西南地区某岩溶水库渗漏分析

　　摘要：西南地区某水库位于云贵高原中北部，库区可溶盐岩分布较广且岩溶较发育，中部有一条近南北走向的区域性断裂(F1)穿过两岸，为论证此水库成库的可能性，通过地表调查及物探，结果表明：此水库向低邻谷渗漏的可能性小，沿F1断裂带向南部或向下游渗漏的可能性问题不大，存在沿灰岩溶蚀通道向下游和向库外渗漏的可能性，沿左岸大理岩与灰绿岩接触带或大理岩向坝下游绕坝渗漏的可能性不大;水库正常蓄水位在Kc1底板高程以下有成库的可能。

　　关键词：水库;可溶盐岩;区域性断裂;渗漏;成库

　　0引言

　　西南地区岩溶面积占西南地区幅员面积的三分之一以上[1]。由于岩溶发育的特殊性，复杂性[2]，地下水多通过岩溶管道发生渗漏。在可溶盐岩地区兴修建水库，首先是判断水库蓄水的可能，是否存在渗漏通道，二是要考虑水工建筑物的稳定安全[3]。根据相关资料，在可溶盐岩分布区，可溶盐岩是决定水库成立的关键因素之一，而构造条件、地形地貌对岩溶的发育方向和空间分布等具有重要的控制作用[4]。本文通过调查导致西南地区某水库渗漏的工程地质条件，分析其渗漏的可能性，以期为今后类似项目的建设提供借鉴。

　　1库区地质条件

　　某水库位于云贵高原中北部，地貌特征受构造控制，山川近南北向延伸，东西排列，总体地势北高南低，水库流域背靠卓干山，流域分水岭东北部卓干山为区内最高点。河段整体为“V”字型狭长沟谷，河谷总体呈“S”近SW向延伸，河谷弯曲，两岸地形较陡，其中在坝址上游左岸因开挖矿洞弃渣堆积形成一较开阔的平地，而右岸地形坡度一般在30°~40°，局部近直立，由于石料场开采形成高度不等的开挖平台。库区地层总体出露较为复杂，主要以泥盆系中统(D2d)、二叠系下统栖霞茅口组(P1q+m)地层为主，此外华力西期辉绿岩脉(ν)在坝址附近出露，三叠系上统舍资组及侏罗系下统冯家河组(T3s+J1f)(岩性为黄褐色薄层状泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩)，与二叠系下统栖霞茅口组断层接触、与泥盆系中统呈角度不整合接触。

　　华力西期辉绿岩为灰绿色致密次块状—块状侵入岩，眼球状构造，在平面上呈不规则椭圆状，在剖面上呈锥状，在左岸出露拔河高在20～40m之间，在右岸出露拔河高约70m，辉绿岩与周边围岩之间接触带较起伏，因岩相不同而不同，与D2d在灰岩之间形成0.5~1.5m大理岩条带，局部可达30m，岩相接触带在平面上呈“m”状起伏出露，与T3s+J1f接触带见变质砂岩，宽度约1m。岩体多呈弱风化，岩石呈灰绿色，块状构造，致密坚硬[5]。库区处于团街—大缉麻“多”字型构造带内，断层发育，龙测村—大缉麻断层(F1)断层从库尾右岸经水库区中部斜穿左岸至下游，龙测村—大缉麻断层为库区附近主要大断裂，受区域断裂影响，在坝址左岸发育区域性断层，右岸发育二条Ⅲ级结构面(F4、F5)，在坝址上游发育一条Ⅲ级结构面(F3)，受侵入岩影响，发育一定规模的3条挤压带，岩体在断层及侵入岩附近相对破碎，Ⅳ、Ⅴ级结构面较发育。

　　2地下水补给、径流、排泄条件

　　水库所在河流称为本业小河，属金沙江流域普渡河水系，为其二级支流。本业小河汇入鹧鸪河后由北向南流过茂山镇、禄劝县城，在崇德镇转东流向，在岔河汇入普渡河。该流域位于卓干山山脉西南麓。卓干山是掌鸠河流域中段顺流左岸的分水岭，与西北部云龙水库流域内卧璋山(最高峰海拔高程为2885m)相比为次高峰。卓干山最高峰海拔高程为2803.2m，东部及南部为翠华乡兆乌—翠华一片，区域河流自卓干山脉向东直接汇入普渡河;北部中屏镇境内河流则自卓干山脉向北东汇入普渡河;西部为团街镇，河流汇入普渡河。水库流域地势东高西低、北高南低，地处面向掌鸠河流域迎风面，主河为东北—西南向，海拔高程在1950~2803m之间，最大山谷落差近1000m。根据1∶50000地形图勾绘流域分水线，采用求积仪及CAD复核量算。

　　区内地下水类型齐全，主要为孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水等，主要补给期为5-10月，大气降雨对岩溶地下水的补给方式主要是在地面形成汇流下渗补给。其中松散孔隙水主要分布于河流两岸的残坡积土体，富水性一般弱—中等;基岩裂隙水主要发育在砂岩、泥岩、页岩地层中，地下水赋存在节理、构造裂隙、风化裂隙等中，富水性较弱;岩溶水主要发育在灰岩、大理岩等地层中，富水性较弱。区内各含水层、透水层地下水接受大气降水补给，通过覆盖层的孔隙、基岩裂隙、岩溶裂隙通道补给，向河流、冲沟等地形低洼处补给。

　　3岩溶发育特征

　　根据地质调查及访问结果，该区岩溶发育主要受地层、构造等多种因素影响，岩溶类型主要有溶蚀洼地、溶洞、溶槽、溶孔及溶蚀裂隙，溶蚀地貌特征显著，分布的可溶岩地层主要有泥盆系中统和二叠系下统栖霞茅口组，两者成分有一定差异，前者主要为中晶灰岩或泥灰岩，其间有砂泥岩互层，反映出海陆交互相的沉积特征，后者主要为隐晶或微晶灰岩，灰岩纯度较高，反映出浅海相—滨海相沉积的特征。经地表水下渗、淋滤，后者溶蚀程度明显高于前者，前者主要发育小规模的岩溶洼地、溶洞或溶蚀裂隙，后者主要发育大型岩溶洼地或溶洞。

　　此外，在泥盆系中统中有沿断层F1侵入的辉绿岩体，经辉绿岩岩浆热液变质作用，其外围形成宽度不大的大理岩条带，大理岩化程度与热液蚀变程度相关，据地质测绘，大理岩岩溶总体不发育，未见明显的溶蚀特征。岩溶洼地在区内竹竿小河两岸山顶或山脊均有分布，但左岸无论发育数量或规模均多于右岸：左岸分布在库区外围火铲村一带，呈线状分布，总体沿龙测村—大缉麻断层南东侧分布，下伏地层为栖霞茅口组，洼地平面形态多呈椭圆型，长轴长80~110m，短轴长50~70m，表部多为第四系残坡积土覆盖，洼地底部多见落水洞;右岸高处发育一岩溶洼地。竹竿小河河谷范围内，溶洞及溶蚀裂隙较为发育，发育高程一般在1978m左右，溶洞主要集中在泥盆系灰岩中。

　　平面上工程区及外围岩溶洼地呈线状近SN向分布，与区域构造延伸方向基本一致，同时因该区区域性断裂均为压扭性断层，岩溶洼地均分布于区域断裂的上盘;垂向上，地表水沿近EW向陡倾张节理形成溶蚀通道，至本区最低侵蚀基准面(竹竿小河)转为顺层面溶蚀;此外，岩溶洼地均沿砂泥岩与碳酸盐岩岩相过渡带分布。

　　3.1受构造控制明显

　　岩溶发育主要表现为沿陡倾节理裂隙溶蚀形成垂直型溶洞，在近竹竿小河河床附近沿层面溶蚀。溶洞Kc1、Kc2、Kc3、Kc5等深部，在高程1972~2050m附近，沿陡倾节理面溶蚀形成贯通性溶洞，而在各溶洞洞口，表现形式均为沿层面逐渐溶蚀。同时，在库区左岸发育线状分布岩溶洼地，Kd3、Kd4、Kd5位于区域性断层龙测村—大缉麻断层SE侧，灰岩在区域性断层的影响下，岩体破碎，抗溶蚀能力弱，形成串珠状的岩溶洼地。Kd1、Kd2、Kd6及右岸岩溶洼地Kd7分布在岩相过渡带附近，岩相过渡带抗风化能力弱，溶蚀明显;而库区中部及左岸多为灰岩，岩溶多见溶蚀裂隙;库区及外围岩溶发育主要受构造的控制，岩溶通道顺构造裂隙扩展而成。

　　3.2受岩性控制明显

　　因灰岩中方解石含量的差别，岩溶发育程度不同，其中栖霞茅口组灰岩方解石含量占80%~95%，而泥盆系灰岩方解石含量占51%~55%，泥盆系灰岩相比于栖霞茅口组灰岩抗溶蚀能力强，在水库区仅表现为一系列规模不同的溶洞，而栖霞茅口组灰岩在火铲村附近表现为一系列规模较大的岩溶洼地。在坝址附近库区大理岩因热液变质作用，形成隐晶质致密岩体，抗溶蚀能力强，岩溶弱发育。

　　3.3岩溶发育具分带性

　　水库区属金沙江流域，两岸的岩溶裂隙均向竹竿小河倾斜，竹竿小河为区内最低侵蚀基准面，岩溶作用向深部发展受到限制，表层岩溶发育，深部岩溶作用大大减弱，因而岩溶发育在垂向上具分带性。根据钻探揭露，在左岸钻孔ZK1上部钻进时，其循环水不返水，沿灰岩中岩溶裂隙向下部库岸Kc1沿其通道流出，勘探深度范围内，水库区地表以下30~80m范围内岩溶较为发育，其中上坝址库段内岩溶发育深度主要在地表以下约50m范围内，而左岸岩溶发育深度则主要在地表以下30~40m范围内。

　　3.4岩溶发育具不均一性

　　水库区中部上坝址附近，溶蚀作用强烈，岩溶发育受构造控制明显。库区范围内灰岩主要有二组：泥盆系中统第四段第三组及栖霞茅口组灰岩。在节理裂隙密集、岩体较破碎地段，岩溶较发育;在块度较大、岩体较完整地段，岩溶发育程度相对较弱。在上坝址附近发育的溶洞口近河床部位多沿层面发育，在深部多沿垂直裂隙发育，例如，溶洞Kc1、Kc2、Kc3、Kc5。

　　4水库渗漏分析

　　库区中部有一条近南北走向的区域性断裂穿过两岸，左岸沿该断层带附近有多个岩溶洼地或落水洞呈线状分布，沿断裂在南部翠华一带多有较大的泉水出露，水库东部外围约10km有普渡河低邻谷，低于库水位约600m，而西部约2.5km分布有掌鸠河低邻谷，低于库水位约220m，加之左坝肩小垭口附近有大理岩与辉绿岩交替分布，因此，水库存在下列渗漏的可能性：

　　4.1向东部低邻谷渗漏的可能性

　　尽管在库岸分布的是岩溶地层，但向东分布有非岩溶地层，依次为三叠系舍资组—侏罗系冯家河组砂、泥岩、页岩等，白垩系马头山组砂岩、寒武系筇竹寺组、渔户村组页岩及磷块岩等，且无导水断裂横穿这些地层;同时，在库岸也分布有两条较大的断裂，但断裂均属压扭性，具有阻水性质，不存在沿断层导水问题。另外，经勘察库区左岸的勘探孔，钻孔稳定水位高于Kc1出口约67m，高出水库正常蓄水位约50m，这说明其左岸存在高于库水位的地下水分水岭，也说明Kc1与火铲村一带系列分布的岩溶洼地或漏斗之间无水力联系，水库存在向东部低邻谷渗漏的可能性小。

　　5结论及建议

　　西南某水库区内出露地层复杂，以泥盆系灰岩、砂岩、泥岩及辉绿岩为主，岩层缓倾上游偏右岸;岩溶发育，两岸分布溶洞、落水洞，区域性断层在水库区经过，水库向东西两侧低邻谷渗漏的可能性小，沿灰岩内岩溶通道向库外渗漏的可能性小。断层带的阻水性较好，但其断层影响带较破碎，岩溶裂隙发育，透水性强，存在沿断层影响带向库外渗漏的可能，故水库蓄水位不宜高于Kc1底板高程。

　　此次对水库的勘察工作在实施过程中，各种勘探工作量有限，加之岩溶问题的复杂性，并不能完全准确查明岩溶发育特征，即不能完全判断出水库渗漏通道，下一步需充分利用钻探和物探等手段，收集地下水长观资料，掌握其性状及特点，做出详细的岩溶渗漏分析、计算及评价。

　　参考文献

　　[1]曾中磊.滇中地区岩溶水文地质特征[J].人民珠江，2016，37(8)：39-43.

　　[2]杨秀芬.岩溶水文地质及对工程的影响[J].科技传播，2013(16)：122-123.

　　[3]蒋忠诚，裴建国，夏日元，等.我国“十一五”期间的岩溶研究进展与重要活动[J].中国岩溶，2010，29(4)：352-353.

　　[4]中国科学院地质研究所.中国岩溶研究[M].北京：科学出版社，1979：73-83.

　　地质论文投稿刊物：《中国岩溶》(季刊)1982年创刊，为我国目前为止唯一国内外公开出版发行的岩溶学术期刊;内容丰富，覆盖面广，可读性强，是地质、地理、农林、水利、建筑、环境保护等行业科技人员及高校师生不可多得的一本权威性参考读物。