郭玉龙,赵爱徐,苏灿英

(大理州水利水电勘测设计研究院,云南 大理 671000)

1 渗漏概况

彭家庄水库为中型水库，总库容为1201.7万m3，大坝坝高63.4m，坝型为黏土心墙风化料坝。水库蓄水后下游有6个(编号1#—6#)明显渗漏点，分布位置如图1所示，渗漏点主要分布于坝脚排水棱体和右岸溢洪道附近，其中1#和2#渗水点位于坝脚排水棱体部位，高程1776.6m，渗漏量约40L/s；3#渗漏点位于溢洪道左边墙外侧，高程1787.9m，渗漏量约5L/s；4#渗漏点位于溢洪道右边墙外侧，高程为1782.3m，渗漏量约5L/s；5#渗漏点位于溢洪道右边墙外侧，高程为1772.9m，该渗漏点水流由下而上冒出，具有承压性，渗漏量约30L/s；6#渗水点位于导流洞出口右岸坡脚，高程为1776.7m，为零星渗水，渗漏量约0.5L/s，1#—6#渗水点，总渗漏量约为80L/s，渗漏点渗水量随水库水位升高而增大，渗水清澈，均无带泥、带沙现象。

2 综合物探工作方法和布置

2.1 工作目的

彭家庄水库渗漏问题严重影响水库蓄水，长期异常渗漏将形成渗透破坏，对水库安全运行造成威胁。因此，查清水库渗漏问题，为水库渗漏处理提供翔实的基础资料和可靠的科学依据尤其重要。鉴于水库渗漏涉及坝体、坝基、坝肩岸坡绕坝渗漏，具有水库下游出水点多、渗漏范围广、渗漏量大的特点；如采用现场水位观测、渗漏观测和地质资料分析，只能对渗漏问题进行定性判断，无法进行定量分析；采用地质钻孔勘探方法控制范围有限，不能有效、全面反应水库渗漏情况；采用单一物探方法不能解决所有问题，探测成果准确率低，精度低。本文拟采用综合物探法对水库渗漏进行综合探测，相互补充、相互验证，全面、准确查清水库渗漏问题。

2.2 工作方法

针对彭家庄水库渗漏复杂性并结合现场工作条件，渗漏探测工作采取“水陆结合”的方式开展工作，综合物探工作主要布置在库区、坝顶、大坝下游坝坡及左右库岸等工程部位，共采用伪随机流场拟合法(简称流场法)、水下地形单波束测试法、自然电场法、反磁通瞬变电磁法、温度场法和孔内流场法等6种物探方法[1- 3]。

(1)水库渗漏入水口的确定：采用伪随机流场法查明库区渗漏入水口的具体位置和分布高程；对坝前库区100～150m的水下范围进行检测，具体步骤为以流场拟合法为主，在库区进行面积性检测，在发现异常部位进行加密和重复测试，以确定渗漏的位置区域和规模[4]。

(2)渗漏路径的确定：在库区渗漏入水口位置确定后，分析其可能存在的渗漏部位如坝体、坝基、坝肩及库岸等，在库岸、大坝坝顶及下游坝坡：布置测线采用自然电场法和瞬变电磁法，孔内采用温度场法初步查明大坝渗漏的渗漏路径[5]。

图1 彭家庄水库渗漏出水点分布示意图

2.3 工作布置

(1)伪随机流场拟合法：布置在库区库水位高程1811.1m以下段，采用散点布置的方式，点距一般为2～3m，异常地段为1～2m，共计72000m2；水下地形单波束测试共计72000m2。测点8000点。

(2)自然电场法：布置在坝顶及下游坝坡、左右库岸，共布置测点526点，点距2～5m。

(3)反磁通瞬变电磁法，布置在大坝下游坝坡及左右库岸，共布置编号为FZ1—FZ11的11条测线，点距2m，共计758点。

(4)孔内温度场法和孔内流场法：布置在测压孔1#～9#孔内，共计9个钻孔的测试。

3 物探资料成果分析

3.1 渗漏入水口的确定

为查明库区渗漏入水口的具体位置，采用了伪随机流场拟合法开展工作。根据探测成果，共发现6个高电流密度异常区，编号为1#—6#，均为渗漏入水口的反映，探测成果如图2所示。①1#—3#渗漏区位于左岸近坝库区，1#渗漏区高程1787～1789m，2#渗漏区高程1787～1792m和3#渗漏区高程1805～1808m，均推测为砂岩、泥质粉砂岩、石英砂岩、砾岩互层地层，岩体中节理、裂隙发育，岩体破碎所致的渗漏。②4#渗漏区位于右岸导流洞和引水隧洞进口位置，高程1788～1806m，推测为砂岩、泥质粉砂岩、石英砂岩、砾岩互层地层，主要岩体破碎等缺陷所致的渗漏渗水。③5#和6#渗漏区位于右岸上游河道位置，5#渗漏区高程1789～1792m，6#渗漏区高程1791～1794m，均推测为砂岩、泥质粉砂岩、石英砂岩、砾岩互层地层，岩体中节理、裂隙发育，主要为岩体破碎所致的渗漏。

图2 彭家庄水库渗漏入水口平面分布图

根据异常区的大小、渗漏异常值的大小、所在位置的重要性，库区1#—6#渗漏异常区分为Ⅰ和Ⅱ类，其中Ⅰ类异常区表示渗水范围大、电流密度异常值大，是水库渗漏的主要渗水区，是渗漏处理的重点，4#和5#属于Ⅰ类；Ⅱ类异常区表是范围小、电流密度异常值小，是水库渗漏的次要渗水区，处理的次要区，1#—3#和6#属于Ⅱ类。

3.2 渗漏路径探测成果分析

在库区渗漏源确定后，为推测渗漏路径，在大坝下游坝面及左右库岸采用自然电场法、反磁通瞬变电磁法及钻孔温度测试法开展工作。

3.2.1 自然电场法成果分析

为查明水库渗水在大坝分布位置的过水平面范围，特在大坝下游坝面和左右库岸布置自然电场法测点成果绘制成自然电位等值线图，如图3所示。

图3 彭家庄水库自然电场法推测渗漏路径成果图

根据低自然电位异常区的分布情况，共推测了3条渗漏路径，其中，渗漏路径1位于左岸，渗漏路径2和3位于右岸。

(1)渗漏路径1：左岸库区库水→1#、2#和3#渗漏入水口→D1(1)附近→D1(2)和ZR(1)→ZR(2)→ZR(4)→1#和2#渗漏出水点→渗水引流槽→朵谷河；

(2)渗漏路径2：右岸库区库水→4#、5#和6#渗漏入水口→D2(1)→D4(2)→ZR(3)→ZR(4)→1#、2#和3#渗漏出水点→渗水引流槽→朵谷河；(3)渗漏路径3：右岸库区库水→4#、5#和6#渗漏入水口→D2(1)→D4(1)→4#、5#和6#渗漏出水点→朵谷河。

3.2.2 反磁通瞬变电磁法成果分析

为查明水库渗水在大坝、库岸等部位的渗漏范围，采用反磁通瞬变电磁法进行探测。反磁通瞬变电磁法探测共发现51个低电阻率异常区，推测岩体破碎带，富水区域47个，断层及影响带3个，从异常区规模上看，沿测线方向的长度一般为10～40m，高程上主要分布在1770～1800m，根据异常区分布的平面和高程分布，与目前彭家庄水库渗漏关联性较大的有31个，关联性较小的20个。

为方便分析目前彭家庄水库渗漏与发现的低电阻率异常区之间的关系，将与水库渗漏关联性较大的30个低电阻率异常区段平面分布位置绘制成图，如图4所示。

图4 彭家庄水库低电阻率异常区与水库渗漏区域关系分析成果图

(1)渗漏路径1：左岸库区库水→1#、2#和3#渗漏入水口→FZ1(1)和FZ1(2)附近→FZ2(1)和FZ2(2)→FZ4(1)→FZ5(1)→FZ5(3)→FZ5(4)→FZ5(5)→FZ7(3)→1#和2#渗漏出水点→渗水引流槽→朵谷河；

(2)渗漏路径2：右岸库区库水→4#、5#和6#渗漏入水口→FZ3(3)→FZ3(1)→FZ2(4)→FZ4(4)和FZ4(5)→FZ5(5)→FZ7(3)→1#、2#和3#渗漏出水点→渗水引流槽→朵谷河；

(3)渗漏路径3：右岸库区库水→4#、5#和6#渗漏入水口→FZ3(4)和FZ3(3)→FZ8(4)→FZ8(6)和FZ9(1)→FZ2(5)、FZ2(6)和FZ2(7)→FZ10(1)和FZ10(2)→FZ11(1)→4#、5#和6#渗漏出水点→朵谷河。

3.2.3 温度场法成果分析

为查明水库渗水在大坝下游等部位的渗漏范围，本次探测还在布置的CH01—CH09等9个水位观测孔中开展了钻孔水体温度测试工作，测试点距为1m/点。

从探测成果可以分析，孔内低温异常差异不太明显，仅局部温度稍低的表现，主要分布在大坝右岸CH01、CH02、CH04和CH05位置，高程1789m以下，表明彭家庄水库渗漏主要是发生右岸。

3.2.4 观测孔水位监测成果分析

综合CH01—CH09孔水位观测资料分析，彭家庄水库的渗漏主要发生在右岸，在大坝的过水区域主要是CH01、CH04位置附近区域，CH06位置仅为渗漏过水次要区域。

3.2.5 地质资料成果分析

根据库区渗漏入水口的分布情况结合地质情况分析。

(1)左岸库区1#、2#和3#渗漏区所在位置岩性为暗紫色砂岩、泥质粉砂岩、石英砂岩为主，岩石互层状结构，砂岩为透水岩体，泥质岩为相对隔水岩体，其岩石产状为岩层产状28°∠30°，逆坡，且水库枢纽主要布置于右岸，故受工程施工扰动小，渗漏区域范围小，渗漏量小，为局部地质缺陷导致的渗漏，为该水库渗漏的次要区域。

通过观测井观测，地下水水位高，且随长江水位变化极为明显，土体渗透力强，渗水量大，施工中采用了三级降水：在闸塘基坑四周布置第一级降水，在主基坑四周布置第二级降水，在基坑最深的中墩位置布置第三级降水。现场共布设深井近200口，轻型井点400多延米，有效地降低了地下水水位，减小了孔内外水头差，减少了塌孔现象的发生。

(2)右岸库区4#、5#和6#渗漏区所在位置岩性为暗紫色砂岩、泥质粉砂岩、石英砂岩为主，岩石互层状结构，砂岩为透水岩体，泥质岩为相对隔水岩体，其岩石产状为岩层产状37°∠34°，顺坡，且右岸区域布置有导流洞、引水隧洞和溢洪道等构筑物，受工程施工扰动大，探测发现的渗漏区域范围大，渗漏量大，尤其是4#和5#渗漏区，渗水由导流洞和引水隧洞附近破碎的岩体渗入，通过地质缺陷和砂岩、泥质粉砂岩、石英砂岩的层间裂隙渗透至大坝下游地质情况薄弱地段，而后渗出，为该水库渗漏的主要渗漏方式，4#和5#渗漏区是该水库渗漏的主要区域。

4 综合物探成果分析

4.1 库区渗漏入水口

根据异常区的大小、渗漏异常值的大小、所在位置的重要性，库区1#—6#渗漏异常区分为Ⅰ和Ⅱ类，其中4#和5#属于Ⅰ类；Ⅰ类异常区表示渗漏范围大、电流密度异常值大，渗漏量大，是水库渗漏的主要渗漏区域，主要渗漏区位于导流洞和引水隧洞进口附近地段，是渗漏处理的重点区域，1#—3#和6#异常区属Ⅱ类。Ⅱ类异常区表示渗漏范围小、电流密度异常值小，属于散浸类的微小渗漏，是水库的次要渗漏区域，渗漏处理的次要区域。

4.2 渗漏类型分析

(1)水库库区1#—6#渗漏异常区，从异常区的电流密度异常变化值幅度和分布范围分析水库的渗漏类型属于散浸式，推测为基岩裂隙发育，岩体破碎导致的渗漏，无集中渗漏通道。

(2)左岸库区1#、2#和3#渗漏区所在位置岩性为暗紫色砂岩、泥质粉砂岩、石英砂岩为主，岩石互层状结构，砂岩为透水岩体，泥质岩为相对隔水岩体，其岩石产状为岩层产状28°∠30°，逆坡，且水库枢纽建筑物主要布置于右岸，故受工程施工扰动小，为局部地质缺陷导致的渗漏，为该水库渗漏的次要区域。

(3)右岸库区4#、5#和6#渗漏区所在位置岩性为暗紫色砂岩、泥质粉砂岩、石英砂岩为主，岩石互层状结构，砂岩为透水岩体，泥质岩为相对隔水岩体，其岩石产状为岩层产状37°∠34°，顺坡，且右岸区域布置有导流洞、引水隧洞和溢洪道等构筑物，受工程施工扰动大，尤其是4#和5#渗漏区，渗水由导流洞和引水隧洞附近破碎的岩体渗入，通过地质缺陷和砂岩、泥质粉砂岩、石英砂岩的层间裂隙渗透至大坝下游地质情况薄弱地段，而后渗出，为该水库渗漏的主要渗漏方式，4#和5#渗漏区是该水库渗漏的主要区域。

(4)从渗漏入水口位置的平面分布上来看，渗漏位置主要集中在大坝右岸，左岸仅有零星分布，大坝位置未发现明显渗漏点。

4.3 渗漏路径

根据多种物探渗漏路径探测成果分析、水位孔观测资料及工程区地质资料进行综合分析，推测了3条渗漏路径，编号为渗漏路径1～3，其渗漏路径1位于左岸，渗漏路径2和3位于右岸[6]。

(1)渗漏路径1：库水→以散浸的方式→1#、2#和3#渗漏入水口→D1、FZ1(2)和FZ1(3)附近→FZ2(1)、FZ2(2)和ZR(1)→FZ4(1)→FZ5(1)和ZR(2)→FZ5(3)和ZR(4)→FZ5(4)和ZR(4)→FZ5(5)和ZR(4)→FZ7(3)→1#和2#渗漏出水点→渗水引流槽→朵谷河。

(2)渗漏路径2：库水→以散浸的方式→4#、5#和6#渗漏入水口→FZ3(3)和D2(2)→FZ3(1)和D2(2)→FZ2(4)→D4(1)→FZ4(4)、FZ4(5)和ZR(3)→FZ5(5)和ZR(4)→FZ7(3)→1#、2#和3#渗漏出水点→渗水引流槽→朵谷河。

(3)渗漏路径3：库水→4#、5#和6#渗漏入水口→FZ3(4)、FZ3(3)和D2(2)→FZ8(4)→FZ8(6)和FZ9(1)→FZ2(5)、FZ2(6)和FZ2(7)→FZ10(1)和FZ10(2)→FZ11(1)→4#、5#和6#渗漏出水点→朵谷河。

4.4 渗漏工程部位

(1)渗漏路径1：在大坝位置的过水区域在大坝桩号坝0+130.5m—坝0+168m，高程1770～1805m位置，该区域包含了FZ2(1)和FZ2(2)低电阻率异常区，从库区1#、2#和3#渗漏入水口的电流密度变化幅值和规模看，该区域为次要渗漏区。

(2)渗漏路径2：在大坝位置的过水区域在大坝桩号坝0～4.5m—坝0～28m，高程1764～1800m位置，该区域包含了FZ2(4)低电阻率异常区，从库区4#、5#和6#渗漏入水口的电流密度变化幅值和规模看，该区域为主要渗漏区。

(3)渗漏路径3：在大坝位置的过水区域在大坝桩号坝0～40m—坝0～97m，高程1782～1812m位置，该区域包含了FZ2(5)、FZ2(6)、FZ2(7)和FZ9(3)低电阻率异常区，从库区4#、5#和6#渗漏入水口的电流密度变化幅值和规模看，该区域为主要渗漏区。

4.5 综合物探成果评价

通过不同物探方法探测资料对比、验证，自然电场法低电位异常区与反磁通瞬变电磁法低电阻率异常相对应，对应关系较好；自然电场法低电位异常区与水位观测孔高水位异常相对应。综合物探资料成果与工程地质分析相对应，经对比分析，综合物探资料成果较可靠、精度较高，

5 结语

通过采用综合物探法探测，探明了彭家庄水库主要渗漏区域，渗漏重点部位和渗流路径探测，查清了水库渗漏问题，针对水库渗漏特点，渗漏探测采用的综合物探方法和组合探测成果准确性和可靠性满足要求，可为水库复杂渗漏问题的探测提供借鉴和参考。同时建议对渗漏异常区布置钻孔，对物探探测成果进行验证和补充勘察[7]。