摘 要 本工程库区和坝区广布碳酸盐岩类岩溶发育。采用了多种勘察手段，投入了大量工作量，最终查明了库坝区的岩溶水文地质条件，为工程设计及处理提供了依据。
关键词 岩溶发育特征 透水率 相对隔水岩组 岩溶渗漏问题


0 前 言
碳酸盐岩地区的工程建设经常面临岩溶工程地质问题，特别是碳酸盐岩地区的水利水电项目更加需要分析岩溶水文地质条件，其重要性甚至决定水电项目的成立与否。碳酸盐岩山区的岩溶地质问题一般比较复杂，且每项工程既有一般规律又有其特殊性，不断积累这方面的工作经验服务工程建设具有非常现实的意义。
老渡口水利水电枢纽地质工作中关键的部分也正是岩溶工程地质问题。地质工作的实践性强，需要理论联系实际，地勘工作中主要采用综合的岩溶水文工程地质工作方法。本文宗旨通过简单介绍老渡口水利水电工程主要的岩溶工程地质问题及其判断分析方法以达到同行一起探讨、推动岩溶水文地质学科不断进步的目的。
1 工程区地质概况
马水河为清江一级支流，年均径流量51m3/s，工程区为侵蚀溶蚀中低山峡谷地貌，山脉展布方向北东—南西向，地形地貌受区域构造线控制，高程600～1300m。马水河干流基本上蜿蜒迂回于红岩寺向斜核部，总体流向自北向南，多为纵向河谷。
老渡口水电工程位于清江左岸支流马水河下游，属马水河流域的下游梯级电站。库区河段长度约32km，河谷形态多呈“V”型或“U”型峡谷，谷坡陡峻，多悬崖峭壁。主要出露二迭系大隆组（P2d），吴家坪组（P2w），茅口组（P1m），栖霞组（P1q）；三迭系下统大冶组(T1dy)厚层灰岩夹薄层泥灰岩及黄色页岩；三迭系中统嘉陵江组(T2j)薄层、厚层灰岩白云质灰岩等。构造形态以褶皱断裂为主。由于岩性及地壳运动特点，工程区属侵蚀-溶蚀作用为主的亚热带岩溶类型，库区岩溶层状地貌十分发育。
2 工程区岩溶发育特征
本区碳酸盐岩广泛分布，占整个流域面积的80%以上，主要岩溶形态有岩溶槽谷、溶蚀洼地、漏斗、落水洞和溶洞泉等。岩溶发育程度主要受岩性和构造控制。
区内发育的溶洞及溶蚀现象大致分布有三层：第一层分布高程为1000～800m，一般表现为溶洞及暗河天窗，洞径大小不等，分布广。第二层分布高程600m左右，洞径大，一般为数十米，有的为地表水进口，如三里坝河、桥头坝河的暗河进口。第三层分布在马水河沿岸， 高程为430～470m，如南里渡、鱼泉洞暗河出口。这些不同高程的溶洞说明地壳在上升时有相对稳定期，三层溶洞是三次稳定期的产物。
本区汇入马水河较大的暗河有四条：左岸有三里坝—大鱼泉暗河、东龙河伏流、崔坝—南里渡暗河，右岸有火田槽—龙洞暗河；清江石心村—毛鸡洞暗河汇入清江；五龙口—混水河暗河流入混水河。
根据区域地层的不同岩性组成划分为隔水岩组、相对隔水岩组和透水岩组三类：
1、隔水岩组：主要有三迭系巴东组(T2b)粉砂质粘土岩、大冶组（T1d1）底部黄绿色页岩夹泥灰岩、二迭系上统大隆组(P2d)黑色硅质页岩，二迭系上统吴家坪组(P2w)下部钙质粘土岩及炭质页岩等隔水岩组。
2、相对隔水岩组：二迭系茅口组（P1m2）泥灰岩夹炭质页岩，二迭系栖霞组(P2q)炭质钙质页岩夹灰岩。
3、透水岩组：主要有三迭系嘉陵江组（T1j）灰岩、白云质灰岩、大冶组中上部灰岩（T1d）及二迭系茅口组（P1m3）含燧石灰岩。
岩溶地区的水文地质条件，受岩溶发育规律的控制。库区分布有大量的溶蚀洼地、落水洞、漏斗以及溶隙等，大气降水通过这些垂向岩溶管道潜入地下补给岩溶水，局部地段雨水或泉水汇成溪流呈灌入式通过落水洞注入暗河，如滚龙坝－鸦鹊水溪流灌入南里渡暗河。在补给区地下水以垂向运动为主，迳流区地下水沿溶隙、溶洞向暗河汇集，地下水运动方向以平行构造轴向为主，接近排泄区经水平管道以溶隙泉、溶洞泉的形式排泄于马水河及其支流。如南里渡暗河、东龙河伏流。

3 老渡口水利水电枢纽岩溶渗漏问题
老渡口水利水电枢纽岩溶渗漏问题可分为库区渗漏问题和绕坝渗漏问题。
3.1 库区右岸渗漏评价
马水河中下游为一纵向深切峡谷型河谷，两侧泉水较多，可称流域内地下水最低排泄基准面。库区右岸地质构造主要为红岩寺向斜、客坊倒转背斜及白杨向斜。从地形上看，马水河与混水河之间地表分水岭雄厚，其高程大于1000m，水库分水岭宽厚；从地层岩性看，主要出露三迭系及二迭系地层， 岩层走向与河流流向趋于一致，与邻谷混水河间存在连续的隔水岩组，可见，地形地质条件封闭，不存在横向向混水河渗漏问题。
库区右岸存在马水河与清江间的三角形河间地块，其水文地质条件较为复杂，从地质结构、岩溶发育规律看，是水库产生纵向岩溶渗漏的可疑地段。研究库区右岸是否存在向清江渗漏的可能性，关键要看右岸河间地块地下分水岭的位置及高程。
从库区地层岩性、地质构造来看，由三迭系嘉陵江组灰岩、白云质灰岩构成了红岩寺向斜核部地层。红岩寺向斜枢纽起伏强烈，高低点频繁，在和湾一带为向斜的高点，向北东（马水河）和南西（清江）倾伏。马头沟处于向斜高点部位偏清江方向，造成地下水汇流构造向北东和南西分流。经2002年10月库区地质调查，该区域向斜部位出现两处地表水流量较大的盲谷，其一，马头沟盲谷，水流量约34L/s，沿向斜构造经椿木槽，从龙王或四眼石流入马水河的可能性较大；其二，火田槽盲谷，正常水流量约20L/s以上，从龙洞流入马水河。为了查明马头沟地表水潜入地下流向，于10月20日至28日作了连通试验，初步证实马头沟地表水潜入地下后沿向斜倾伏方向向南迳流至毛鸡洞，以岩溶泉的形式排泄清江。从水质分析成果看，马头沟地表水与毛鸡洞泉水水化学成分非常相似，说明两处有一定的水力联系。
通过向斜核部部位和湾一带的物探工作及地质钻孔地下水位的观测也证实了右岸河间地块地下岩溶分水岭的存在，分水岭水位高程680～750m，地下分水岭处的地下水位大大超过了本工程的正常蓄水位，同时水库下游右岸三迭系大冶组页岩为隔水岩组，因此，水库右岸产生岩溶渗漏的可能性不大。
3.2 库区左岸渗漏评价
库区左岸山体雄厚，地层总体分布于红岩寺向斜构造东翼，坝址以上库段大部分与左岸清江之间的河湾地带存在三叠系大冶组第一段的页岩夹泥灰岩隔水层，地质条件大部分封闭。仅坝址以上800米的库段左岸与清江之间由二叠系灰岩构成的河湾地块是水库产生横向岩溶渗漏的可疑地段。通过这一地带的勘察，尽管坝址以上800米的库段与清江之间的最近直线距离仅4.4公里，由于坝址段地处黄家垭背斜西北翼的特点，构成坝址基底的二叠系栖霞组上段（P1q2）的碳质页岩夹灰岩相对隔水层由坝址向南东一侧迅速抬高，构成了近坝左岸的封闭地质条件，所以水库通过左岸河湾地段向清江渗漏的可能性不大。见示意图1

图1 老渡口库区左岸地层结构分析剖面图

3.3 坝区的岩溶渗漏条件与评价
坝址区河床高程为400m，山体最高高程为1000m。坝址区河段为右旋“S”型,河流总体流向为SW207°。坝区上游为横向谷，下游为斜向谷。坝区河谷上下游段为“V”型峡谷，河床宽50-60m。中间为宽缓型的扩展“U”型谷，河床宽60-70m。两岸山岩相对，左右岸山坡被多条冲沟切割，其中大的冲沟有右岸的黑沟、猴子沟，左岸的大沟、梦话沟四条。后三条冲沟出口高程均接近河床。左、右岸冲沟的位置基本对称，右岸冲沟切割深度和发育长度均小于左岸冲沟，冲沟的走向与河流走向基本正交。
坝区主要出露古生界的二迭系和中生界三迭系下统地层，其主要地层岩性为灰岩、页岩、硅质岩等。具体岩性和组合特征如下表：





表1 坝址区地层特征


系、统 组 段（层） 代号 厚度（m） 岩性描述
三
叠
系
下
统 大冶组 下 段 T1d1 42 黄色、黄绿色页岩夹泥灰岩，页岩连续厚度30~50cm，泥灰岩呈灰黄色，中~薄层状，本段夹有数层中厚层灰岩。
二
叠
系
上
统 大隆组 P2d 10 深灰色、灰黑色钙质页岩夹灰岩透镜体。
吴家坪组 上 段 P2w2 74 碳质硅质岩与碳质粘土岩互层夹页岩，局部夹有煤线，褶皱发育。
下 段 P2w1 <10 底部为黑色薄层硅质岩。
二
叠
系
下
统 茅口组 上 段 P1m3 63.24 巨厚层生物碎屑微晶灰岩含隧石团块。
中段 P1m2 17.56 上部薄层灰岩、泥灰岩与黑色硅质条带互层，下部中厚层灰岩夹薄层硅质岩和页岩，底部见紫灰红色的泥岩。
下段 P1m1 82.37 厚层~巨厚层生物碎屑灰岩，底部为眼球状灰岩；中部厚层生物碎屑灰岩夹中厚层瘤状灰岩，底部浅灰色泥灰岩，含蠕虫状燧石条带。
栖霞组 上段 P1q2 18.97 顶部深灰色钙质页岩夹瘤状泥灰岩，瘤状生物碎屑炭质泥岩，底部含生物碎屑黑色炭质钙质页岩。
下段 P1q1 69.54 上部灰色厚层微晶灰岩，含瘤状生物碎屑炭质泥岩，中部生物碎屑泥岩夹厚层灰岩，底部生物碎屑泥岩夹薄层灰岩，含蠕虫状燧石条带。