周金波

（唐山市陡河水库管理处 063021）

1 陡河水库左岸岩溶水文地质特征

陡河水库位于河北省唐山市东北约15km处，是一座以防洪为主、兼供工农业及城市生活用水等综合利用的大型水利枢纽工程,总库容5.152亿m3。大坝为均质土坝，最大坝高25m。主坝全长1700m。大坝包括河床段（0～0+220）、一级台地段（0+220～1+700），河床段河槽上部有一砂质粘土夹石块层，渗透系数较小，以下砂层为承压含水层，与岩石区及一级台地地下水相通；一级台地承压水层为中、细砂层，厚约20m，上部有7～10m的粘土覆盖层，一级台地与二级台地以缓坡相接，在二级台地分布着潜水，地面高程32～46m，地下潜水位28～42m，潜水受库水顶托而升高，承压水受库水及二级台地潜水的补给。主坝坝基主要利用7～10m的天然粘土覆盖层做水平铺盖进行防渗，河床段建有人工铺盖及截水槽。主坝位于河床及一阶台地上，副坝位于二阶台地上。河床段坝基表面为3～4m中粗砂，其下为砂壤土、壤土、黄土状壤土、中细砂层；河床两侧为滩地，左岸一阶台地紧接河漫滩，地面高程26～27m，表层为8～10m厚的粘土层，以下为厚约20m的中细砂层。二阶台地缓坡与一阶台地相连，表层为2～3m厚的重壤土，其下为4～7m厚的中细砂与砂壤土互层。在坝基以下2m处，有厚约4m的淤泥。

库区位于凤山、巍山、长山的一大背斜的西翼，陡河中游的盆地区域。库区内绝大部分为第四纪冲积区，为近海三角洲的沉积，再经过一次缓慢的上升和下降、冲刷与沉积作用，形成二级与一级台地，最近期才有较大的上升，形成现代的河槽及冲槽。

大坝东端凤山区为一短背斜，该部为寒武纪灰岩，夹有灰质或泥质页岩，背斜两侧为奥陶纪石灰岩，岩层走向与坝轴线斜交成 60°角，倾向下游，倾角 20°～30°。断层、裂隙很多，喀斯特发育，渗透系数一般为12.5m/天，两纪岩层交界处有页岩隔水层分布，起到很好的防渗作用，使库水不能向山体深处渗透，参见下页图。山脚为天然粘土覆盖，部分地区仅有山麓堆积物覆盖。

2 岩溶渗漏分析

陡河水库左岸在天然条件下雨水补给地下水，前期勘察阶段取得的资料，是天然条件下对左岸岩溶渗漏问题分析的依据。水库蓄水后又进行了地下水位长期观测、补充勘察及示踪试验等工作，取得了许多新成果。通过对水库蓄水前后勘察成果对比分析，左岸岩溶渗漏变化表现在以下几个方面：

a.1992年汛期，当库水位运行到33.0m时，发现输水洞尾渠底板出现冒水，当库水位达到33.5m时，尾渠底板和边坡出现涌泉，泉高约40cm，范围为10m×20m，而且水库在以后的运行中每当水库达到33.0m以上时，就会出现冒水或涌泉。在距输水洞出口12m的消力池内，两侧底板有两处涌水现象，尾水渠内距消力池坎10m范围内，左侧底板有1处涌水，边坡有4处涌水，其中3处涌水水柱高达20cm，右侧有不明显的涌水多处，所处高程在21.7m左右。

b.位于库岸入渗带的钻孔，水库蓄水后，有时钻孔水位随库水位的升高而降低，表现为1～3天的滞后性，水位较高或升幅大时，钻孔水位与库水位同步变化，具体数据见下表。通过对钻孔水位的分析，在水库东坝头可能存在两个渗漏带，其中一个渗漏带主要是通过岩溶裂隙渗漏，另一个渗漏带发育较好，已经形成渗漏通道，与库水有很好的连通性。

陡河水库东坝头地质图

c.通过热源法能量守恒定理可以确定，在9号与10号之间存在低温异常，示踪追踪试验发现，低温来自东支上游的来水；而且还通过同位素示踪试验发现，该通道上部位于10m高程以上，基岩中存在的断层和破碎带为主要的透水构造。

ZK1～ZK22钻孔水位与库水位关系表 单位：m

d.位于陡河水库下游的双桥乡冶里村，水库蓄水后，由于库水入渗补给，老百姓机井取水容易，尤其是上游调水，库水位较高时，地下水位明显升高。

e.根据水量平衡计算，水库现在上游来水量和下游供水量差别较大，故水库向库边山体的渗漏量较大。

f.1998年1月2日、1月5日，在水库库区凤山坡脚分别各发现塌坑一个，经仔细查看，库水在塌坑上口部打着旋涡流入山体内，后经采用反滤层铺填方法，塌坑得到合理处理。2004年12月22日，在码头园附近又发现一个塌坑，首先利用围埝切断不断涌入塌坑内的水源，减少库水的流失。待渗流稳定后，采用碎石、粗砂对塌坑进行回填。

上述情况均表明：水库蓄水后左岸出现了明显的渗漏，不仅证实了前期勘察阶段得出的水库左岸存在岩溶渗漏的结论，而且提供了研究渗漏各地段岩溶发育程度和渗流场特点的重要信息。

3 渗漏量分析

陡河水库死水位28.0m，正常蓄水位34.0m，供陡河电厂循环水最低保证水位为30.5m，经建库40多年来的实际运行发现，水位越高，渗漏量越大，水位超过32.5m时，渗漏量明显加大。1999年12月中旬最高水位达33.5m，据实测资料分析，日均渗漏量达10.9万m3。陡河水库的渗漏损失水量大致可分为三个部分：第一部分为坝体渗漏损失水量；第二部分为坝基渗漏损失水量；第三部分为左岸绕坝渗漏损失水量。根据1998～2003年实测资料，依据水量平衡计算，水位超过33.0m以上时，扣除蒸发，日绕坝渗漏水量达到4.5万～10.5万m3，每年可达 1650万～3840万m3。由于岩溶渗漏量计算的不确定因素较多，难以取得与实际相符的计算参数和边界条件，计算成果与实际情况常出现较大偏差，只能作为参考。

水库蓄水后，根据电站的运行状况，结合地下水位的监测资料、有关水源地地下水开采量及渗漏出溢点排泄量等综合判断，估计现阶段水库渗漏量仍在前期勘测研究的预测范围之内。

由于水库蓄水，近岸入渗区水力坡降变陡，渗透流速加大，以及库水位的涨落，在地表水和地下水的冲刷、淘蚀及气爆、负压等因素作用下，覆盖在一些溶洞、溶隙入口处的黄土及岩溶洞隙充填物将被冲刷带走，渗漏通道逐渐扩大，这已为陡河水库左岸等处塌陷所证实，预计渗漏量将会进一步增大，岩溶渗漏通道的冲刷扩大将是一个长期的过程。此外，水库淤积的泥沙只能堵塞细小的裂隙，对于入渗水流流速较大的溶隙、溶洞，由于地下水流的淘蚀、负压等作用，以及边岸地带地表水的冲刷，泥沙沉积物很难保持稳定，对减少水库渗漏量的作用有限。因此，对水库东坝头岩溶渗漏的发展趋势仍应密切予以关注。

4 渗漏影响评价

根据目前状况判断，只要库水位不超过33m，水库东坝头渗漏量仍在前期勘测的预测范围之内。

由于左岸东坝头主要岩溶渗漏带距大坝右坝肩最近处约2km，因此岩溶渗漏对大坝及电站的安全没有影响。

从目前的渗漏情况判断，还没有表现出对环境有明显的负面影响。

5 建议

鉴于水库岩溶渗漏问题的复杂性，继续监测和研究左岸岩溶渗漏的变化趋势是十分必要的。建议今后在以下几个方面继续深入研究左岸岩溶渗漏问题：

a.调整和完善现有的地下水长期观测网点，继续对东坝头的钻孔地下水位、渗漏出逸点、渗漏量等与水库水位的相关性进行监测和研究；对各水源地的取水量及动态进行调查。

b.根据目前东坝头出现的渗漏情况，减少高水位运行下的绕坝渗流量，无论从正常蓄水位还是防止淹没库区耕地考虑，水库最高水位都不应超过34.0m，以尽可能减少水量渗漏损失水量，节约有限的水资源。

c.自2005年开始，陡河水库增加为曹妃甸供水，预计近期9000万m3/年，远期1.8亿m3/年，水库水位将会长期在超过33.0m的高水位情况下运行。因此，在曹妃甸供水工程竣工之前采取措施解决东坝头渗漏问题至关重要。

d.对目前已出现的入渗点进行跟踪调查和补充勘测，并积极研究重点渗漏段防渗处理的可行方案，为防渗处理提供依据。

e.鉴于岩溶渗漏计算的不确定因素较多，计算成果与实际情况偏差较大，建议用多种方法测算渗漏量，如利用测量入库流量和出库流量，以及利用库容曲线取得左岸岩溶渗漏量的直接数据；也可进一步收集有关资料，利用地下水均衡方法估算渗漏量。❋