阳江抽水蓄能电站上水库渗漏工程地质评价

2022-11-28刘普胜

河南水利与南水北调 2022年10期

钱程，刘普胜

（广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广东广州 510635）

1 工程概况

阳江抽水蓄能电站位于粤西片区中部阳春八甲镇内，电站总装机容量为2 400 Mw，为一等大Ⅰ型水电工程。电站由上水库、下水库、输水发电系统以及附属建筑物所组成。工程区位于八甲大山北部，地势总体上呈北低南高。区域上的四级夷平面在站址区有比较明显的表现，南部主峰及上水库周围高山属第一级夷平面（1 000～1 300 m），上水库库盆为第二级夷平面（700～900 m），在东西两侧中部为第三级夷平面（300～500 m），下水库属第四级夷平面（50～100 m）。工程区山高坡陡，沟谷走向主要集中发育两组：一组近南北向，如上库坝址白水河、横河等；另一组北东向，如大石古、暗栖河等。

上水库位于工程区南部—八甲镇河尾山林场处，为燕山期花岗岩组成的高山地形，高程为700～1 200 m，该区人烟稀少，山高坡陡，草深林密，通行条件差，库盆为高程725～750 m 的山间小盆地和冲沟组成。主要由北东东向、北西向和近南北向冲沟组成，沿冲沟分别发育断层F106、f11、f558、f8。库区已建白水水库，于2003 年9 月蓄水，库容389 万m3，已建浆砌石大坝位于蓄能电站上水库大坝上游约330 m 处。上水库位正常蓄水位为773.70 m，死水位745 m，大坝坝型为碾压混凝土重力坝，坝顶高程777.60 m，坝顶长476.50 m。

2 建立上水库渗漏工程地质评价系统

水库渗漏工程地质分析评价一般围绕库水对坝基，库岸向外产生渗漏的问题，对库区的地形地貌，地层岩性及风化特征，地质构造，水文地质条件等方面展开研究。基于以上内容建立上水库渗漏工程地质评价系统。该系统主要由基本地质条件，水文地质条件，渗漏分析评价，防渗建议所组成，详见图1。

图1 上水库渗漏问题工程地质评价分析系统图

3 基本地质条件

3.1 地形地貌

上水库处于700～900 m剥蚀夷平面，主要由北东东向、北西向和近南北向冲沟组成，这些冲沟分别受断层F106、f11、f558、f8控制形成。库底不平整，小山较多，库内小山山顶高程一般750～780 m，库底高程725～750 m。在白水水库大坝下游形成短窄峡谷，长约500 m。上水库库周分水岭呈南高北低，南面山顶高程1 000～1 260 m，垭口高程1 000 m以上；北西面山顶高程850～940 m，垭口高程825 m以上，正常蓄水位773.70 m时，垭口宽度大于500 m；东面山顶高程900～1 160 m，垭口高程900 m 以上；北面山顶高程800～870 m，垭口高程780 m 以上，正常蓄水位773.70 m 时，垭口宽度40～150 m。库周山坡坡度一般25°～30°，局部达50°，植被发育。

白水水库大坝位于上水库大坝上游约330 m 的白水河峡谷入口段。上水库正常蓄水位773.70 m时，库面面积1.20 km2，库面不规则，形似昂首“鳄鱼”，沿北东东向冲沟库面长约2.65 km，沿北西向冲沟库面长约2 km，坝址上游南北向库面宽约1 000 m。

上水库库周冲沟水汇入库内白水河（此段又称九曲河），由北部峡谷流出库外，上水库大坝位于峡谷中段。上水库库盆封闭较好，库周分水岭除北面山体较单薄外，其它部位较雄厚，自然山体山坡稳定。

3.2 地层岩性及风化特征

上水库地层有第四系人工填土层（Qs）、洪冲积层（Qpal）、坡积层（Qdl）、燕山期花岗岩（五期γ53（2）、四期γ53（1）、三期γ52（3））。

第四系人工填土层（Qs）：分布在库盆下部近坝址沟谷地带，简易公路沿线等处。主要为石块及砂质土组成的素填土，部分砼块等，是由修建白水水库及本阶段开挖探洞、竖井的弃渣形成，松散，厚度1～5 m。

第四系洪冲积层（Qpal）：分布在沟谷和上水库库底，为松散的碎石、块石、砂层，不均匀，透水性强，厚度1.70～4.20 m。

第四系坡积层（Qdl）：分布在山顶和较缓的坡面，为稍密的粘土质砂、粉土质砂、砂质粉土，局部含石英和强风化岩块，根据钻孔和人工边坡揭露，厚度一般0.50～3.40 m，标准贯入试验8击～14击，平均值10.80击。

燕山五期花岗岩（γ53（2））：分布在上水库南面、南东面。岩石为浅灰色细粒或细粒斑状花岗岩。岩石抗风化能力强，地表地形最高，大部分山顶高程超过1 000 m，锅盖顶（海拔高1 164.50 m）、屙尿洒（海拔高1 137.20 m）处于该期花岗岩，地表上在山顶大面积出露弱风化岩，坡脚出露全风化岩。

燕山四期花岗岩（γ53（1））：分布在上水库南西面。岩性为浅肉红色或黄白色中粒、细粒、中粒斑状、细粒斑状花岗岩。岩石抗风化能力强，地形相对较高，双髻岭（海拔高1 263.60 m）处于该期花岗岩，地表上山顶出露弱风化岩，坡脚出露全风化岩。

燕山三期花岗岩（γ52（3））：分布上水库北部，岩性为中粗粒黑云母花岗岩、花岗岩、少部分为含角闪石黑云母花岗岩。岩石抗风化能力弱，地表上地形相对较低，地表上主要出露较厚的全风化岩，弱风化岩只在沟谷底出露。

根据钻孔资料，库区全风化带厚度为0.70～32.70 m，层底高程701.20～799.55 m，标准贯入试验9～50 击，平均值31.80击，全风化带上部呈稍密～中密，下部密实；强风化带厚0.50～15.95 m，层底高程698.10～792.65 m；弱风化上带厚2.10～89.20 m，层底高程607.22～786.97 m，弱风化下带厚0.50～66.10 m，层底高程570.62～768.80 m；本阶段没有钻孔揭穿微风化带，其揭露厚度1.90～77.50 m，顶板高程570.62～768.80 m。

3.3 地质构造

上水库发现主要断层共27条，以陡倾角为主，根据产状可分为北东向、近南北向、东西向和北西向等四组。其中北东向组为最发育的一组，共有11条，F4为北东向组中具有代表性的断层，发育长3.90 km，断层破碎带宽1～5 m。针对该断层的地下水位长观孔数据显示，地下水位埋深12.12～12.98 m，水位高程783.50～784.36 m，变幅0.86 m，地下水位变化相对稳定。

4 水文地质条件

4.1 地下水赋存与特征

上水库处于白水河源头，上水库地下水多为储存于岩体中的基岩裂隙水，少量储存于库底洪冲积层中的孔隙型潜水。上水库东、西、南三面冲沟水源头及泉水分布高程800～900 m，库周地下水和地表水均往库中排泄，汇集成九曲河，在北侧坝址狭谷流出库外。上水库库周分水岭高程780～1 260 m，东北部和南部高程1 000～1 260 m；东部和西部高程850～1 000 m；北部高程780～850 m。上水库现已建有白水水库，库周基岩裂隙水水位也随水库的调节作用而变化，岩体透水性与储水量受断层、裂隙等构造影响，白水水库建库蓄水2 年多以来未发现库水向邻谷渗漏现象。

上水库具代表性泉水出露点有5 处，均为下降泉，其流量受降水影响，洪水期流量大，枯水期流量小。其特征见表1。除Q3外，其余泉水出露高程高于正常蓄水位773.70 m，地下水补给水库。

表1 上水库泉水出露点统计表

4.2 地下水变化特征

根据42个月对库周28个钻孔地下水位的长期观测，库周北面分水岭的钻孔地下水位高程平均值764.37～789.19 m，观测最低水位为764.14～786.48 m，地下水位变化受大气降水的影响。根据观测结果，各孔稳定地下水位位于弱风化带的上部至强风化带中。

4.3 岩体透水性

基岩透水性与岩石风化程度和裂隙发育情况有关。在坡积层和全、强风化带进行了钻孔注水试验，坡积层渗透系数为k=6.98×10-5～2.50×10-3cm/s，平均1.08×10-3cm/s，室内渗透试验，渗透系数k20=1.18×10-6～9.17×10-4cm/s，平均4.82×10-4cm/s，为中等透水层。全风化带钻孔注水试验，k=1.43×10-5～2.90×10-3cm/s，平均4.79×10-4cm/s，室内渗透试验，k20=3.38×10-6～1.03×10-3cm/s，平均2.35×10-4cm/s，为中等透水层。强风化带岩石破碎，岩体裂隙极发育，裂隙面大部分有褐色铁锰质渲染，表明该风化带中地下水活动活跃，岩体透水性强，据钻孔压水试验数据可知强风化带属中等透水层。弱风化带岩体较完整，裂隙较发育，裂面多为钙质、绿泥石和石英脉等充填，为弱透水层；微风化带岩体裂隙稍发育，且多为闭合状，岩石完整、新鲜，为微透水层。

5 上水库类型及渗漏分析

通过基本地质条件可判断该上水库属于山顶夷平面型，水库总体封闭性好，岩体透水性小，未有由库区通向库外导水断裂。根据地下水位长期观测结果，结合库周地形、地质条件分析，地下水位低于正常高蓄水位的地段总长约1 020 m，主要分布于北部大坝及左右两岸单薄分水岭，主要渗漏形式为库岸单薄分水岭渗漏。针对上水库将发生渗漏的部位进行渗漏估算。

6 防渗建议

左坝头3 Lu线以上的渗漏断面面积为62.98 m2，渗漏量为0.61 m3/d，建议坝头部位进行防渗处理，以防止绕坝渗漏。右岸单薄分水岭渗漏量主要发生在强风化带，其次为全风化带，弱风化带较小，3 Lu 线以上渗漏量为1 286.03 m3/d，1 Lu 线以上渗漏量为1 328.29 m3/d；3 Lu 线与1 Lu 线之间渗漏量很小，占总渗漏量的3%，而渗漏断面面积为9 989.11 m2，占总渗漏面积的54%，该部位水头较小，分水岭较厚，q≤1 Lu线埋藏较深，且上水库有一定的来水量，综合分析建议以岩体透水率小于3 Lu的弱风化岩体作为相对隔水层进行防渗处理。