开茂水库区岩溶发育的影响因素分析

开茂水库区岩溶发育的影响因素分析

1开茂水库水利工程20世纪28年代，由于川北县的地震，北川县的新城市得以重建。县城所在的新城市位于安昌市东南约2公里的安昌河上。根据规划，开茂水库为北川新县城供水配套水利工程，并兼有灌溉、养殖、旅游等综合效益。开茂水库工程于苏宝河引水，在何家沟筑坝建库，然后建输水渠供生活及灌溉等用水。开茂水库工程主要由取水闸、引水系统、囤蓄水库及输水系统等组成。本文主要论述库区岩溶渗漏的勘察。蓄水库位于安昌河左岸何家沟内，最大坝高约56m，水库正常蓄水位为608m，库容约2075万m3。2水库设计的地质条件2.1分层胶结程度水库区主要位于安昌河左岸低山、丘陵区的何家沟“掌”形洼地内，谷底高程约570m～573m，相对切割深度约30m～80m。水库区上下游发育深切邻谷，下游为荣华寺沟，上游为沙沟坝沟，三条沟域之间不存在互相补排的水流交换。库尾北坡称大岩台，为一宽2000m～2500m且呈N70°E展布的鹰咀岩中低山山岭，山体较浑厚，最高高程约为1100m。大岩台区发育6条冲沟，但冲沟规模较小且切割较浅，沟长一般为300m～800m。水库两岸为剥蚀性丘陵区。左岸总体呈NE向展布，最高高程约632m，下游发育有深切邻谷荣华寺沟，正常蓄水位608m高程时，山脊宽度一般仅为30m～60m。左岸从北向南依次分布有郭家槽1号垭口、郭家槽2号垭口、郭家槽3号垭口、丁家湾垭口和王家湾垭口等5个低矮垭口。垭口地面高程分别为：601m、606m、602m、612m和596m。右岸呈NW向展布，最高点为松林包，高程645m，上游发育有深切邻谷沙沟坝沟，正常蓄水位608m高程时，山脊宽度一般仅为130～250m。右岸从北向南依次分布有滴水崖垭口、仰板窝垭口和邓家岩垭口。垭口地面高程分别为：603m、628m和623m。水库右岸及左坝肩一带发育有三级阶地，阶面高程610m～630m，基座高程600m～620m，Ⅲ级阶地底部漂砂卵砾石层含砂金，当地居民曾在该层进行过数十年的采金活动，在左坝肩及右岸肖家窝凼、王爷庙～捻塘湾一带形成采金巷道，分布高程约为585m～610m。右岸山脊松林包～王爷庙一带发育一对同源逆向冲沟，向何家沟方向为捻塘湾沟，向沙沟坝沟方向为邓家沟，沟底高程约为590m～600m，后被当地采金弃渣填筑掩埋。2.2地层划分及分类何家沟库区位于安县向斜南西翼，地层缓倾上游略偏右岸，总体产状为N65～85°E/NW∠5～12°。库区广泛分布晚侏罗系莲花口组地层，该套地层具有多沉积旋回、岩性组合复杂、厚度和岩相变化大等特点。水库区地层分为七个大层、九个亚层。第(1)、(3)、(5)、(7)层以灰白色砾岩为主，夹少量灰白色细砾岩及砂岩，局部夹紫红色泥质粉砂岩，钻孔揭示该层岩溶较发育。第(2)、(4)、(6)层以紫红色泥质粉砂岩为主，部分地段夹灰白色细砂岩及少量紫红色细砾岩，其中第(2)、(4)层分为两个亚层，第一亚层为紫红色泥质粉砂岩为主夹少量细砂岩，该层较稳定，具有相对隔水性。第二亚层为灰白色粗砾岩与紫红色砂岩互层，地下水在第二亚层中运移复杂，勘探揭示该层有岩溶现象发育且分布复杂。水库区第四系覆盖层有Ⅲ级阶地、Ⅱ级阶地、河床冲积及Ⅰ级阶地堆积层，坡残积堆积、崩坡积堆积层。2.3水库单片岩溶体系库区勘探采取了钻探、井探、地质探洞、物探、及室内试验相结合的手段，力求资料客观、真实、准确、完整、符合标准规范的要求。钻孔2616.3m/52孔，大于60m深孔42个，钻进过程中未发现承压水；钻孔覆盖层标贯试验87段/12孔、抽注水试验7段/6孔，钻孔基岩压水试验197段/18孔；钻孔声波测试343.3m/9孔；钻孔全景图像测试607.6m/10孔；物探高密度电法剖面2160m/2条；地质探洞228m/3条；岩石物理力学试验30组；土工物理性试验19组、力学试验12组，连通试验16处，10组水质分析成果。经地表地质调查，水库区发现11个溶蚀洼地、25个落水洞，溶蚀洼地普遍伴生落水洞；地表共发现13个溶洞，40多处泉水点及地下井；探洞和钻孔共发现137处（段）岩溶现象；物探探测到地下11处溶洞且硐探及钻探已证实其中5处确实存在。其相互关系为：落水洞一般为地下溶洞的进口，泉水点、地下井为地下溶洞的出口，地下溶洞一般宽1m～3m，高1m～2m，延伸50m～200m，最大溶洞直径达15m，岩溶规模最小仅仅为溶孔、溶隙式。雨季地表水在溶蚀洼地汇聚后从落水洞沿地下溶洞从泉水点、地下井排泄至库内，侧面表面地下渗漏通道发育。经勘察分析水库北坡和库盆底部岩溶发育程度总体较弱，不存在岩溶渗漏问题。岩溶主要集中在两岸单薄山脊中，共发育六个岩溶体系，其中左岸三个，右岸三个，岩溶发育特征主要以管道型为主，下面以“右岸滴水崖岩～幸福水库岩溶体系”为例做详细介绍，其余岩溶体系简介。(1）水库右岸单薄山脊岩溶现象水库右岸山脊呈NW向展布，出露的地层自上而下为第(7)层至第(4)层第一亚层，且第(4)层第一亚层分布连续稳定，具有相对隔水性，可作为帷幕防渗底板，右岸山脊存在三个岩溶体系：(1)右岸滴水崖岩～幸福水库岩溶体系（见图1岩溶典型剖面）右岸滴水崖～幸福水库一带，在地形上为一垭口，该垭口长约500m，宽120m～250m，最大地面高程约为603m。地表发育有3个溶蚀洼地，9个落水洞、1个溶洞。该段共布置7个钻孔，1条高密度电法物探剖面，4处连通试验。通过地质调查、钻探、物探及连通试验和对资料的整理分析表明，滴水崖～幸福水库垭口岩溶体系主要由2个岩溶通道组成，东侧为LS18落水洞～QS10泉，西侧为LS19落水洞～R01溶洞。这2条岩溶通道发育在第(7)层顺层发育，受第(6)层控制，向深部未发现较大规模岩溶现象。两条岩溶通道出口均低于鞍部地下水位，连通试验亦证实，这两条岩溶通道无水力联系，自成体系。(2)仰板窝～邓家沟岩溶体系右岸仰板窝～邓家沟一带，在地形地貌上表现为一宽60m～70m垭口，垭口两侧分别为仰板窝凹槽和邓家沟凹槽，垭口顶部地面高程约为628m。地表地质调查，山东大道邓家沟凹槽一带发现2个溶洞。从已揭示岩溶发育情况、平面分布位置、发育高程等资料，右岸仰板窝～邓家沟一带存在管道～缝隙式岩溶通道，地下水流动方向为Rd02至Rd03至YZK05，最后向水库内排泄。该通道发育地层于第(5)层～第(4)层第二亚层中。(3)右岸坝肩～松林包岩溶体系右岸坝肩～松林包一带在地形地貌上为三面临空而突出且单薄的山脊。在王爷庙一带发育邓家岩垭口，垭口顶部高程为623m。地表地质调查发现1个溶蚀洼地，2个落水洞，5处泉水点，1个溶洞。由钻探、物探、地表调查、连通试验等综合资料分析该部位存在6条岩溶通道。(2）水库左岸单薄山脊岩溶现象水库左岸单薄山脊总体呈NE向展布，出露的地层自上而下为第(7)层至第(2)层第一亚层，且第(2)层第一亚层分布连续稳定，具有相对隔水性，可作为帷幕防渗底板，左岸山脊存在三个岩溶体系：(4)坝肩～王家湾岩溶体系左岸坝肩～王家湾在地形地貌上呈长约550m，宽约250m相对孤立的山脊。地表地质调查该段发育3个溶蚀洼地，8个落水洞，坡脚一带分布6个泉点。综合钻探、物探、地表调查、连通试验等资料分析该部位存在6条岩溶通道。(5)左岸王家湾～丁家湾岩溶体系左岸王家湾～丁家湾一带地形凌乱，山脊两侧发育多条凹槽，致使该段山脊十分单薄，正常蓄水位608m山脊宽约50m～70m，最窄处仅30m。地表地质调查发现，在丁家湾沟源一带发育2个溶洞，1个落水洞，于山脊下游荣华寺沟右侧发育2个泉点，而何家沟侧未发现有泉水出露。从地形地貌、钻孔、物探及地下水位等资料分析判断，王家湾～丁家湾一带发育有管道式岩溶体系，该岩溶体系底板高程为562m～571m。蓄水至608m后，库水沿通道向库外渗漏。(6)花碑湾岩溶体系库尾左岸开茂大队水库花碑湾一带西毗罗家沟，东邻荣华寺沟，南侧受郭家槽切割地形复杂且略显凌乱，北侧与水库北坡大岩台连成一体。地形上表现为略宽缓的台地，该台地东西向宽120m～150m，南北向长约220m，台面高程为616m～620m。地表地质调查发现，平台顶部发育1个溶蚀洼地，2个落水洞，坡脚出露3处泉点。从已揭示岩溶发育情况分析判断，左岸开茂大队水库花碑湾一带存在管道～缝隙式岩溶通道，岩溶通道进出口分别为LS3