現代水文地質學在水庫建設與維修養護中的運用探索

盧開云

1.東華理工大學水資源與環境工程學院 江西 南昌 330006

2.云南省普洱市景谷傣族彝族自治縣水務局 云南 普洱 666499

水是人類賴以生存的、不可缺少的資源。作為水資源一部分，地下水分布廣、變化穩定、水質良好、便于應用，是理想的飲用水源，也是生活、工業和農業用水的重要供水水源，在我國，干旱、半干旱的華北和西北地區，地下水是主要的甚至是唯一的供水水源。當代水文地質學研究的是飽和帶與非飽和帶中的地下水。主要研究地下水與周圍環境在相互作用時，水質、水量的時空變化規律以及地下水對周圍環境產生的影響，以及探究運用以上規律避害興利，服務人類，使人與自然相互協調的可持續發展。本文以水庫維修養護為例，簡單介紹了現代水文地質學中水文地質勘察方法的原理及應用，從而為今后水文地質勘察和水利工程建設工作提供一些參考。

1 工程分析

1.1 水文地質勘察

1.1.1 自然地理概況

景谷縣位于云南省西南山區，普洱市西北方向，東與寧洱縣相連，南以小黑江為界、與思茅區一水相鄰，西與臨翔、雙江、瀾滄隔瀾滄江相望，北與鎮沅縣接壤，東西相距107km，南北相距115.8km，總面積7777k㎡，山區面積占總面積95.5%。境內礦藏資源頗為豐富，種類較多。境內山地、高原、盆地相間分布，屬橫斷山系縱谷區南段無量山脈分支。

景谷縣多樣性的立體氣候特征為許多植物的生長提供了十分適宜的環境條件，境內主要植物有思茅松、菩提樹、榕樹等，另外還擁有大榕樹、大青樹、大茶樹、松樹王、龍血樹等名貴樹種及數十種名貴蘭花。全縣林地面積893.8萬畝，森林覆蓋率達74.72%，活立木蓄積量4832萬m3。

1.1.2 工程地質

景谷縣位于三江印支褶皺系南端，西以瀾滄江深斷裂為界，多受經向構造控制，活動強烈。地質構造受東部哀牢山深斷裂帶和西部瀾滄江切割較深的大斷裂帶的影響，為第四紀活動構造思茅斷裂帶與瀾滄江斷裂帶之間的弧形塊區。境內地質較為復雜，新生代、中生代、古生代地層均有分布，巖性多為紅色沙巖、石灰巖、片麻巖、花崗巖。主干斷裂平行于深斷裂分布，并為后期北西或北東向橫斷裂所切割或錯移，除主干斷裂外，多為切割主斷裂之橫斷裂平行派生的次級斷裂，在地貌、水系上亦有一定表現。

根據工程區地質構造新近無較大活動跡象，區域地層總體穩定，通過查詢《中國地震活動參數區劃圖》（GB18306—2015）可知，工程區地震動峰值加速度為0.15g，地震動反應譜特征周期為0.45s，相應地震基本烈度為Ⅶ度，工程地震設防烈度采用Ⅶ度。

1.1.3 水文及氣象

全縣多年平均降雨量1426.3mm，受地勢影響，“立體氣候”特點突出，隨海拔升高而雨量增多，迎風坡雨量明顯多于背風坡。受地形和季風氣候影響，降水量年際年內分布不均，每年5月至10月為雨季，降雨量占全年降雨量的85%左右，其中7月至8月降雨較為集中，形成主汛期，10月中下旬雨季結束。氣侯屬于亞熱帶山原季風氣候區，是典型的南亞熱帶地區，多年平均氣溫20.2℃，最熱月份在雨水開始前的5～6月，最冷月為1月，極端最高氣溫達39.6℃，極端最低氣溫0.2℃，多年平均日照時數2065.3小時，年平均相對濕度78%，多年平均蒸發量900～1400mm，多年平均風速26m/s。因降雨在年際和地區之間分布不均，導致區域性的水、旱災害交錯發生。

1.1.4 水資源概況

景谷縣境內境內屬瀾滄江水系，水能資源豐富，境內有瀾滄江、威遠江、小黑江等大小河流94條，年總產水量44.16億m3，理論蘊藏量為76萬kW（瀾滄江除外），可易于開發利用的23萬kW，占總蘊藏量30.26%。截至目前，全縣已建成水電站13座，機組20臺，裝機容量2.93萬kW，占可開發總量的12.7%。據調查統計分析，裝機容量在500kW以上電站預計可建39座，全縣水能資源可開發利用潛力還比較大。

1.2 水庫維修養護工程施工中存在的問題分析及處理

1.2.1 芒局水庫

（1）基本情況

芒局水庫壩址位于景谷縣永平鎮南東側勐嘎河支流芒局小河中上游。芒局小河為勐嘎河的一級支流，屬瀾滄江水系，距縣城70km，始建于1988年，為小（二）型水庫工程，水庫總庫容12.45萬m3，為均質土壩，以農業灌溉為主、兼顧人蓄下游防洪的水利蓄水工程，承擔著下游300 余畝農田灌溉，水庫保護著下游500多人、800多畝耕地，免遭洪水威脅。

（2）水庫運行存在的問題

1、溢洪道工作橋護欄銹蝕。2、進庫道路受雨水沖刷損毀。3、水庫無管理房。4、老涵洞滲水嚴重。5、斜拉閘拉桿及閘板銹蝕。6、壩面白蟻危害嚴重。7、壩腳淤積，排水不暢。8、缺水庫管理安全警示標志。9、無備用電源。

（3）工程維修養護方案

1、對溢洪道工作橋護欄除銹后進行防腐刷漆處理。2、對進庫道路進行修復。3、新建水庫管理房。4、用C20混凝土對老涵洞進行封堵。5、對斜拉閘拉桿及閘板進行除銹保養。6、攔河壩下游壩坡先進行白蟻治理除巣，然后對整個壩面采取藥物防治，以達到全面滅除白蟻。7、清理壩腳淤積。8、制作安裝安全警示牌1塊。9、配備備用電源。

（4）維修養護主要工程量

表1 芒局水庫維修養護主要工程量表

1.2.2 牛屎河水庫

牛屎河水庫位于景谷縣永平鎮境內，在勐戛河二級支流牛屎河上游，屬瀾滄江水系，始建于1966年，距鎮政府16km，徑流面積0.88km2，總庫容13.89萬m3，以農業灌溉為主，最大灌溉面積800畝。

（2）工程目前運行存在的問題

1、斜拉閘及拉桿銹蝕嚴重。2、管理房庭院未硬化。3、進庫道路受雨水沖刷嚴重。4、大壩順流右岸壩肩與山體結合部有滲漏。5、無安全警示標志。6、缺備用電源。

（3）工程維修養護方案

1、對斜拉閘及拉桿進行除銹防腐保養 。2、采用C20砼澆筑管理房地坪36㎡。3、對進庫路面采用機械開挖擴寬，而后鋪墊砂石。4、對大壩順流右側壩肩與山體結合部進行灌漿防滲處理。5、制作安裝安全警示牌1塊。6、配備備用電源。

（4）維修養護主要工程量

表2 牛屎河水庫維修養護主要工程量表

1.3 工程事故分析

從以上兩個工程的施工過程中可看出，對于水庫目前存在問題的發生，以及由此造成工程量的增大，有很大的原因是水庫建設較為久遠，且建設初期，由于工程技術滯后，致使在開展水文地質勘察時，勘察不到位，從而造成施工不夠精細，從而致使水庫存在隱患。由此可見，不論是在水庫建設，還是病險水庫維修養護中進行水文地質勘察，都是及其重要的[2]。

2 水文地質勘察在水庫維修、滲漏處理中的運用分析

一般來講，水文地質勘察的主要內容有：地質條件勘察、水文地質勘察、巖溶區的巖溶發育特征分析等。在水庫維修、滲漏處理中，尤其是在滲漏處理中，需要對地質條件、水文地質及巖溶發育特征等進行充分的勘察分析，從而制定出具體可行的實施方案。

2.1 地質條件勘察分析

首先應該對工程區的地形地貌進行全面勘察。通過工程區周邊的地形地貌進行勘察，根據勘察結果充分比較分析其對于水庫工程區地下水的影響。一般來講，當河水位低于庫水位或者水庫間的分水嶺比較單薄時，比較容易引起水庫滲漏。

我的接近并最終投身文學，近一甲子矣。在此漫漫歲月，雖無驕人成績，所幸終日矻矻，與文學相伴了一生。朋友曾與我談及一同起步的同行許多已巍然成樹，嘆息我等才情有限，始終不成氣候，最多算棵草而已，很沒勁。我同意他的比喻，卻不同意他的自卑。沒有長成樹木，長成了草，也是文學原野上的生命。而且，一粒種子，能長成一棵草，生動地活著，其實也并不容易。說樹不是一天長成的，草又何嘗不是？天時地利人和，一樣不能少。就一個寫作者而言，不說社會歷史那么高大上的原因了，僅僅稿件的發表就不知耗費了編輯們多少辛勞。

其次是應該對工程區的地質構造進行勘察。一般而言斷層、裂隙、褶皺等地帶，斷層破碎較為明顯，容易形成水庫滲漏通道。

此外，還應對工程區的地層巖性和結構進行勘察分析。一般情況，水庫滲漏與巖土體巖層有關，若水庫壩基為松散巖類，滲透性較強，易形成河道堵積物，造成庫水滲漏流失；若水庫壩基位于巖溶區，一般情況下碳酸鹽底部的隔水層的隔水效果很差，對阻擋和保存庫水不利，亦會引起庫水滲漏流失。

2.2 水文地質條件分析

在水庫維修、滲漏處理中，除了對地形地貌、地質結構等條件進行全面勘察分析外，還應對水文地質條件進行勘察分析。首先應該確定工程區地下水的類型，其次應該仔細勘察工程區地下水的含水層次、分布以及埋藏深度等情況，充分分析該地區地下水的補給、徑流、排泄、水位及其變化情況，及對水庫周圍地下水分水嶺進行勘察分析，一般而言，當地下分水嶺比水庫正常蓄水位低時，比較容易造成滲漏。

2.3 其他分析

在進行水庫滲漏中的水文地質勘察工作時，如果工程區為巖溶地區，還應該對水庫建設前后地下水的流量變化、巖溶區地下水的動力特征、巖溶區巖溶的發育強度、規律、巖溶形態和分布規律等進行勘察分析。

此外，還應進行地質分析。一是滲漏通道的主要表現形式。對于巖漿巖地區的水庫，一般來說，可能發生滲漏通道主要是砂礫石層以及基巖表面的透水層;對于沉積巖地區的水庫其滲漏一般來說主要表現為透水層漏水，而且斷層的破碎帶也可以形成滲漏的通道；對于第四紀堆積物地區的水庫，壩下滲漏的主要通道有河床、古河道以及砂卵礫石層等。二是漏水通道的連通性。地層的結構特征對于松軟巖層滲漏通道的連通性具有重要的影響。多層結構水文地質條件下，相對隔水層的條件會影響到漏水，而對于基巖透水層以及巖溶發育地帶漏水通道的連通性，其主要影響因素為地質構造。

3 水文地質勘察在水庫維修、滲漏處理中的運用手段

在水庫維修、滲漏處理中開展水文地質勘察工作，主要方法有鉆探和物探、地下水動態觀測、水文地質測繪及試驗等。

3.1 鉆探和物探

在水庫維修、滲漏處理中開展水文地質勘察工作，鉆探和物探是最準確的方法，一般是通過對工程區進行鉆探或者物探，以此來分析確定該區域的水文地質結構、含水層情況及斷裂帶富水區的具體位置等，從而獲取準確的數據信息。通常將鉆探技術與物探技術結合使用，更有利于提高勘察的質量及獲取數據信息的精準率。通過情況下，需要在工程區可能出現滲漏的巖層內布置至少2組的鉆孔，且位于巖溶區的鉆孔，其布置的深度須穿過巖溶發育帶[3]。

3.2 地下水動態觀測

在水庫維修、滲漏處理中開展水文地質勘察工作，需要對工程區地下水的動態情況建立一個長期觀測網，對于易發生滲漏的區域至少布置2組觀測孔，來對工程區地下水的補給、徑流、排泄、水位及其變化情況，及水庫周圍地下水分水嶺情況進行勘察統計[4]。

3.3 水文地質測繪及試驗

在水庫維修、滲漏處理中開展水文地質勘察工作，還應該進行水文地質測繪和水文地質試驗。尤其應加強對水庫滲漏通道和進出口地段的測繪，包括水庫附近的鄰谷和分水嶺、正常蓄水位以上的第一級階地帶及所有勘測到的巖溶洞穴。主要通過鉆孔壓（注）水試驗、抽水試驗等水文地質試驗方法，來準確分析水位的變化趨勢，提高計算的精確度；示蹤試驗、巖土層的滲透試驗是測定滲透系數的主要方法，能夠為水庫的滲漏量提供數據依據。

4 結語

綜上所述，本文結合兩座病險水庫的維修養護施工，探究了其病險問題的產生原因（建設時間久遠及當時施工技術不高、使用年限長、管理維護較差等），造成現階段水庫出現滲漏，致使水庫出現安全隱患。根據調查分析，水文地質勘察工作是水庫施工質量的關鍵，其工作成敗與否將與水庫建設質量、是否會出現滲漏密切相關。水文地質勘察在水庫建設、病險水庫維修養護尤其是滲漏處理中具有及其重要的作用，所以在水庫建設、維修養護等水利項目工程中要加強水文地質勘察，確保水利工程的施工質量[5]。