月亮湖坝体渗漏浅析及治理方案建议

月亮湖坝体渗漏浅析及治理方案建议

刘宗林,赵温亮

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司）

摘要：本文主要是对月亮湖坝体渗漏勘察工作的阐述及勘察成果分析；本次勘察工作通过测绘、勘探、试验等一系列方法手段来进行，利用勘察成果对坝体渗漏分析及提出治理方案建议。

关键词： 岩溶 水文地质 坝体渗漏 分析评价 治理方案

1 概况

中天花园御溪谷月亮湖为景观生态湖，水域面积约7000m2，蓄水拦水坝型为土坝，坝长约90m，坝高约13m，溢流口高程1116.6m，坝前水深约5m，湖区库容约42000m3。该湖于2001年前已建成，长期以来，未发现明显的湖水渗漏现象，但至2020年10月以后，湖水水面有下降的现象，即湖水位较往年同期明显降低了，溢流口已高于湖水面，不能满足景观要求。本项目主要目的是查明中天花园月亮湖坝体渗漏情况，即坝体渗漏分布位置、高程、规模等情况，为坝体防渗处理工作提供科学依据。

为达到本次对坝体勘察的目的，根据现场地质、环境条件分析，勘察方法主要有地质测绘、钻探、物探、岩溶水文地质调查井、泉水流量动态观测、连通试验、室内试验等方法手段。

2工程地质条件

2.1地层岩性

本工程区域内主要涉及石炭系、二叠系、三叠系及第四系地层，由新至老简述于下：

（1）第四系：人工堆填土（Qml）和残坡积粘土（Qedl）。

（2）三叠系：三叠系下统安顺组（T1a1）：为灰、浅灰色厚层至块状细-中晶白云岩；三叠系下统大冶组第二段（T1d2）为灰、浅灰色厚层至块状细-中晶白云岩。

（3）二叠系：二叠系下统茅口组（P1m）为深灰色中厚层~块状灰岩；二叠系下统栖霞组（P1q）为深灰色中厚层至块状泥晶生物屑灰岩；二叠系下统梁山组（P1l）为灰色、灰黑色泥岩，时夹煤线；石炭系上统摆佐组（C2b）为浅~灰白色厚层至块状白云岩；石炭系下统大塘组（C1d）为深灰、灰黄色中厚层生物碎屑灰岩、泥晶白云岩、细晶白云岩、石英砂岩及页岩，底部夹煤线。坝体及下部所涉及的地层主要为二叠系下统栖霞组（P1q）灰岩、二叠系下统梁山组（P1l）泥岩及石炭系上统摆佐组（C2b）白云岩。其中，二叠系下统栖霞组（P1q）灰岩与月亮湖水的渗漏关系较为密切。

2.2 地质构造

根据区域地质图，邻近工程区内发育5条较大断层，编号分别为f1、f2、f3、f4和f5，各断层分述如下：

f1断层发育于湖区库尾右岸f2断层处，并斜跨湖区库尾延伸至左岸邻谷，距湖区坝体125m，为正断层，长约2km，产状N55°W/SE∠70°，断层带宽约5~10m，影响带宽25~30m；f2断层发育于湖区右岸邻谷西南侧，距湖区坝体约50m，断层走向为NE向转SE向，与湖区段对应走向SE向，即沿右岸山体发育，最后交于坝体右岸下游f3断层处，延伸长约0.7km，为性质不明断层； f3断层位于湖区南东侧，距湖区坝体约88m，断层走向N65°E/NW∠72°，为正断层，长度大于2.1km；f4断层位于湖区上游东北侧，距湖坝址区约400m，断层走向为N65°E，为性质不明断层，长度大于1.7km； f5断层位于湖区东北侧，距湖区坝体约500m，断层走向N61°E/SE∠75°，为逆断层，长度大于5.0km。

2.3 岩溶、水文地质条件

（一）岩溶

将工程区地层划分为三个岩溶岩组：即强岩溶含水岩组、中等岩溶含水岩组、非岩溶含水岩组。工程区岩溶个体形态不多，主要以溶洞为主。工程区内的溶洞大小不一，为充填型溶洞。从钻孔揭露的地质资料来看，钻孔揭露溶洞多充填黏土碎石，发育高度一般为0.8~0.9m，钻孔遇洞隙率（遇溶蚀洞隙孔/总孔数）为40%左右，且坝体附近岩溶泉点分布较多。

岩溶发展有一定的规律，其主要发育于二叠系下统栖霞组（P1q）灰岩中，主要分布于湖区坝体靠近右岸溢流口附近及坝体下游沟右侧，以岩溶泉或溶洞岩溶形态存在，为层间溶蚀或断层带溶蚀，主要见于勘探揭露的钻孔ZK1和ZK2和断层岩溶泉S5、S6。其中，坝体溶洞发育的垂直深度（埋深）一般为6.2~9.5m，充填物特征为粘土碎石，分布高程为1108.1~1110.4m。

（二）水文地质

1 地下水类型

工程区碳酸盐岩广布，岩溶发育较强烈，地下水系分布较多，地表水系分布较少。工程区地下水的赋存形式根据储水介质可大致分为岩溶水、溶隙水、裂隙水三种形式。

（1）地下水动力特征

湖区坝体地下水以岩溶溶隙水为主，钻孔水位高于冲沟水位，水动力类型属地下水补给冲沟，其主要是接受大气降雨和湖区水补给，湖区下游的冲沟为地下水的最低排泄面。

（2）地下水动态特征

湖区坝体地下水动态与湖区水存在密切关系，地下水丰水期、枯水期与雨季、旱季相适应，丰水期多在5~10月，一般自5月中旬流量开始回升，8~10月达到最大值后开始递减，10~12月进处入枯水期，其后地下水流量明显衰减直到次年4月份左右达到最低值。湖区坝体及周边泉点分布较多，如S3、S4、S5

和S6泉水，且常年有水。

为查明湖区坝体渗漏问题，选择在坝体勘探线上ZK1、ZK2、ZK3、ZK4和ZK5号钻孔内与坝体外进行了连通试验，示踪剂主要采用胭脂红。

根据连通试验成果分析，坝体左岸钻孔ZK5地下水系与坝体下游出水点S3湧翠潭存在连通性，坝体左侧ZK5号钻孔坝体段范围存在渗漏。

（3）地下水水化学特征

为了研究工程区地下水化学特征，勘察期间取坝体附近出水点和湖水的水样进行水质简分析。根据水化学分析资料可知，月亮湖水质成分与坝体外下游湧翠潭（S3）水质成分基本一致，与S5、S6的区别相对较为明显，而S4泉水的主要指标则介于月亮湖、湧翠潭（S3）与S5、S6泉水之间。因此，月亮湖水与坝体下游湧翠潭和下游左侧出水点（S4）之间的水力联系较为密切，应属同一流动系统。

（4）地下水位特征

根据钻孔地下水长期观测，钻孔ZK4和ZK5内地下水位与湖水位高程较为接近，且随湖水水位的变化而变化，说明左侧坝体地下水与湖水保持良好的水力联系。通过钻孔水位及湖水动态观测对比，当湖水位上涨或下降时，钻孔水位随之变化，特别是ZK5钻孔水位变化较明显，说明钻孔内水与湖区水连通性较好。

3 坝体渗漏分析评价

3.1坝底渗漏分析评价

坝底所涉及地层主要为二叠系下统栖霞组（P1q）深灰色中厚层至块状生物碎屑灰岩，厚3~13.5m；二叠系下统梁山组（P1l）灰色、灰黑色泥岩，时夹煤线，厚1~4m；石炭系上统摆佐组（C2b）浅灰、灰白色厚层至块状细晶白云岩，厚15~60m。从现场勘探揭露地质情况分析，在隔水地层上部地层为栖霞组（P1q）灰岩，下部地层为石炭系上统摆佐组（C2b）白云岩。在钻孔ZK1和ZK2的栖霞组（P1q）灰岩地层中揭露有溶洞。根据地层结构，隔水地层未对坝底形成完全封闭作用。因此，坝址区存在湖水绕坝底渗漏的可能。

3.2坝体渗漏分析评价

根据钻探揭露，坝体涉及覆盖层（Qml）主要为人工堆填土，其主要成分为浅黄色、灰黑色粘土夹碎石，碎石粒径一般小于2cm，碎石含量约占总量5%，粘土占95%，分布于坝体上及其斜坡上的绿化带内，厚度1~13m，厚薄不一，均匀性差。根据注水试验成果分析，坝体内填筑土渗透率较大，其渗透系数范围值为K=1.8×10-5~2.6×10-3cm/s，坝体填筑土层的渗漏性等级属于弱透水~中等透水。

坝体内地下水赋存形式主要为孔隙水，湖水通过坝基基覆接触带或填筑土层孔隙流经坝体至坝外下游湧翠潭及低处冲沟。坝体内地下水主要为湖水补给，坝外下游湧翠潭及低处冲沟为坝体最低排泄基准点。

3.3渗漏分析小结

月亮湖水库处于小区域地下水汇流区，受局部隔水地层（P1l）阻挡作用，天然条件下1号冲沟汇集的S1、S2三叠系岩溶水在坝址以上形成地表径流，坝址以下S3、S4、S5及S6为东西两侧二叠系及石炭系岩溶含水地层地下水汇流区。因区域构造极为发育，受断层切割，坝址区在左、右岸及深部不具备连续的隔水构造。

因水库抬高水头小，蓄水近20年能正常运行，随着蓄水时间延续，在上下游水头长期作用下，坝基下伏原充填溶蚀通道充填物遭受潜蚀，逐渐形成渗漏。经连通试验验证，坝基左岸存在连通下游的渗漏通道，而右岸ZK1、ZK2号钻孔也揭示有溶洞，水文地质试验成果表明地下水连通性好，存在渗漏的可能。

根据勘察成果，湖区坝体主要存在3条渗漏问题，分别为绕坝渗漏问题、坝基接触带渗漏问题和水位低槽带渗漏问题，对应渗漏区分别位于左坝肩一带、ZK4和ZK5一带及ZK1~ZK3一带，对应渗漏途径分别为湖区水→左坝肩→S3和S4泉水、湖区水→坝基基覆接触带→湧翠潭（S3）及湖区水→坝体→水位低槽带（ZK1和ZK2）→坝体下游更低处渗漏带。除此之外，湖区左右岸也存在向邻谷渗漏的可能，但同时也不排除湖区库盆也存在其它渗漏问题。

4 坝体渗漏治理方案建议

综上分析结果，可采取全库盆铺盖防渗及帷幕灌浆垂直防渗两种方式，各方案优缺点如下：

（1）全库盆铺盖方案，即对正常蓄水位以下库盆清理库盆，对库盆作防渗铺盖处理，此方案可以彻底解决月亮湖坝体及库盆渗漏问题，但投资大，工期长，对环境影响较大。

（2）帷幕灌浆垂直防渗方案，即对坝址区作帷幕灌浆垂直防渗处理。帷幕范围为封闭灰岩接梁上组（P1l）隔水地层和进入大塘组（C1d）相对隔水地层，其边界以梁山组（P1l）隔水地层作帷幕灌浆底端（下限），以湖区正常蓄水位线作为帷幕灌浆顶端（上限），左岸边界以推测湖区蓄水前水位线以下10m作帷幕灌浆底端（下限），以湖区正常蓄水位线作为帷幕灌浆顶端（上限），以进入大塘组（C1d）相对隔水地层5m作为帷幕灌浆左端，右岸边界以推测湖区蓄水前水位线以下10m作帷幕灌浆底端（下限），以湖区正常蓄水位线作为帷幕灌浆顶端（上限），以进入大塘组（C1d）相对隔水地层5m作为帷幕灌浆右端。帷幕灌浆对环境影响相对较小，但灌浆水泥析出物对湖内及下游池塘鱼类有一定影响。

通过以上方案对比综合考虑，本次湖区防渗方案建议采用帷幕灌浆垂直防渗方案。

5 结束语

综上，水库坝体岩溶渗漏专项勘察需要通过地质测绘、钻探、物探、岩溶水文地质调查井、泉水流量动态观测、连通试验、室内试验等一系列方法手段来进行，是一项很复杂工作，最终利用勘察成果对整个湖区作岩溶渗漏分析，给出坝体渗漏结论及治理建议。

参考文献：

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