王邦阳，杨在月

(1.大理白族自治州水利水电勘测设计研究院，云南 大理 671000；2.滇西应用技术大学，云南 大理 67100)

1 工程概况

该水库工程由枢纽工程和输水工程两部分组成。枢纽工程主要建筑物由大坝、左岸溢洪道、左岸导流输水泄洪放空隧洞组成，最大坝高85.7m，坝顶高程2102.4m，大坝坝型为黏土心墙风化料坝；输水工程由总干管、北干管和南干管3条管道组成，总长为51.57km；水库正常蓄水位高程2098.71m，总库容2031.4万m3，水库年供水量2319.8万m3，灌溉面积4.5069万亩，规模属Ⅲ等中型水库，主要解决当地农业灌溉缺水、农村人畜供水及工业生产用水问题。

2 基本地质条件

2.1 地形地貌

该水库坝址区地貌上属于构造侵蚀河谷堆积地貌。坝址位于向阳河与自立沟河汇口上游370m处，河谷呈“V”形，宽25～65m，河床面高程2026～2033m，两侧山顶高程2169～2185m，比高136～159m。向阳河坝址区流向由S4°E转向E24°S，再转向S3°E，后转向E25°S，平面上呈“W”流出坝区，河道弯曲，受河流冲刷作用，两河岸坡地形起伏较大，坝址左岸为向外的凸岸地形，右岸为向山内的凹岸地形，岸坡地形坡度一般35°～50°，局部地段平缓。

2.2 地层岩性

坝址区沟谷及两岸缓坡台地处分布第四系松散堆积物，在河道内主要为冲洪积(Qalp)之漂卵砾石砂层，厚度10～12.5m，河岸坡凹箐沟内堆积大量坡积(Qpl)之碎石土层，厚度5～14m，斜坡上分布有残坡积(Qeld)之砾质土层，厚度1～3m，在陡坡下分布有崩塌堆积(Qcol)之块碎石堆积层，厚度达12.5m。坝址区出露基岩为侏罗系中统花开左组上段(J2h2)灰黑色炭质粉砂岩、灰白色长石砂岩、石英砂岩、紫红色泥岩；侏罗系上统坝注路组(J3b)紫红色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，夹灰白色长石砂岩、钙质砂岩、石英砂岩地层。

2.3 地质构造

坝址区处于草坪背斜东翼偏核部一次级复式短轴褶皱构造内，河谷段为一短轴背斜谷，核部处于河床偏右岸，右坝肩为短轴向斜。左坝肩与河床为背斜东翼，显单斜构造，左岸山顶因受F7断层左旋平移影响，岩层产状倾向转为向北东倾斜，岩层产状43°～130°∠40°～75°；右岸次级向斜构造翼部产状分别为东翼产状215°∠55°，西翼产状15°∠46°。

2.4 水文地质条件

坝址区水文地质条件较为简单，按地下水赋存条件及运移形式，分为碎屑岩裂隙水和第四系松散层孔隙潜水两种地下水类型。松散孔隙水主要埋藏在第四系坡积层和冲洪积层中，一般斜坡坡积层较贫乏，沟底冲洪积层较丰富，透水性为中等-强透水，属透水岩组。碎屑岩裂隙水主要埋藏于长石砂岩、砂岩、泥岩裂隙之中，接受大气降水补给，季节性变化较大。强风化砂岩、泥岩为相对透水岩组，弱(微)风化砂岩、泥岩为相对隔水岩组。岩层透水情况表部强，往深部较弱。地下水主要赋存于基岩裂隙中，沿地形自然斜坡作渗流运动，于岸坡局部地段及低洼沟谷中排出地表，以地表水的形式向河床沟谷排泄。

3 库盆渗漏分析

良好的库盆是蓄水成库的重要条件。根据坝址区出露及钻探揭露，库坝区岩性主要为侏罗系中统花开左组上段(J2h2)灰黑色炭质粉砂岩、灰白色长石砂岩、石英砂岩、紫红色泥岩，总体透水性较弱，隔水性好。基于坝址区现场11个钻孔水位观测及压水试验资料(见表1—11)统计分析，反映出库盆岩层透水性的以下规律[1]：

表1 CZK1压水试验成果统计表

表2 CZK2压水试验成果统计表

表3 XZK2压水试验成果统计表

表4 XZK3压水试验成果统计表

表5 CZK3压水试验成果统计表

表6 CZK4压水试验成果统计表

表7 XZK4压水试验成果统计表

表8 CZK5压水试验成果统计表

表9 XZK5压水试验成果统计表

表10 XZK6压水试验成果统计表

表11 XZK7压水试验成果统计表

(1)岸坡孔共8个，除CZK4孔出现约5m的强透水层外，其余岸坡孔基本呈现中等透水-弱透水，显示出良好的库周封闭性。

(2)河床孔共4孔，终孔水位基本接近河床水位，表明库底原始地下水位较高，且接近于沟底，表明在自然条件下沟谷地表水无下渗现象，呈现出良好盆底封闭性。

(3)岸坡孔终孔水位除下坝址左岸CZK4钻孔外，其余均高于河床面水位，自然状态下两岸地下水补给河水，表明河床沟谷是地下水、地表水的排泄区。

(4)岸坡岩体透水深度大，透水性大于河床段，随着孔深的加大，岩体透水性垂直递减明显，坝址除CZK3孔建基面以下仍有约7m孔段岩层呈现强透水层外，其余建基面以下孔段岩层透水性属弱-中等透水性[2]。

综上所述，库盆封闭性较好，存在渗漏的可能性较小，具有建坝蓄水的条件。

4 坝址渗漏分析

根据设计及勘探资料，坝基及坝肩地下水位低于正常蓄水位(2098.71m)，大坝建基面至相对隔水层(q≤5Lu)之间还存在中等及强透水层，透水性较大，存在坝基及绕坝渗漏可能性[2-5]。坝址渗漏分析主要以坝轴线剖面为评价基础，将透水率q≤5Lu的岩层视为相对隔水层。

4.1 渗透性分析

根据左坝肩CZK1、CZK2钻孔岩性揭露及压水试验资料，左坝肩中等透水层厚度20～41m，透水规律垂直递减明显，强风化层厚度0～40m，节理裂隙发育，为张开型，充填性差，为左坝肩绕渗主要部位。

根据坝基钻孔岩性揭露及压水试验资料，坝基中等透水层厚度20～84m，河床建基面以下强透水层厚度7～16m，强风化层厚度0～55m，河床冲洪积卵砾石砂层厚0～10m，透水性较强，为坝基渗漏主要部位。

受主河道与右岸自立沟河冲切割影响，右坝肩山体单薄，正常蓄水位时(2098.71m)，两邻谷距离120～500m；根据平面地质测绘及XZK4钻孔揭露，构造上处于次级顺河走向的紧密背斜褶皱核部部位，强风化层厚度17～38m，岩石节理裂隙发育，为张开型，充填性差，岩石破碎，长石砂岩坚硬脆、碎，透水性大，岩层走向与褶皱走向沿河顺向，利于地下水向下游自立沟河排泄。根据坝址右岸钻孔压水试验数据及终孔水位高程资料，岩体呈现中-弱透水性为主，厚度56～80m，局部出现强透水段；此外，右岸CZK4钻孔水位异常，低于河床水位4.4m，表明右岸存在渗漏的可能。

4.2 坝基渗漏量估算

坝基渗漏量采用卡明斯基公式进行估算[3]，计算公式如下：

式中，Q—坝基渗漏量，m3/d；K—透水层渗透系数，m/d，以建基面以下透水层钻孔压水试验透水率q大值均值计；B—渗漏段宽度，m，以坝顶长度计；M—坝基透水层厚度，m，以建基面至隔水层顶界之间平均距离计；2b—为坝底宽度，m；H—上、下游水头差，m，以水库正常蓄水位与现河水位之差计。计算结果见表12。

表12 坝基渗漏计算表

4.3 绕坝渗漏量算

以正常蓄水位线与地下水交点的距离确定绕坝渗漏边界，选用达西公式(潜水型绕渗)估算坝肩绕坝渗漏量[4]，计算公式如下：

式中，Q—绕坝渗漏量，m3/d；h1—坝上游透水层厚度，m；h2—坝下游透水层厚度，m，以河流水边透水层厚度计；B—库岸可能渗漏段长度，m，以正常蓄水位与稳定地下水交点至坝肩距离；r0—坝肩与岩面接触面渗流线圆半径，m。计算结果见表13。

表13 绕坝渗漏量估算表

4.4 渗漏评价

根据以上渗漏量估算结果(见表14)，坝基日渗漏1794m3，左坝肩日绕漏量1074m3，右坝肩日绕漏量1480m3，合计日渗漏4348m3，年渗漏量158万m3，占兴利库容(2031.4万m3)的7.8%，占该河段多年平均径流量(5891万m3)的2.7%，占该河段平水期径流量(5666万m3)的3.3%，渗漏量稍大，不满足相关要求(渗漏量小于多年平均流量5%，平水期流量1%～3%)，长期渗漏，将会影响水库正常效益发挥及安全运行；因此，需要对坝基及两坝肩采取必要的防渗处理措施。

表14 大坝渗漏估算汇总表

4.5 防渗建议

根据坝址区地形地貌、地层岩性、地质构造、水文特征等特点，结合同类工程防渗经验，采用防渗帷幕灌浆方式，可以有效解决坝址渗漏问题，处理后具有建坝蓄水成库的条件。

坝基及坝肩防渗的底界主要根据岩层透水率来确定，将透水率q<5Lu视为相对隔水层，帷幕灌浆以进入隔水层不少于1段(3～5m)为底界；两坝肩防渗边界主要根据水库正常蓄水位线及其延长线与蓄水前地下水位线相交点确定，将左坝肩以左坝端向左延165m，右坝肩以右坝端向右延100m，与地下水位相交，作为防渗边界，总长525m。根据水库坝基、坝肩岩层破碎，水库水头较高的特点，在主帷幕上游1.5m增设1排副帷幕进行防渗加强。

5 结语

(1)坝址渗漏情况与其所在处岩体透水能力有着直接关系，准确查明坝基岩体透水规律的难度和工作量较大。可根据现场钻孔压水试验成果和水位观测，了解基渗漏情况进，计算其渗漏量，对坝基渗漏情况进行定性定量评价。

(2)对坝基可采用防渗帷幕灌浆方式进行防渗处理，可有效减弱坝基岩体渗透性，还可起到加固坝基岩体的作用，增加大坝稳定性。

(3)坝基渗漏是一个较复杂的问题，仅通过钻孔压水试验及水文观测很难全面把握其渗透规律，准确计算其渗漏量。若能对此进一步研究，对坝基防渗有着积极地指导意见。