云南省祥云县清水河水库渗漏分析

胡　义, 李绪林, 陕　硕, 白咸勇

(1.长江岩土工程总公司(武汉),湖北 武汉　430010； 2.国务院 南水北调工程建设委员会办公室 建管司，北京　100038)

1　概述

清水河水库是一座以灌溉为主,兼顾工业和城镇供水的中型水利工程;拟建大坝高69.5 m,正常蓄水位高程2 242.5 m,总库容约1 324.66万m3。

水库区周围存在2个低邻谷,区域性断层雄鲁摩断层(编号为F19)在库区左岸横向穿过支流八道河,库区渗漏问题是该水库的主要工程地质问题。

2　地质概况

2.1　地形地貌

水库区地势呈北西高南东低状。水库河流两岸山顶高程多在2 660～2 770 m之间,河谷底高程2 170～2 263 m,两岸地形坡度一般20°～40°,局部基岩岸坡因侵蚀切割较强烈,地形陡峻,坡度约50°～60°。

2.2　地层岩性

(1)三叠系上统罗家大山组(T3l3):岩性为页岩、砂质页岩、砂岩。厚度>2 000 m。

(2)三叠系上统白土田组(T3ba):岩性主要为灰、灰黄色细砂岩、黑灰色页岩、粉砂质页岩及浅黄色泥质粉砂岩,局部含煤层。厚约1 000 m。该层在清水河水库区及其西北有大面积出露。

(3)第四系堆积物(Q):主要为冲洪积层、残坡积层、崩积层及滑坡堆积层,分布于库区及近坝库段。

2.3　地质构造

库区地质构造较复杂,裂隙、小断层较发育,雄鲁摩断层(编号为F19)在库区左岸横向穿过支流八道河。基岩倾向250°～300°,倾角25°～55°,局部由于受构造影响产状有所不同。

区域性断层雄鲁摩断层(F19),横穿库区支流八道河,呈北东向延伸,为一平移特征明显的正断层,北盘相对西移,产状115°～135°∠60°～80°,断层带内物质为灰绿色泥、黄褐色碎石夹泥,较密实,局部夹层状岩体。碎块石成分主要为页岩、细砂岩和粉砂岩,大小一般1～10 cm,棱角状—次棱角状。断层破碎带及其影响带厚约10～20 m。

2.4　水文地质

库区地表水系包括清水河及其支流八道河和两岸发育的冲沟,清水河为工程区地表水排泄的最低基准面。

地下水类型主要为基岩裂隙水和第四系孔隙水。裂隙水主要由大气降水补给,向河中排泄;孔隙水主要赋存于河流冲洪积层中,主要由大气降水和上游河水补给,向河流下游排泄。

库区第四系覆盖层分布广泛,物质结构较松散,密实性不均一,属弱—强透水层;工程区基岩岩性以砂质页岩、页岩夹灰色中厚层细砂岩为主,页岩、砂质页岩为区域性相对隔水层,砂岩为裂隙型富水层。

3　水库渗漏分析

水库蓄水后坝前水位抬高约62 m左右,库长约3 km。水库两侧山体雄厚,山脊高程一般在2 600 m以上,两岸未见有单薄的垭口。一般远离低邻谷,水库与其下游右岸梨子园处老母猪箐低邻谷最近,最近距离约0.5～1 km;与下游左岸下清水河沟低邻谷距离约1 km;水库与其他低邻谷的距离均>4 km(如图1所示);库盆坐落在巨厚的三叠系上统页岩、砂质页岩、粉砂岩夹细砂岩地层上,该岩层为较好的隔水岩层,封闭条件总体较好。

图1　库区渗漏分析平面展示图

3.1　水库与老母猪箐沟之间山体的封闭条件及渗漏分析

水库与老母猪箐沟距离约为0.5～1 km,中间为一山体,山体山脊高程2 242～2 450 m以上,右坝肩位于山脊低端上游侧。山脊两侧坡度20°～40°,老母猪箐沟沟底最低高程约2 170 m。山体基岩为三叠系页岩、砂质页岩、细砂岩夹粉砂岩,强风化层厚1～14 m,弱风化层厚7～30余米。强—弱风化岩体一般具有中等透水性;微新风化岩体一般为微—弱透水性。

根据工程地质条件分析,水库和老母猪箐沟之间主要由微新岩体挡水,微新岩体为较好的相对隔水岩层,未见有渗水通道。坝基及右侧山坡进行封闭防渗处理后,水库与老母猪箐沟之间山体封闭条件较好。

综上所述,在水库正常蓄水位后,不可能向老母猪箐沟渗漏。

3.2　水库与下清水河沟之间山体的封闭条件及渗漏分析

水库与下清水河沟距离约1 km,中间为一山脊,脊顶高程2 261～2 453 m,左坝肩位于山脊低端上游侧。山脊两侧坡度20°～35°,下清水河沟沟底最低高程约2 170 m。分水岭及两侧均为三叠系页岩、砂质页岩、细砂岩夹粉砂岩,强风化层厚1～14 m,弱风化层厚5～30余米。强—弱风化岩体一般具有中等透水性;微新风化岩体一般为微—弱透水性。因此,从地形、地层岩性上不可能发生渗漏。

3.3　沿F19断层向下清水河渗漏分析

3.3.1F19断层基本情况

F19断层从下清水河进入工程区,向北西延伸,经清水河横穿山脊至八道河(支库),继续向北西方延伸,在工程区内长约1.4 km。

F19断层过八道河沟右岸向南西延伸,地表断层迹象不甚明显,区域上为推测断层;在八道河沟左岸至下清水河段,断层上盘在八道河和下清水河沟被第四系覆盖,沿断层地形上为冲沟,地表为宽大凹槽,凹槽宽10～40 m,断层带地表覆盖严重;断层下盘基岩裸露,地层产状正常。局部可见断层带,断层产状凌乱。

根据地表调查雄鲁摩断层(F19)为一平移特征明显的正断层,北盘相对西移,呈北东向分布,断层面倾向南东,倾角60°～75°。

根据地表野外调查结果,分别在八道河沟底、分水岭山脊布置三条物探高密度电法剖面,典型的高密度电法影像剖面图如图2所示。

图2　F19断层物探高密度电法剖面图

根据布设于八道河沟与下清水河沟之间钻孔ZK52及物探资料揭示,断层带内物质为灰绿色泥、黄褐色碎石夹泥,断层带一般宽约10～20 m,局部稍宽,可达50～70 m。

3.3.2水库渗漏分析

F19断层带在八道河底出露高程约2 220 m,横穿分水岭至下清河,两河沟之间分水岭高程为2 261～2 453 m,下清河沟底F19断层出露高程约2 230 m。

八道河—清水河之间及分水岭分布三叠系地层,岩性为页岩、砂质页岩、细砂岩夹粉砂岩,除浅表层为强风化外,均为相对隔水层。

沿断层带发育W1泉水,位于分水岭南西侧(八道河侧)F19断层带凹槽中,地面高程约2 315.2 0 m,渗水宽约5 m,流量约2 L/min,无色无味透明。断层带内ZK52钻孔为水位长期观测孔,地下水位埋深15.6 m(观测日期2013-11-21),相应水位高程2 288.91 m。断层带物质多为灰绿色泥及碎块石夹泥,呈挤压镶嵌密实状,透水较弱。

根据断层发育特征、断层带性质及沿线地质条件,沿断层水库渗漏分析如下:

(1)断层及影响带宽10～20 m ,断层上下盘岩性主要为砂质页岩、页岩、砂岩相对透水性弱的岩组组成,断层带由灰绿色泥、黄褐色碎块石夹泥组成,较密实,透水较弱,因此沿断层及影响带向下清水河发生渗漏的可能性小。

(2)断层带在下清河沟底出露高程约2 230 m,当水库正常蓄水位2 242.5 m,库水位高出下清水河F19断层带沟底出露点12.5 m,其水力坡降为2.3%。因此,沿F19断层带向下游下清河沟渗漏的渗漏量较小。

(3)W1泉水位于分水岭南西侧(八道河侧)F19断层带凹槽中,该泉水地面高程约2 315 m,ZK52钻孔水位长期观测,地下水水位高程2 288.91 m,由此表明地下水位高出水库正常蓄水位,因此沿F19断层带向下清河发生渗漏的可能性小[1]。

(4)根据物探资料揭示,该断层宽度约10～20 m,根据钻孔揭示,断层带厚约8～10 m,假定断层带物质为均质岩(土)体,根据均-岩(土)体分水岭渗漏量的计算公式[2]:

Q=qB

式中：q为分水岭单宽剖面的渗漏量；K为分水岭岩土的渗透系数；H1为水库水位；H2为岭谷水位；L为分水岭过水部分的平均距离；Q为分水岭渗漏量；B为分水岭漏水段断面面积。

渗漏计算剖面如图3所示。

图3　均-岩(土)体分水岭的渗漏计算剖面

水力坡度取2.3%,断层带断面面积取200 m2,按渗透系数1×10-3cm/s估算,估算F19断层带其漏水量为4.6×10-5m3/s,由此说明漏水量较小,对水库蓄水影响不大。

4　结语

水库渗漏是水库工程地质中经常遇到的问题,水库渗漏的分析对水库的建设和运行意义重大,本文通过现场地质调查及综合分析的方法对水库向低邻谷及区域断层渗漏的可能性进行分析评价,并通过估算F19断层处渗漏量的大小,得出以下结论:

(1)水库不可能向老母猪箐沟渗漏;

(2)水库不可能向下清水河沟渗漏;

(3)水库沿F19断层渗漏的可能性小。

参考文献:

[1]赵永川.广南那追水库渗漏分析[J].水利水电技术,2007(12):51-53.

[2]彭毅坚,叶合欣.某抽水蓄能电站上水库渗漏分析[J].勘察科学技术,2009(6):39-42.