某水库扩容工程库区地质条件

某水库扩容工程 库区地质条件

杨再任

（广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司 ，广西，南宁 530023 ）

摘要：介绍了库区水文地质、工程地质条件，结合方案布置及工程特点，论证是否具备扩容成库条件，评价存在的水库渗漏、岸坡稳定等工程地质问题，预测扩容蓄水后的变化，提出水库渗漏及边坡等处理措施建议，为类似工程勘察提供参考。

关键词： 水库；扩容；岩溶；工程地质；渗漏

中图分类号：TD745 文献识别码：B

1引言

某水库是以灌溉为主，兼顾防洪、发电、供水、养殖等综合利用的中型水库，现状正常蓄水位203.59m，坝顶高程210.59m，最大坝高34.0m，总库容3860万m³，工程等别为Ⅲ等。扩容工程通过加高正常蓄水位2.6m，改造溢洪道，加大泄洪能力，维持总库容不变的方式实现，主坝及副坝坝顶高程维持现状不变。查明库区地质条件，论证是否具备扩容成库条件十分重要。

2库区工程地质条件

2.1 地形地貌

库区主要为低山丘陵地貌，地势总体北高南低，山顶高程231～509m，谷底高程181～201m。库盆总体呈NNW向展布，回水长约4.4km，河流切割较浅，河谷呈较宽阔“U”字型，宽70～900m不等。两岸地形不对称，东岸、主坝至南库尾侵蚀剥蚀底山丘陵冲沟较发育，自然坡度15～35°，植被茂盛；4#副坝至北库尾西岸溶蚀峰丛洼地自然坡度20～45°，局部陡倾，植被较茂盛，局部基岩裸露。

2.2 地层岩性

库区主要出露地层岩性有石炭系(C)厚层-块状灰岩、白云岩等碳酸盐岩；二叠系(P)中厚层～块状灰岩、砾状灰岩等碳酸盐岩；三叠系(T)页岩、薄～厚层泥质粉砂岩、砂岩等碎屑岩及极薄层～块状灰岩、砾状灰岩等碳酸盐岩；第四系(Q)粉质粘土、粘土等。

2.3 地质构造

库区无区域性大断层及规模大的断层通过，主要有规模较小的F₁、F₂断层。F₁断层在北库尾至2#副坝一带出露，在北库尾被F₂断层切断，以F₂为界分南北两段，北段整体产状NS，倾向W，倾角45°，为逆断层，主要沿河谷往上游方向延伸；南段整体产状N11°E，SE45～70°，为正断层，经3#副坝右岸向下游延伸。该断层带宽4～15m，一般6m，主要由角砾岩、压碎岩组成，钙质、铁泥质胶结较紧密坚硬，对库区稳定和渗漏影响不大。F₂断层近北库尾总体产状N25°W，SW65°，为平移逆断层性质，断层带宽1～5m，一般2m，主要由压碎岩、角砾岩组成，角砾岩钙质胶结较好，主要沿河谷往上游方向延伸，未切穿两岸山体，对库区稳定和渗漏基本无影响。

库区位于新安向斜SW翼，产状整体较稳定，总体为单斜构造，库区东侧岩层产状整体呈NNW走向，倾向NE，倾角40~ 73 °；库区西侧岩层产状整体呈南北走向，倾向E，倾角15~ 85 °。

2.4 水文地质条件

水库所在河段枯水期为11月～次年3月，汛期为4月～10月。流域地表、地下分水岭基本一致，在东岸离库区较远，西岸离库区较东岸近。集雨面积较大，地表水排泄通畅，向冲沟排泄汇集流入库内或直接向库区排泄，溪流一般河源较短，流量小，落差较大，河流补给主要为上游来水和大气降雨。

库区地下水按埋藏条件可分三类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。补给来源主要为大气降水。

（1）孔隙水：主要赋存于沟谷冲洪积扇及山坡土层中，残坡积层赋存条件较差，水量缺乏；沟谷冲洪积扇赋存及补给条件较好，水量较为丰富。

（2）基岩裂隙水：赋存于砂岩、泥质粉砂岩和页岩的裂隙带中，水量贫乏。

（3）岩溶水：赋存于碳酸岩类地层中，库区内未发现有地下河发育，但溶蚀裂隙发育，溶蚀裂隙水为主要形式，兼有少量岩溶泉。岩溶水在纵向或横向上含水极不均匀。

2.5 水库渗漏

以库区为界分东西部。

东部群山环抱，地形封闭，山体雄厚。出露地层岩性为三叠系中统百逢组页岩、粉砂岩等碎屑岩，页岩及粉砂岩为较好的相对隔水层，地层岩性及构造较简单，无大的断层或破碎带连通库外。地下分水岭较远，且水位远高于正常蓄水位，无低于正常蓄水位的邻谷，分水岭以西的地表水、地下水均流向库区。水库地形地质条件封闭良好，因此不存在库水向库区东部邻谷渗漏的问题。

库区西部情况较复杂，分述如下：

（1）北库尾至4#副坝：山体高大，地层岩性为石炭系、二叠系碳酸盐岩，岩层倾向库区，地表岩溶较发育，有溶蚀裂隙、溶槽、落水洞等。未发现向库外渗漏的岩溶通道，常流泉水出露最低高程231.0m，高于扩容后正常蓄水位206.2m约15m，地表水、地下水流向库区，不存在库水向邻谷渗漏的现象。

（2）4#副坝至溢流坝：有一小邻谷低于库区蓄水位，山体相对单薄。地层岩性为三叠系下统砂泥岩夹灰岩、中统百峰组粉砂岩、页岩，岩层以较大倾角倾向库区。三叠系下统为碎屑岩夹可溶岩，岩溶发育受到限制，起到一定程度隔水作用，另外，百峰组粉砂岩、页岩为相对隔水岩层。F

₁断层经3#副坝右岸向下游延伸，断层带宽4～12m，一般6m，主要由角砾岩、压碎岩组成，钙质、铁泥质胶结较紧密坚硬，对库区渗漏有一定影响，但影响不大。1#至2#副坝山体低矮，较为单薄，钻孔ZK107在191m高程以上多为强透水层，且稳定水位仅高于库水位0.5m左右；3#至4#副坝山体低矮，较为单薄，受断层影响，岩体破碎，上部岩体以强-中等透水性为主。水库扩容加高后主要在近坝地段、1#至2#副坝山体、3#至4#副坝山体向邻谷发生一定程度的渗漏，其余段山体不存在向邻谷渗漏现象。

（3）溢流坝至主坝：山体最高高程264m，厚度230～300m，地层岩性主要为三叠系下统、中统第一段页岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等，为较好的隔水层。岩层以较陡倾角倾向库区，岩性及构造较简单，无大的断层或破碎带连通库外，风化裂隙一般为粘土充填，水库扩容加高后主要在近坝地段向邻谷发生一定程度的渗漏，山体不存在向邻谷渗漏现象。

（4）主坝至库区南端：山体最高高程298m，厚度180～500m，库区南端存在低矮垭口，垭口高程216m。地层岩性主要为三叠系下统、中统第一段页岩、泥质粉砂岩等，为较好的隔水层。岩层以较陡倾角倾向库区，岩性及构造较简单，无大的断层或破碎带连通库外。库区南端垭口正常蓄水位以上山体厚达240m，风化裂隙一般均为粘土充填。水库扩容加高后主要在近坝地段向邻谷发生一定程度的渗漏，山体不存在向邻谷渗漏现象。

综合分析，库区东部不存在向邻谷渗漏问题，西部山体不存在向邻谷渗漏现象，扩容加高后主要在近坝地段、1#至2#副坝山体、3#与4#副坝山体向邻谷下游沿裂隙发生一定程度的渗漏，建议结合坝址做好防渗处理。

2.6 库岸稳定性评价

（1）东部

地形稍缓，自然坡度一般15～35°，覆盖层一般0.5～3m，下伏岩层主要为三叠系中统页岩、砂岩、粉砂岩等，以土质岸坡或岩土混合岸坡为主。

岩层走向与坡向正交或斜交，以反向、横向坡为主，其中反向坡和横向坡占比95%，对边坡稳定有利，顺向坡占比5%，对边坡稳定不利。目前正常蓄水位以上覆盖层较薄，岸坡基本稳定，未发现有古滑坡体存在，未发现规模较大滑坡，仅见2处小规模表层全强风化岩土体坍塌，规模一般小于100m³。扩容加高后，水位升降和波浪冲刷可能造成表层覆盖层沿岩土分界线或岩土层沿层面产生小范围滑动，对水库影响不大。

（2）西部北库尾至4#副坝

自然坡度20～45°，局部陡倾，地层岩性为石炭系、二叠系碳酸盐岩，基岩大部分裸露。岩层倾向库内，以顺向坡、斜向坡为主，其中顺向坡占比40%，对边坡稳定不利。碳酸盐岩地段岩质坚硬，岩体较完整，岩质多新鲜，抗冲刷能力强，稳定性好，岸坡稳定。未发现较大规模滑坡、崩塌堆积体、危岩体等不良地质现象，局部缓坡地带存在小规模崩塌堆积体，崩塌原因主要为陡峻边坡风化、卸荷裂隙所致，堆积体成分主要为灰岩巨石、块石、碎石及少量粘土，现状稳定。扩容加高正常蓄水位后，水位升降和波浪冲刷可能造成局部表层覆盖层沿岩土分界线、岩土层沿层面、崩塌堆积体产生小范围滑动，对水库影响不大。

（3）西部4#副坝至库区南端

地形稍缓，自然坡度一般15～30°，覆盖层一般0.5～3m，下伏岩层主要为三叠系下统及中统页岩、砂岩、粉砂岩夹灰岩等，以土质岸坡或岩土混合岸坡为主。

岩层倾向库内，以顺向坡、斜向坡为主，其中顺向坡占比60%，对边坡稳定不利。目前正常蓄水位以上覆盖层较薄，岸坡总体稳定。未发现有古滑坡体及规模较大滑坡。主坝右岸水厂后侧边坡、水厂至溢洪道方向沿岸公路有数处表层全强风化岩体滑塌，非库水位变动引起，规模一般小于50m³，仍有小规模滑塌可能；溢洪道右岸上游约42m、60m处有表层全强风化岩体滑坡HP₃、HP₄，规模分别约600m³、800m³，前者基本趋于稳定，后者在长期降雨后仍然有滑坡堆积体小范围滑动可能；3#副坝右岸发有一规模约260m³表层岩体塌岸，后缘边坡较陡，塌岸受库水位变动一定程度影响，仍有滑塌可能，但规模小。上述边坡失稳现象规模不大，对水库及周边建筑物影响不大。扩容加高后，水位升降和波浪冲刷可能造成表层覆盖层沿岩土分界线或岩土层沿层面产生小范围滑动，对水库及坝的影响不大。

综合分析，水库扩容加高蓄水后，大部分岸坡是稳定的，如无巨大外力作用或库水位剧降的影响，自然条件下产生较大规模塌滑的可能性不大，局部出现岩土体的小范围滑塌，但对水库及大坝建筑物安全无较大影响，建议做好监测，对溢洪道右岸上游滑坡及3#副坝右岸塌岸做好必要防护。

2.7 水库浸没

（1）水库浸没

库区河谷主要为侵蚀-溶蚀谷，两岸阶地不发育，在校核库水位范围内，两岸谷坡外侧无低洼平缓地带，亦不存在村庄、农作物区。水库水位抬高后，地下水位相应壅高，正常蓄水位以上多为灌木丛及桉树，未发现有其他大规模的经济作物片区。因此，库岸不存在浸没问题。

（2）压矿及重要文物的淹没

库区无重要的文物古迹及矿产，不存在压矿及重要文物的淹没问题。

2.8 固体径流来源

库区的固体径流主要来源于河流上游山体岩石的风化剥蚀、流水侵蚀及两岸山坡松散的崩塌物，库区冲沟及河流上游冲积物等，固体径流物成分主要为漂卵砾石、块石及粉质粘土等。库区植被发育，固体径流有限，基本上不会存在较大的固体径流问题。

2.9 水库诱发地震

库区属于构造稳定性较差地区，工程近场区无大于7级历史地震活动，近场区地质构造发育，但无活动痕迹，工程区范围内未有地震发生记录，建坝至今，未发现诱发地震现象。

库区处于碳酸盐岩与碎屑岩接触带，组成库盆的岩层主要为三叠系系粉砂质泥岩、页岩等，以软岩为主，存储能量能力不大，不会造成大规模能量释放，地层主要属于弱～微透水性。水库区无区域性的大断层通过，断层F₁、F₂规模小，均不属于活动断层。库水淹没河段短、水深不大，很难产生足够的地应力诱发地震。

因此，库区不具备诱发较强地震的地质构造背景，水库扩容加高后，不会发生水库诱发地震。

3结语

水库扩容加高后不存在邻谷渗漏、水库浸没、压矿及重要文物淹没、大规模边坡失稳、较大固体径流、诱发地震问题，具备扩容成库条件。在近坝地段、副坝间山体向下游发生一定程度的渗漏，建议扩容加高对渗漏段结合大坝进行防渗处理，对库区及近坝滑坡、崩塌等加强监测，对溢洪道右岸上游滑坡及3#副坝右岸塌岸做好必要防护。

参考文献

1. 刘正峰.水文地质手册[M].吉林：银声音像出版社，2012

2. 王大纯，张人权，史毅红.水文地质学基础[M].北京：地质出版社，1986

3. 工程地质手册编委会.工程地质手册（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2018

4. 彭士标.水力发电工程地质手册[M].北京：中国水利水电出版社，2011

5. 铁道部第二勘测设计院.岩溶工程地质[M].北京：中国铁道出版社，1984

作者简介：杨再任（1990—），男，贵州天柱人，工程师，地质工程专业，从事工程地质及水文地质勘察工作