修文县天生桥水库工程水库渗漏分析

杨再松 汪豪杰

贵州鼎弘源工程有限公司，贵州 贵阳 550002

摘要：修文县天生桥水库位于贵阳市修文县猫洞河上，水库总库容738万m³，设计年供水量833.4万m³。工程等别为Ⅳ等，属于小（1）型水利工程。水库区地质条件较为复杂，通过勘探成果结合地质测绘、水库渗漏分析，水库两岸地下水位较高，可通过防渗帷幕处理，处理后水库具备成库条件。通过对天生桥水库渗漏分析成果可为同类型水库工程积累丰富的经验。

关键词：天生桥水库；水文地质；渗漏分析

1. 工程概况

修文县天生桥水库位于贵阳市修文县西北面谷堡乡（左岸）与小箐乡（右岸）镜内，距修文县城约15.0km，所在河流为长江流域乌江水系乌江右岸一级支流猫跳河下游右岸二级支流猫洞河上游河段。

天生桥水库工程任务为修文县洒坪镇集镇及谷堡镇花塔村农村供水及灌溉用水，水库坝址以上控制流域面积40.4km²。多年平均入库径流量1425万m³，正常蓄水位1258m，总库容738万m³，兴利库容573.3万m³，设计年供水量833.4万m³。

天生桥水库工程总布置为：碾压混凝土重力坝+坝顶泄洪表孔+坝身取水兼放空底孔+供水管线。大坝坝顶高程1262.5m，最大坝高69.5m，坝顶宽度8.0m；溢流表孔布置在河床中部，自由溢流，3孔布置，单孔净宽6m，堰顶高程为1258m；取水兼放空进水口布置在大坝左坝段，进口采用塔式结构，进口底板高程为1220m。

工程等别为Ⅳ等，属于小（1）型水利工程，工程总投资为61502万元，施工总工期32个月。

2. 库区水文地质

水库库区两岸山体高大宽厚，无低矮垭口分布，地形封闭较好，受红板壁背斜控制，库区河谷类型为纵向（岩层倾右岸，倾角35～75°）河谷，河床地形地貌因岩性分布不同而宽窄不一，从库尾至库首依次出露K₂、P₂q+m、∈_2-3ls、∈₂g+s、∈₁q等地层，强岩溶含水层与弱岩溶含水层相间分布，隔水层与含水层相间分布，左岸地表水系、冲沟较发育，冲沟源头或中上游建设有串珠状山塘分布。右岸受地下岩溶管道袭夺地下水位影响，地表水系、冲沟均较少，泉水多出露于构造带或弱岩溶与中等岩溶、强岩溶接触带、两岸冲沟底部，以岩溶泉、构造泉或裂隙泉的形式横向补给库区河谷，其中最具代表的为库区上游右岸出露的S₇、S₈及张家碾子拦河坝库区左岸S₉上升岩溶泉，天然情况下建坝河段河谷类型初判为补给型河谷。

从区域水文地质图中可知，水库横向左岸有修文河、右岸有六广河，均为远邻谷，分水岭宽厚，且两岸均发育压性断层，同时有多层隔水层分布，地形条件封闭，因此不存在远端邻谷渗漏问题；从库区综合地质图中可知，红板壁背斜控制了库区主河道及河流由西向东的总体走势，两岸地形地貌沿地层走向顺层展布之趋势，F1断层控制了右岸岩溶发育与水文地质条件，总体上，水库正常蓄水位1258m时，除库首右坝肩存在一低矮垭口外，两岸其余河段无低矮垭口分布，但库区左岸红板壁廻水冲沟可能沿∈₁q地层向下游小桥河邻谷渗漏、河床可能存在沿∈₁q碳酸岩地层发育深部岩溶后向天生桥裂点以下渗漏、右岸可能沿∈₁q、∈₂g+s、∈_2-3ls、P₂q+m、K₂走向或深部岩溶向天生桥裂点以下渗漏等问题，可疑渗漏带有：（1）左岸红板壁廻水冲沟沿∈₁q地层向下游小桥河邻谷可疑渗漏；（2）右岸沿∈₁q、∈₂g+s、∈_2-3ls、P₂q+m、K₂顺层或深部岩溶向天生桥裂点以下的可疑渗漏；（3）河床沿（∈₁q）碳酸岩地层发育深部岩溶后向天生桥裂点以下可疑渗漏。

图一：修文县天生桥水库工程库区水文地质图

3. 左岸红板壁廻水冲沟∈1q碳酸岩地层向下游小桥河邻谷可疑渗漏带分析

红板壁冲沟位于上坝址上游约0.8km左岸，冲沟与主河道近于垂直发育，水库蓄水后，冲沟廻水长约0.95km。下游与红板壁冲沟平行发育的冲沟有小桥河，小桥河距离红板壁冲沟最近处为2.32km，河床高程1190～1205m，低于水库正常蓄水位1258m。两支沟之间还发育有大坡冲沟，该冲沟总长0.8km，起点高程1275m，终点高程1215m，中下游一带均低于水库正常蓄水位1258m。

红板壁冲沟两岸山体宽厚，左岸（靠小桥河一侧）垭口及山顶高程均在1300m以上，与主河道（杉木河）平行方向无低邻谷分布，地形封闭条件较好。出露地层岩性依次为寒武系下统清虚洞组第二段（∈₁q²）浅灰、灰色薄至厚层泥晶—微晶白云岩、粘土质白云岩；寒武系下统清虚洞组第一段（∈₁q¹）浅灰、灰色微晶灰岩夹灰绿、黄绿色钙质粘土岩；寒武系下统金顶山组（∈₁j）灰、黄绿色薄至中厚层含云母细砂岩和粉砂质页岩，夹鲕粒灰岩；岩溶弱发育-不发育。红板壁冲沟至小桥河渗漏途径最短处为2.32km，沿线地层岩性弱-不发育，地下水位局部高于水库正常蓄水位，虽有红板壁背斜连接两冲沟，但坝址一带背斜轴位于坝肩处，可通过坝址区的防渗帷幕进行封闭。因此，水库蓄水后库水不会集中向下游小桥河渗漏。但大坡冲沟距离红板壁冲沟较近，邻谷走向与本工程杉木河近似垂直，本工程正常蓄水位1258m时，库区与大坡冲沟邻谷山体厚130～350m，勘察期间未发现较大构造切割，无大型岩溶洞穴分布，但大坡冲沟沟底高程为1215～1275m，上游起点虽高程较高，但下游高程远低于正常蓄水位。水库存在沿强风化岩体向左岸下游垂直分布的大坡低邻谷渗漏的可能。为查明库区与大坡邻谷之间的地下分水岭高程，为左岸防渗处理方案布置提供充分依据，本阶段结合坝址防渗需要在该山体间布置了ZK

₁号钻孔，并对该山体进行了详细的地质测绘工作，经勘察查明，此邻谷间山体高大、宽厚，大坡冲沟沿线无大的岩溶形态出露，岩溶弱发育，地表分水岭高程1320m左右，比水库正常蓄水位1258m高62m左右，本次布置的水文孔ZK₁号孔实测孔内稳定水位最低为1257.24m，最高为1263.49m，最低时钻孔水位低于正常蓄水位0.76m。因此，水库蓄水后，库水有沿左岸垭口强风化岩体向下游大坡冲沟渗漏的可能，进行防渗帷幕处理即可。

4. 右岸沿∈1q、∈2g+s、∈2-3ls、P2q+m、K2顺层或深部岩溶向天生桥裂点以下的可疑渗漏分析；

库区右岸山体宽厚，无低矮垭口，地形封闭较好，岩层产状倾右岸50～70°，多为纵向河谷结构，本工程右岸水文地质条件较复杂，隔水层与含水层相间分布，结合库区综合地质图，右岸存在的较大冲沟为大桥沟，位于水库3Km以外，底部高程950～1275m，上游起点虽高程较高，但下游高程远低于正常蓄水位，且距水库仅2～2.5Km，虽分水岭宽厚，但仍存在右岸低邻谷渗漏的可能，加之建库河段为纵向河谷结构，建库蓄水后，库水存在沿岩层走向纵向渗漏的可能，为查清右岸水文地质条件，在右岸共布置了ZK5、ZK6、ZK7、ZK8、ZK10等5个水文地质钻孔，为右岸的渗漏分析提供可靠的依据。现根据钻孔资料分别对右岸各可疑渗漏带进行分析如下：

∈₂g+s、∈_2-3ls地层可疑渗漏带分析：该可疑渗漏带为库水通过尖山～马道子～鲤鱼塘～张家碾子拦河坝岩溶管道倒灌后顺层向小洞口～打铁沟～天生桥岩溶管道排泄，通过岩溶管道直接排向天生桥，或直接顺层向大桥河（岩脚寨-大桥河与杉木河汇口）河段排泄。两条管道之间距离为1.7～2.1km，地形上最低处高程为1280m左右，仅高于水库正常蓄水位22m。

小洞口～打铁沟～天生桥岩溶管道直接向下游天生桥径流，与建坝河段呈平行发育，距库区右岸此段直线距离1.4～1.5km，且右岸同时存在大桥沟低邻谷，据调查，受左岸F1断层切割，∈₂g+s、∈_2-3ls地层区沿线均有地下水出露，如1/1万地质图中出露于打铁沟的S₁（流量2～3L/s，高程1251m）、葫芦坝的S₂（流量1～2L/s，高程1255m），虽泉水从未断流，但出露高程均低于本工程拟建正常蓄水位1258m。经地表调查，邻谷间山体洼地、落水洞均较为发育，本次为进一步查明该段的渗漏情况，分别在∈₂g+s、∈_2-3ls布置了ZK₅（张家碾子NW面）、ZK₆（鲤鱼塘NW面）号钻孔，根据ZK5号钻孔提水试验后揭露稳定水位为1251.17m，比正常蓄水位1258m低6.83m、ZK6号钻孔提水试验后揭露稳定水位为1247.95m，比正常蓄水位1258m低10.05m，由此可见水库蓄水后，库水通过尖山～马道子～鲤鱼塘～张家碾子拦河坝岩溶管道倒灌廻水后，顺层向下游小洞口～打铁沟～天生桥岩溶管道排泄或直接向大桥河渗漏的可能性较大，需进行防渗帷幕处理。

P₂q+m地层可疑渗漏带分析：P₂q+m地层出露区地表局部洼地内高程仅为1270m，高于水库正常蓄水位12m。库水通过尖山～马道子～鲤鱼塘～张家碾子拦河坝岩溶管道倒灌廻水至该地层范围内，顺层向小洞口～打铁沟～天生桥岩溶管道排泄或直接向大桥河渗漏的可能性极大。为查清该地层内的岩溶水文地质条件，在P₂q+m地层中分别布置ZK₇（坝上东面）、ZK₁₀号钻孔（蒋家坟南西面），根据ZK₇号钻孔提水试验后观测到最低钻孔水位为1229.45m，远低于正常蓄水位28.55m。ZK₁₀号钻孔通过提水试验后观测到的最低钻孔水位为1235.14m，远低于正常蓄水位22.86m。

因此，P₂q+m地层出露区库水通过尖山～马道子～鲤鱼塘～张家碾子拦河坝岩溶管道倒灌廻水后顺层向小洞口～打铁沟～天生桥岩溶管道排泄或直接向大桥河渗漏的可能性极大，需进行防渗帷幕处理。

K₂地层可疑渗漏带：K₂地层虽为非可溶岩地层，但通过地表地质测绘，地表洼地、落水洞等岩溶类型均有发育。因此，库水通过尖山～马道子～鲤鱼塘～张家碾子拦河坝岩溶管道倒灌廻水后进入K₂地层内，有顺层向下游小洞口～打铁沟～天生桥岩溶管道排泄或向大桥河渗漏的可能。为查清该地层内的岩溶水文地质条件，本阶段在该地层中布置1个地下水位长观孔ZK₈，该孔终孔（2018.5.16）后钻孔水位为1297.58m（孔深18.7m），远高于水库正常蓄水位39.42m。根据后述水位观测记录分析认为，ZK₈号钻孔内岩性具有较好隔水性能，，分析认为该地层内地下水位高于水库正常蓄水位，库水不会通过该地层向下游小洞口～打铁沟～天生桥岩溶管道排泄或向大桥河渗漏，该地层可作为水库右岸防渗边界。

5. 库首河床沿∈1q碳酸岩地层发育深部岩溶后向天生桥裂点以下渗漏分析

水库总体呈北北东向展布，杉木河河床普遍见基岩出露，高程1210～1235m，平均比降为10‰。地表调查和钻孔揭露，地形封闭较好，岸边多有泉水出露，局部段地下水、河水交替补给、循环排泄，拟选杉木河建坝河段（夏家沟～张家碾子拦河坝段）总体属补给型河谷。库盆下伏基岩为∈

₁q灰色中厚层白云岩夹白云质灰岩、泥灰岩，∈₂g+s浅灰、灰色中厚层微晶白云岩，夹薄层白云岩及泥质白云岩，∈_2-3ls浅灰、灰色中厚层微晶白云岩夹藻屑白云岩、泥质白云岩，为岩溶含水地层，虽总体为补给型河谷，但库、坝区为陡倾纵向河谷，可能存在河床深部岩溶发育，应进一步勘察后，确定防渗帷幕方案。坝址下游存在高差230～250m的一级、二级跌坎，是促成地下水向基准面排泄的极佳条件，为查明河床是否存在深部岩溶管道发育，在下坝址布置了ZK2号河心孔，钻孔实施孔深250.6m，揭穿至下游天生桥二级瀑布河床高程以下，下伏基岩为∈₁q灰色中厚层白云岩夹白云质灰岩、微晶灰岩、粘土岩，钻进过程中全孔返水，钻进至设计孔深未出现掉钻现象，但由于孔壁垮塌常出现卡钻现象，结合岩芯地质编录，全孔未发现大的溶蚀现象，仅局部发育小的溶孔、溶槽，每段钻孔压水试验时观测内管稳定水位，均出现内管水位高于外管水位的规律，且钻孔钻进过程中全孔返水，未见水位下掉现象，钻杆全部提起后水位会出现一定下降，但一段时间后（几小时内）地下水又从钻孔返出地表，并带有一定承压，由此可见河床存在深层渗漏的可能性不大。

6. 水库渗漏分析结论

综上所述，水库区地质条件较为复杂，但通过勘探成果结合地质测绘分析，水库蓄水后有沿左岸向下游渗漏的可能，右岸有沿尖山～马道子～鲤鱼塘～张家碾子拦河坝岩溶管道倒灌廻水后顺层向小洞口～打铁沟～天生桥岩溶管道排泄或直接向大桥河渗漏的可能，但总体两岸地下水位较高，可通过防渗帷幕处理，处理后水库具备成库条件。

参考文献：

【1】韩至钧、金占省，贵州水文地质志【J】地震出版社，1996。

【2】水利电力部水利 水电规划设计院，水利水电工程地质手册【J】水利电力出版社，1985。

作者简介：杨再松（1984.10-），贵州省锦屏县人，工程师，从事水利水电工程勘察设计管理工作。

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