱風化帶巖體較完整，裂隙較發育，裂面多為鈣質、綠泥石和石英脈等充填，為弱透水層；微風化帶巖體裂隙稍發育，且多為閉合狀，巖石完整、新鮮，為微透水層。

5 上水庫類型及滲漏分析

通過基本地質條件可判斷該上水庫屬于山頂夷平面型，水庫總體封閉性好，巖體透水性小，未有由庫區通向庫外導水斷裂。根據地下水位長期觀測結果，結合庫周地形、地質條件分析，地下水位低于正常高蓄水位的地段總長約1 020 m，主要分布于北部大壩及左右兩岸單薄分水嶺，主要滲漏形式為庫岸單薄分水嶺滲漏。針對上水庫將發生滲漏的部位進行滲漏估算。

6 防滲建議

左壩頭3 Lu線以上的滲漏斷面面積為62.98 m2，滲漏量為0.61 m3/d，建議壩頭部位進行防滲處理，以防止繞壩滲漏。右岸單薄分水嶺滲漏量主要發生在強風化帶，其次為全風化帶，弱風化帶較小，3 Lu 線以上滲漏量為1 286.03 m3/d，1 Lu 線以上滲漏量為1 328.29 m3/d；3 Lu 線與1 Lu 線之間滲漏量很小，占總滲漏量的3%，而滲漏斷面面積為9 989.11 m2，占總滲漏面積的54%，該部位水頭較小，分水嶺較厚，q≤1 Lu線埋藏較深，且上水庫有一定的來水量，綜合分析建議以巖體透水率小于3 Lu的弱風化巖體作為相對隔水層進行防滲處理。

7 結語

利用水庫滲漏問題工程地質評價分析思路，建立該工程上水庫滲漏問題工程地質評價分析系統。在此次評價分析過程中可知，上水庫為山頂夷平面型水庫，無大型由庫區向庫外滲漏的通道，因水庫區北面部分地下水位比正常蓄水位低并且滲漏量較大，從而分析得出主要滲漏部位為北部大壩及左右兩岸單薄分水嶺，并需進行防滲處理。