刘家河水库河间地块岩溶特点和水文地质条件探析论文
摘 要： 库区岩溶的水文地质条件分析以及库区渗漏问题论证是水库建设成败的关键。本文结合重市万盛经开区刘家河水库工程， 对水库河间地块岩溶发育规律和水文地质条件进行调查与分析， 论证水库的邻谷渗漏问题， 为刘家河水库成立与否提供依据。
关键词： 水库； 邻谷渗漏； 水文地质； 成库条件；
1、 工程概况
刘家河水库是拟建的一座旅游景区、乡镇供水和农业灌溉的小 （一） 型水库， 工程行政隶属重庆市万盛经开区石林镇两河村， 推荐坝址正常蓄水位406.0m, 坝轴线全长154.0m, 坝顶高程为410.50m, 最大坝高53.5m.
拟建水库河流龙洞溪左岸存在低岭谷锣黄溪， 库首河间地块宽度约1.05km, 岩性主要为奥陶系下统湄潭组 （O1m） 灰色页岩夹灰岩， 顺走向发育的可溶岩地层成为水库的可疑渗漏带， 因此， 对水库河间地块岩溶发育规律和水文地质条件进行调查与分析， 论证水库的邻谷渗漏问题， 成为了刘家河水库成立与否的关键问题。
2、 水库区地质概况
库区属侵蚀-溶蚀中低山地貌， 两岸山体雄厚、地势不对称， 阶地不发育。水库地表分水岭高程左岸约560~1200m、右岸约900~1230m, 一般相对高差200~800m.工程所在河流龙洞溪总体流向以近东西向流经坝址， 河谷多为横向谷， 河流蜿蜒曲折， 水库河流两岸阶地不发育， 河床高程366.0~400.0m, 坡顶标高600.0~700.0m, 河道宽5.0~40.0m, 河谷多呈宽缓的“U”型。河谷两岸冲沟较发育， 呈不对称树枝状分布。水库区范围内河床比降79.44‰。
河间地块主要地层为奥陶系下统湄潭组第二段 （O21m） , 可分为三层：O1m2-3为灰色厚层状生物碎屑灰岩， 厚度为45.0~63.5m;O1m2-2为四层页岩夹三层灰岩， 页岩厚度分别为1.5m、1.9m、3.1m、8.9m, 灰岩厚度分别为7.5m、3.1m、1.2m, 总厚度27.2m;O1m2-1为灰色厚层状生物碎屑灰岩夹薄层页岩， 厚度大于25.0m （场地内未揭穿） .
工程库区构造部位属于莲花石向斜东翼末端， 库内未发现断裂构造发育。库内岩层产状：N22~40°E/SE∠20~31°。库内主要发育两组节理， 统计如下：
J1:N67°W/NE∠74°， 间距1.4~2.0m, 浅层张开1~2mm, 岩屑、粘土充填， 裂面略起伏、较粗糙， 延伸长度8~15m;
J2:N46°E/NW∠65°， 间距1.5~1.8m, 裂面略起伏、光滑， 延伸长度5~10m;
坝址区裂隙平均间距0.7~1.0m, 属较发育。
3、 岩溶水文地质
坝区主要碳酸岩地层为湄潭组第二段第一层 （O1m2-3） 、第二层 （O1m2-2） , 第三层 （O1m2-1） 在坝址区埋深较深， 地表露头距坝址区较远， 不对该层进行论述。第一层、第二层岩溶发育情况描述如下：
湄潭组第二段第一层 （O1m2-3） 在推荐坝轴线分布高程为：左坝肩387.0m高程以下、右坝肩403.0m高程以下， 高程向库内降低、向下游抬高， 在轴线上游40m左右延伸至河床覆盖层之下， 顶、底部在河床位置高程分别为375.4m、375.0m.
湄潭组第二段第二层 （O1m2-2） 在坝轴线下游河床位置出露高程为375.0m.
水库与左岸低岭谷锣黄溪之间河间地块主要发育的岩溶形态有溶沟、岩溶泉、溶洞等。
溶沟一般长度2.0~4.0m, 最长大于8.0m, 一般溶蚀深度3.0~8.0m, 无充填或局部粘土充填。
邻谷锣黄溪右岸 （靠近水库侧） 发育有大龙洞岩溶系统K1并伴有岩溶泉， 由于洞口已人工封闭， 未查明大龙洞洞口及洞身形态， 分析K1主要顺层发育， 受上部湄潭组第一段 （O31m） 砂、页岩裂隙水下渗及潭组湄第二段第一层 （O1m2-3） 生物碎屑灰岩露头补给， 经陡倾角裂隙横向运移， 并沿层面向下游纵向径流， 最终受阻于湄潭组第二段第二层 （O1m2-2） 页岩溢出， 出露高程374.5m, 高于河床3~4m, 枯期流量0.48L/s.
坝轴线高密度电阻率法剖面成果表明， 大坝河床有2处物探异常点， 分布于河床高程约348~351m, 异常点直径3.0~4.5m, 见图1.此外， 大坝左岸ZK1孔中42.8~43.5m发育有一溶洞， 位于湄潭组第一段 （O11m） 内， 该层灰岩整体厚度约2.2m, 上、下均有较厚的页岩， 粘土充填。
图1 大坝测线视电阻率剖面图
结合上述各可溶岩层分布范围及发育形态， 结合区域相关水文地质资料， 现对工程区岩溶发育规律分析如下：
（1） 区内岩溶发育与碳酸盐地层的.分布密切相关。湄潭组第二段第二层 （O1m2-2） 为四层页岩夹三层灰岩， 页岩相对隔水， 为地下水活动创造了不利条件， 勘察期未发现该层有岩溶发育， 特别是底部13.2m的页岩夹灰岩， 可视为岩溶不发育地层；湄潭组第段第一层 （O1m2-3） 为中厚层状生物碎屑灰岩， 岩溶发育。
（2） 岩溶发育与分水岭岩石的构造条件有关。从岩石的岩层产状来看， 龙洞溪坝址河谷为切向谷， 锣黄溪为纵向谷， 湄潭组第二段第一层 （O1m2-3） 生物碎屑灰岩的成层状较为明显， 给地下水顺层活动提供了有利条件；此外， 锣黄溪岩层倾角较为平缓 （倾角6~8°） 也为地下水水平运移提供了有利条件， 而龙洞溪岩层倾角则较陡 （倾角20~31°） , 所以锣黄溪较龙洞溪坝址岩溶发育。
（3） 从K1岩溶系统的发育可以看出， 灰岩地下水地表补给区的露头分布， 对岩溶的影响也十分明显。由于岩石产状平缓， 锣黄溪K1岩溶系统的地表补给区较大， 更容易形成大规模的岩溶系统， 而龙洞溪坝址侧岩层倾角则较陡， 湄潭组第二段第一层 （O1m2-3） 地表补给区面积较小， 上、下均有非岩溶地层隔断， 形成大规模岩溶系统的可能性较小。
4、 水库渗漏评价
库区河谷两岸均属于侵蚀-溶蚀中低山地貌， 两岸山体雄厚、地势不对称， 水库地表分水岭高程左岸为560~1200m、右岸为900~1230m, 水库地形封闭良好。
水库左岸邻谷为锣黄溪， 河谷高程366.0~400.0m, 为切向河谷， 地表分水岭高560~1200m, 比正常蓄水位406.0m高144.5~784.5m, 河间地块宽1.05km, 水库与低邻谷河间地块岩性主要为奥陶系下统湄潭组 （O1m） 灰色页岩夹灰岩。水库库首及近坝地段有沿湄潭组第二段第一层 （O1m2-3） 生物碎屑灰岩向锣黄溪渗漏的可能 （见图2, 渗漏典型剖面图） , 但该层在龙洞溪出露最低高程为375.0m, 在锣黄溪出露最低高程为374.5m （老龙洞泉） , 河间地块宽度1.05km, 按现状水力比降， 坝址附近不可能存在连通两支沟的岩溶系统；蓄水后龙洞溪水位抬升至406.0m, 可结合工程区绕坝渗漏对左坝肩进行帷幕灌浆处理， 以湄潭组第一段 （O31m） 页岩为盖层， 近坝地段下部接湄潭组第二段第二层 （O1m2-2） 为四层页岩夹三层灰岩， 往岸坡深处与相对隔水层结交， 经此处理后， 水库向左岸低邻谷渗漏的可能性较小。
5、 结束语
刘家河水库为小 （一） 型水库， 左岸存在低邻谷， 河间地块分布有可溶岩地层， 地质条件较为复杂。库区岩溶的水文地质条件分析以及库区渗漏问题论证是水库建设成败的关键。
对于强岩溶地层应重点查清是否有大型岩溶管道、暗河等分布；应根据地下水的补、径、排关系、地下水分岭高程等， 查清相对隔水岩体的完整性、连续性以及是否受断层破坏等因素， 为水库成库条件及水库规划设计提供指导性意见。
结合地表水文地质测绘资料， 辅以钻探、高密度电法、EH4等勘察手段进行综合论证， 结果表明结合大坝左坝肩防渗， 水库向左岸邻谷渗漏渗漏可能性较小， 水库具备成库条件。
图2 渗漏典型剖面图
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