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劉家河水庫河間地塊巖溶特點和水文地質(zhì)條件探析論文
摘 要： 庫區(qū)巖溶的水文地質(zhì)條件分析以及庫區(qū)滲漏問題論證是水庫建設成敗的關鍵。本文結合重市萬盛經(jīng)開區(qū)劉家河水庫工程， 對水庫河間地塊巖溶發(fā)育規(guī)律和水文地質(zhì)條件進行調(diào)查與分析， 論證水庫的鄰谷滲漏問題， 為劉家河水庫成立與否提供依據(jù)。
關鍵詞： 水庫； 鄰谷滲漏； 水文地質(zhì)； 成庫條件；
1、 工程概況
劉家河水庫是擬建的一座旅游景區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水和農(nóng)業(yè)灌溉的小 （一） 型水庫， 工程行政隸屬重慶市萬盛經(jīng)開區(qū)石林鎮(zhèn)兩河村， 推薦壩址正常蓄水位406.0m, 壩軸線全長154.0m, 壩頂高程為410.50m, 最大壩高53.5m.
擬建水庫河流龍洞溪左岸存在低嶺谷鑼黃溪， 庫首河間地塊寬度約1.05km, 巖性主要為奧陶系下統(tǒng)湄潭組 （O1m） 灰色頁巖夾灰?guī)r， 順走向發(fā)育的可溶巖地層成為水庫的可疑滲漏帶， 因此， 對水庫河間地塊巖溶發(fā)育規(guī)律和水文地質(zhì)條件進行調(diào)查與分析， 論證水庫的鄰谷滲漏問題， 成為了劉家河水庫成立與否的關鍵問題。
2、 水庫區(qū)地質(zhì)概況
庫區(qū)屬侵蝕-溶蝕中低山地貌， 兩岸山體雄厚、地勢不對稱， 階地不發(fā)育。水庫地表分水嶺高程左岸約560~1200m、右岸約900~1230m, 一般相對高差200~800m.工程所在河流龍洞溪總體流向以近東西向流經(jīng)壩址， 河谷多為橫向谷， 河流蜿蜒曲折， 水庫河流兩岸階地不發(fā)育， 河床高程366.0~400.0m, 坡頂標高600.0~700.0m, 河道寬5.0~40.0m, 河谷多呈寬緩的“U”型。河谷兩岸沖溝較發(fā)育， 呈不對稱樹枝狀分布。水庫區(qū)范圍內(nèi)河床比降79.44‰。
河間地塊主要地層為奧陶系下統(tǒng)湄潭組第二段 （O21m） , 可分為三層：O1m2-3為灰色厚層狀生物碎屑灰?guī)r， 厚度為45.0~63.5m;O1m2-2為四層頁巖夾三層灰?guī)r， 頁巖厚度分別為1.5m、1.9m、3.1m、8.9m, 灰?guī)r厚度分別為7.5m、3.1m、1.2m, 總厚度27.2m;O1m2-1為灰色厚層狀生物碎屑灰?guī)r夾薄層頁巖， 厚度大于25.0m （場地內(nèi)未揭穿） .
工程庫區(qū)構造部位屬于蓮花石向斜東翼末端， 庫內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂構造發(fā)育。庫內(nèi)巖層產(chǎn)狀：N22~40°E/SE∠20~31°。庫內(nèi)主要發(fā)育兩組節(jié)理， 統(tǒng)計如下：
J1:N67°W/NE∠74°， 間距1.4~2.0m, 淺層張開1~2mm, 巖屑、粘土充填， 裂面略起伏、較粗糙， 延伸長度8~15m;
J2:N46°E/NW∠65°， 間距1.5~1.8m, 裂面略起伏、光滑， 延伸長度5~10m;
壩址區(qū)裂隙平均間距0.7~1.0m, 屬較發(fā)育。
3、 巖溶水文地質(zhì)
壩區(qū)主要碳酸巖地層為湄潭組第二段第一層 （O1m2-3） 、第二層 （O1m2-2） , 第三層 （O1m2-1） 在壩址區(qū)埋深較深， 地表露頭距壩址區(qū)較遠， 不對該層進行論述。第一層、第二層巖溶發(fā)育情況描述如下：
湄潭組第二段第一層 （O1m2-3） 在推薦壩軸線分布高程為：左壩肩387.0m高程以下、右壩肩403.0m高程以下， 高程向庫內(nèi)降低、向下游抬高， 在軸線上游40m左右延伸至河床覆蓋層之下， 頂、底部在河床位置高程分別為375.4m、375.0m.
湄潭組第二段第二層 （O1m2-2） 在壩軸線下游河床位置出露高程為375.0m.
水庫與左岸低嶺谷鑼黃溪之間河間地塊主要發(fā)育的巖溶形態(tài)有溶溝、巖溶泉、溶洞等。
溶溝一般長度2.0~4.0m, 最長大于8.0m, 一般溶蝕深度3.0~8.0m, 無充填或局部粘土充填。
鄰谷鑼黃溪右岸 （靠近水庫側） 發(fā)育有大龍洞巖溶系統(tǒng)K1并伴有巖溶泉， 由于洞口已人工封閉， 未查明大龍洞洞口及洞身形態(tài)， 分析K1主要順層發(fā)育， 受上部湄潭組第一段 （O31m） 砂、頁巖裂隙水下滲及潭組湄第二段第一層 （O1m2-3） 生物碎屑灰?guī)r露頭補給， 經(jīng)陡傾角裂隙橫向運移， 并沿層面向下游縱向徑流， 最終受阻于湄潭組第二段第二層 （O1m2-2） 頁巖溢出， 出露高程374.5m, 高于河床3~4m, 枯期流量0.48L/s.
壩軸線高密度電阻率法剖面成果表明， 大壩河床有2處物探異常點， 分布于河床高程約348~351m, 異常點直徑3.0~4.5m, 見圖1.此外， 大壩左岸ZK1孔中42.8~43.5m發(fā)育有一溶洞， 位于湄潭組第一段 （O11m） 內(nèi)， 該層灰?guī)r整體厚度約2.2m, 上、下均有較厚的頁巖， 粘土充填。
圖1 大壩測線視電阻率剖面圖
結合上述各可溶巖層分布范圍及發(fā)育形態(tài)， 結合區(qū)域相關水文地質(zhì)資料， 現(xiàn)對工程區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律分析如下：
�。�1） 區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育與碳酸鹽地層的分布密切相關。湄潭組第二段第二層 （O1m2-2） 為四層頁巖夾三層灰?guī)r， 頁巖相對隔水， 為地下水活動創(chuàng)造了不利條件， 勘察期未發(fā)現(xiàn)該層有巖溶發(fā)育， 特別是底部13.2m的頁巖夾灰?guī)r， 可視為巖溶不發(fā)育地層；湄潭組第段第一層 （O1m2-3） 為中厚層狀生物碎屑灰?guī)r， 巖溶發(fā)育。
�。�2） 巖溶發(fā)育與分水嶺巖石的構造條件有關。從巖石的巖層產(chǎn)狀來看， 龍洞溪壩址河谷為切向谷， 鑼黃溪為縱向谷， 湄潭組第二段第一層 （O1m2-3） 生物碎屑灰?guī)r的成層狀較為明顯， 給地下水順層活動提供了有利條件；此外， 鑼黃溪巖層傾角較為平緩 （傾角6~8°） 也為地下水水平運移提供了有利條件， 而龍洞溪巖層傾角則較陡 （傾角20~31°） , 所以鑼黃溪較龍洞溪壩址巖溶發(fā)育。
�。�3） 從K1巖溶系統(tǒng)的發(fā)育可以看出， 灰?guī)r地下水地表補給區(qū)的露頭分布， 對巖溶的影響也十分明顯。由于巖石產(chǎn)狀平緩， 鑼黃溪K1巖溶系統(tǒng)的地表補給區(qū)較大， 更容易形成大規(guī)模的巖溶系統(tǒng)， 而龍洞溪壩址側巖層傾角則較陡， 湄潭組第二段第一層 （O1m2-3） 地表補給區(qū)面積較小， 上、下均有非巖溶地層隔斷， 形成大規(guī)模巖溶系統(tǒng)的可能性較小。
4、 水庫滲漏評價
庫區(qū)河谷兩岸均屬于侵蝕-溶蝕中低山地貌， 兩岸山體雄厚、地勢不對稱， 水庫地表分水嶺高程左岸為560~1200m、右岸為900~1230m, 水庫地形封閉良好。
水庫左岸鄰谷為鑼黃溪， 河谷高程366.0~400.0m, 為切向河谷， 地表分水嶺高560~1200m, 比正常蓄水位406.0m高144.5~784.5m, 河間地塊寬1.05km, 水庫與低鄰谷河間地塊巖性主要為奧陶系下統(tǒng)湄潭組 （O1m） 灰色頁巖夾灰?guī)r。水庫庫首及近壩地段有沿湄潭組第二段第一層 （O1m2-3） 生物碎屑灰?guī)r向鑼黃溪滲漏的可能 （見圖2, 滲漏典型剖面圖） , 但該層在龍洞溪出露最低高程為375.0m, 在鑼黃溪出露最低高程為374.5m （老龍洞泉） , 河間地塊寬度1.05km, 按現(xiàn)狀水力比降， 壩址附近不可能存在連通兩支溝的巖溶系統(tǒng)；蓄水后龍洞溪水位抬升至406.0m, 可結合工程區(qū)繞壩滲漏對左壩肩進行帷幕灌漿處理， 以湄潭組第一段 （O31m） 頁巖為蓋層， 近壩地段下部接湄潭組第二段第二層 （O1m2-2） 為四層頁巖夾三層灰?guī)r， 往岸坡深處與相對隔水層結交， 經(jīng)此處理后， 水庫向左岸低鄰谷滲漏的可能性較小。
5、 結束語
劉家河水庫為小 （一） 型水庫， 左岸存在低鄰谷， 河間地塊分布有可溶巖地層， 地質(zhì)條件較為復雜。庫區(qū)巖溶的水文地質(zhì)條件分析以及庫區(qū)滲漏問題論證是水庫建設成敗的關鍵。
對于強巖溶地層應重點查清是否有大型巖溶管道、暗河等分布；應根據(jù)地下水的補、徑、排關系、地下水分嶺高程等， 查清相對隔水巖體的完整性、連續(xù)性以及是否受斷層破壞等因素， 為水庫成庫條件及水庫規(guī)劃設計提供指導性意見。
結合地表水文地質(zhì)測繪資料， 輔以鉆探、高密度電法、EH4等勘察手段進行綜合論證， 結果表明結合大壩左壩肩防滲， 水庫向左岸鄰谷滲漏滲漏可能性較小， 水庫具備成庫條件。
圖2 滲漏典型剖面圖
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