4.2.5.1　官地水电站

官地水电站工程枢纽区位于四川省凉山彝族自治州西昌市与盐源县接壤地带，是雅砻江卡拉至江口河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。上游与锦屏二级电站尾水衔接，下游接二滩水电站。官地水电站正常蓄水位1330.00m，坝顶高程1334.00m，最大坝高168m，装机容量4×600MW。

虎山滩至下游打罗之间，雅砻江曲流形成了弧长约4.75km、弦长约1.88km的向西凸出的河湾。河湾包围的左岸，形成东西向地势陡峻的单薄地表水分水岭（图4.5）；下二叠纪和中上石炭纪碳酸盐岩，近南北走向（NE10°～20°）分布在河弯地块之中，倾角近直立（70°～85°），贯穿整个地表分水岭，形成了库水外渗的地质结构条件；官地水电站大坝建成后，这套碳酸盐岩地层正好构成了贯穿水库与河弯下游的灰岩（岩溶）裂隙渗漏通道；水库渗漏型式和渗漏量将直接影响官地水电站工程的设计、施工及水库运营管理。

1.地层岩性

库区左岸地块主要出露的是石炭—二叠系地层，受区域构造控制，地层呈近南北走向、高角度西倾的单斜构造。自东向西依次出露：中石炭统道坪子组（C2d）硅质岩，厚约200m；中上石炭统马坪组（C2+3m）灰岩，厚440～460m；下二叠统树河组（P1s）下部砂岩夹页岩，厚40m；上部灰岩，厚20m；阳新组（P1y）灰岩，厚290～335m；平川组下段（P1p1）砂岩，厚142～168m；平川组上段（P1p2）灰岩，厚170～190m；上二叠统峨眉山组玄武岩，厚度大于2000m。其中道坪子组为大套的碎屑岩地层，而马坪组—平川组以碳酸盐岩为主夹碎屑岩。从岩溶发育角度，本区地层岩性有以下特征：

（1）碳酸盐岩的连续厚度小。该区石炭—二叠系碳酸盐岩岩系被挟持在道坪子组硅质岩和峨眉山组玄武岩之间，总厚度1113.63m，其间又被树河组和平川组下段两套碎屑岩地层分割成三部分，从空间上呈现出碳酸盐岩与碎屑岩间互的带状特征，每一带状碳酸盐岩连续厚度均小于400m，若进一步考虑碳酸盐岩岩系中的砂岩、砂屑灰岩、泥灰岩等夹层及岩脉的控制，实际分布在夹层间的碳酸盐岩出露厚度一般不足150m。

（2）除平川组上段和马坪组中段外，其余地层的岩层单层厚度较薄，多以中厚层、薄层和极薄层为主。

（3）碳酸盐岩石中酸不溶物含量比例高。

2.岩溶发育特征

官地水电站库首区左岸灰岩分布区（单薄分水岭地区），在区域构造运动控制下的岩溶发育的背景条件（如地层岩性和结构特征、地层和含水介质的空间展布、新构造运动、地形地貌以及地下水的溶蚀性等条件）决定了研究区岩溶发育程度总体上不强烈，岩溶发育尚处在早期沿控制性结构面（导水性强的裂隙介质）溶蚀的扩容阶段，没有形成贯穿分水岭的岩溶管道（不同于盐源高原台面上的三叠系岩溶管道系统），含水介质以裂隙、溶蚀裂隙为主，在一些特殊的层位或部位，有岩溶局部增强的现象。具体有以下特点：

（1）分水岭地区岩体遭受的侵蚀作用强烈，灰岩出露地表接受溶蚀的时间相对较短，且由于灰岩地层连续出露的面积小、泥质含量高、地势陡峻，大气降雨的入渗条件差等多种因素的综合控制，使得其岩溶发育的程度总体不高，含水介质总体以裂隙-溶隙为主要特征。

（2）在岩溶发育程度总体不高的大背景下，受个别有利因素的控制，在一些局部层位或部位岩溶作用相对较活跃，形成相对的岩溶发育带，但这些部位仍然仅以溶隙或小型孤立溶孔、溶洞为主要特点。如：

1）分水岭区域内，平川组上段、马坪组中段、阳新组上段由于岩层厚度相对较厚、岩性相对较纯，岩溶发育程度相对较高。马坪组下段、马坪组上段、阳新组下段岩溶发育较弱；其他层位岩溶不发育。

2）地壳表层强风化卸荷带，由于裂隙的张开性和连续性好，介质的渗透性强，有利于地下水的入渗与径流，岩溶最发育，由表层向深部岩体的岩溶发育程度快速衰减。

3）研究区在新生代快速隆升的背景下，曾经历了地壳的短暂间歇—地壳相对稳定期，有利于岩溶作用的进行，因此在5个高程段岩溶相对较发育。

4）研究区受结构面和地表—地下水流向的总体控制，在NNW方向形成地下水的主渗透方向，决定了本区近南北向的岩溶发育程度要远远高于东西方向。

3.向邻谷渗漏数值模拟研究

在区域地质构造的控制下，左岸地块石炭—二叠系灰岩含水层，在空间上呈高陡倾角（70°～80°）近南北走向的带状分布。雅砻江在虎山滩和打罗两地横切灰岩含水层，构成地下水的排泄基准面。地下水主要接受大气降雨入渗补给，然后在沿裂隙-溶隙向雅砻江排泄，构成了一个完整的河间地块潜水三维流流场。

模拟范围与边界条件如下：

（1）东、西边界。库首区左岸地块岩溶裂隙含水系统，东、西两侧分别被石炭系中统道坪子组硅质岩、页岩、砂岩和二叠系峨眉山组玄武岩所挟持，由于这两套碎屑岩地层的渗透性要远小于石炭—二叠系的灰岩含水层，因此可以将这两套地层与灰岩含水层的分界面作为隔水边界（零流量边界）来处理。

（2）南、北边界。左岸地块岩溶裂隙含水系统，受岩层产状控制，沿走向分别被雅砻江切割，故将雅砻江刻画为已知水头边界。天然条件下，北部虎山滩一带的边界水位为1220.00m，南部打罗一带的边界水位为1200.00m；水库蓄水条件下，北边界水位为1330.00m（官地水库正常蓄水位），南边界水位仍为1200.00m。

（3）上、下边界。左岸地块岩溶裂隙含水系统，直接出露地表，接受大气降雨入渗补给，故上边界以潜水面为界；由于本区地层均呈高陡倾角展部，故下边界以岩溶发育底界作为下边界，本次模拟以河床标高以下500.00m，即标高700.00m高程作为岩溶发育的底界，按隔水边界处理。

上述边界条件所围成的模拟区，面积为3.72km2，MODFLOW软件采用矩形网格进行剖分，根据模拟区地层展布和裂隙—岩溶发育特点，东西方向的剖分首先按地层岩性划分为9套，然后再细分为97列，南北方向考虑岩溶及裂隙随垂直岸坡方向的变化也划分为9套，并细分为100行；垂向上考虑地壳隆升背景的快速上升和相对稳定期划分为10套，然后再细分为60层。共计剖分为58.2万个单元来模拟左岸地块岩溶裂隙含水系统。如图4.6、图4.7所示。各地层渗透系数值见表4.5。

表4.5　各地层渗透系数值　单位：m/d

图4.6　左岸地块渗透系数分区图

(www.daowen.com)

图4.7　左岸地块地下水渗流场平面图

根据表4.5水文地质参数及边界条件，模拟得到的天然条件下库首左岸地块地下水渗流场平面和剖面特征。结果表明：天然条件下库首左岸地块所有灰岩含水层中都不存在地下分水岭，天然条件下灰岩地下水已经形成了在虎山滩获江水补给，向打罗方向（向江水）渗流排泄，渗流排泄总量为435.2m3/d。

水库正常蓄水条件下渗流场的模拟，按照本次研究结果的参数模型，继续正常蓄水条件的渗流模拟。此外，从工程安全角度出发，进一步对前述模拟中渗透系数取值的可靠性进行了分析，认为依据钻孔压水试验获得的渗透系数存在偏小的可能性。其原因在于：①本区最发育的是高陡倾角顺层展部的结构面，发育在可溶岩地层中，地下水的溶蚀进一步增强了它的导水性能，可能具有较好的渗透性；但是，垂直的钻孔和顺走向布置的平洞，揭露这种空间展布特点的结构面、溶隙或溶洞的概率是比较小的；②经天然条件的模拟分析可知，左岸地块天然情况应该早就形成了自北向南的单向流动，由于雅砻江江水的溶蚀性很强，它在自北向南的渗流过程中会对这些高陡倾角的结构面进行溶蚀加宽，形成较为宽大的溶隙，成为地下水的强导水带。因此，我们还选择了存在强导水带的渗流计算。

考虑强导水带的水库蓄水模拟，我们根据研究区宽大的、延伸性强的结构面的密度统计结果（约1条/30m），以及考虑压水试验中渗透系数的最大值（10m/d），相当于出现强导水带的岩层带渗透性增加1～10倍，根据溶蚀裂隙发育规律，主要考虑了平川组上段（P1p2）、阳新组上段（P1y2）、马坪组中段（C2+3m2）三个层位出现强渗透带，综合考虑地层厚度和溶蚀深度，强渗透带按照1～5倍计算，将上述三层强渗透带参数加到方案3a大值模型中，构成方案3b模拟模型。

经过模拟计算，得到强导水裂隙—溶隙存在条件下官地水库正常蓄水（蓄水位为1330.00m）时，库首左岸地块灰岩含水层的渗流场特征与渗漏量。从渗流场总体特征来看，与方案3a模型模拟得出的图4.7基本一致；此时，库水沿库首左岸地块灰岩含水层渗漏量增加，由方案3a大值模型水库总渗漏量8571m3/d，增加到36694m3/d。比方案3a模型结果增大了近4倍。

从方案3a和方案3b模拟结果可见：平川组上段（P1p2）、阳新组上段（P1y2）、马坪组中段（C2+3m2）三个层位溶蚀裂隙和渗漏量最大，占总渗漏量的85%以上。我们认为，将该渗漏量作为防渗设计依据更为合理（表4.6）。

表4.6　方案3b强导水介质情况下各含水层的渗漏量　单位：m3/d

4.结论

（1）左岸单薄分水岭地区C-P灰岩的岩溶发育程度总体较弱，现状条件下仍以裂隙—溶隙为主要特征，尚未形成贯穿整个河间地块的岩溶管道，不存在岩溶管道式水库渗漏的可能。

（2）在岩溶整体发育较弱的背景下，平川组上段（P1p2）、马坪组中段（C2+3m2）、和阳新组上段（P1y2）的岩溶发育程度相对较高。马坪组下段（C2+3m1）、马坪组上段（C2+3m3）、阳新组下段（P1y1）岩溶发育较弱；其他层位岩溶不发育。

（3）对于同一岩性层位而言，沿走向方向的岩溶发育程度要高于垂直走向方向，即南北向要高于东西方向；由地表向岩体深部岩溶发育程度快速衰减。

（4）天然条件下，库首左岸地块灰岩中岩溶发育程度相对较高的岩组极有可能存在自虎山滩向打罗方向的单向地下水渗流，岩溶相对不发育的岩组在补给充分的雨季可能存在地下分水岭。水库正常蓄水条件下，各灰岩岩组均不存在地下分水岭，即必定存在裂隙—溶隙型水库渗漏问题，经模拟计算总渗漏量约8600～36700m3/d。其中平川组上段（P1p2）、马坪组中段（C2+3m2）、和阳新组上段（P1y2）的渗漏量约占总渗漏量的85%以上，是防渗的关键层位。

4.2.5.2　溪洛渡水电站

（1）工程概述。溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县分界的金沙江溪洛渡峡谷。该电站是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游江段航运条件等综合利用效益的特大型水电工程。电站为堤坝式开发，拦河大坝采用混凝土双曲拱坝，最大坝高278m，正常蓄水位600.00m时水库回水长199km，相应库容115.7亿m3，调节库容64.6亿m3，具有不完全年调节性能。电站装机容量12600MW，多年平均年发电量571.2亿～640.6亿kW·h（近期——远景）。

（2）问题或现象表现。位于水库区库首的豆沙溪沟—油房沟一带，正常蓄水位600.00m以下，分布有二叠系下统P1y阳新灰岩，并在岸坡一定深度范围内发育有现代岩溶；在坝址下游新滩、撒水坝、下河坝一带河床谷底也有阳新灰岩地层分布，且在撒水坝、下河坝的金沙江边有泉水出露。

（3）问题产生背景。溪洛渡水电站枢纽区位于雷波—永善构造盆地中的永盛向斜之西翼，系一总体倾向南东的单斜构造，地层缓倾下游偏左岸，且在枢纽区存在向斜构造的阳新灰岩地层连续分布。结合阳新灰岩镜下鉴定及溶蚀性试验成果，阳新灰岩的可溶性与组成岩石的化学成分、岩石结构特征和微裂隙发育程度有关。岩石中CaO含量高、SiO2含量低的易于溶蚀；方解石含量高的岩石易于溶蚀；硅化和白云化高的岩石难于溶蚀；岩石结晶程度中等的粉—微晶灰岩较结晶程度低或高的泥晶、细晶灰岩易于溶蚀；粒屑含量比中等的灰岩较含量比偏低或偏高的灰岩易于溶蚀。在蓄水后，存在库水沿库首段经深埋阳新灰岩向下游产生岩溶渗漏的可能。

（4）控制要素。溪洛渡水电站水库渗漏控制性要素包括地质结构、岩溶发育及水文地质条件等，其水库区及枢纽区存在连续分布的阳新灰岩地层，具有可溶性，因而存在岩溶渗透通道的可能。从地质历史时期分析，在永盛向斜内阳新灰岩与玄武岩沉积间断期间古岩溶发育程度和深度不大，地表及钻孔揭示存在后期充填，因此不存在古岩溶发育的连续渗透通道。第四纪以来，本区新构造表现为强烈的抬升，上升速度不断增大，有利于岩溶发育的相对停顿期愈来愈短，现代岩溶在阳新灰岩出城中面积大、岩层产状缓的向斜周边扬起端较发育，而向斜深埋区长期处于封闭的环境，缺少岩溶发育的地质和水动力条件，为岩溶不发育区。

（5）问题综合评价与对策措施。金沙江是区域内最低侵蚀基准面，支流大致垂直主流发育，库段范围内两岸山体雄厚，邻谷河水位高于库水位。库区碳酸盐岩溶发育微弱，无大的区域性导水结构面分布，水库蓄水后不存在向邻谷产生永久性渗漏的可能。

库首豆沙溪沟一带和下游新滩、撒水坝、下河坝等地间阳新灰岩连续分布，并在岸坡一定深度内发育岩溶。库首与下河坝、撒水坝直线距离为28.5km和25km，分别位于永盛向斜的西翼和马湖向斜的东翼，分属两个相对封闭、独立的构造盆地和地下水流动系统，两地间有箐口隆起相隔，阳新灰岩下伏志留系泥页岩相对隔水层在隆起处的顶板高程高于水库正常蓄水位600.00m，志留系泥页岩构成了库首与下游下河坝、撒水坝之间的天然隔水屏障，故不存在库水向下游下河坝、撒水坝两地产生岩溶渗漏的可能性。

库首和新滩位于永盛向斜盆地的两翼，直线距离16.7km。在向斜轴部阳新灰岩埋深于河床下900m，海拔-500.00m以下，谷肩部位埋深大于1600m。区内古岩溶不发育，现代岩溶微弱。岩体在深埋区高围压状态下透水性微弱。库首与新滩各属于两个相互独立的地下水流动系统，系统间在蓄水前后均存在地下水分水岭，故也不存在向新滩产生岩溶渗漏的问题。

4.2.5.3　紫坪铺水电站

（1）工程概述。紫坪铺水电站位于岷江上游，总库容为11.12亿m3，调节库容7.74亿m3，紫坪铺水电站总装机4×190MW，年发电量34.176亿kW·h，年利用小时数4496h。是一座以灌溉和供水为主，兼有发电、防洪、环境保护、旅游等综合效益的水利工程。

（2）问题或现象表现。紫坪铺水库由岷江干流主库和支流寿溪河、龙溪河两支库组成。岷江干流自北而南流经漩口后，急剧转折流向北东，先后接纳寿溪河和龙溪河，蜿蜒曲折，再以南南东流向流入坝址区于坝址下游约2.5km处与左岸邻谷白沙河相汇合，其间库区左岸龙溪河支库与邻谷白沙河形成一河间地块。该河间地块为一呈NE—SW向展布的飞来峰构造条形山脊，地质构造复杂，出露地层为泥盆、石炭、二叠系浅海相碳酸盐岩，且受断裂切割，岩溶较发育。

（3）问题产生背景。由于紫坪铺库内左岸龙溪河流经飞来峰处的现代河水位为790.00～820.00m，邻谷白沙河流经飞来峰处的现代河水位为837.00～860.00m，分别低于水库正常蓄水位877.00m约60～90m及20～40m，水库蓄水后，库水存在经龙溪河支库沿飞来峰条形山脊碳酸盐岩地层向邻谷白沙河产生岩溶渗漏等问题。

（4）控制要素。紫坪铺水库向邻谷渗漏的主要控制因素包括地质结构、岩溶发育程度及水文地质条件等。其中龙溪河—白沙河河间地块由龙溪河、白沙河及其所加持的飞来峰条形山脊组成，地表呈现出构造侵蚀—溶蚀中山地貌特征。条件地块地层岩性组合复杂，主要由飞来峰碳酸盐岩及其底座岩体两大岩系组成，其中飞来峰碳酸盐岩自库内由SW向NE方向穿过龙溪河，河间地块条形山脊想邻谷白沙河延伸，地层岩性主要为泥盆系白云岩、白云质灰岩夹石英砂岩，石炭系厚层状灰岩、生物碎屑岩，二叠系灰岩、燧石条带灰岩等；飞来峰底座岩体为三叠系上统含煤砂页岩。根据溶蚀性试验成果，泥盆系上统、石炭系、二叠系下统、二叠系上统长兴组白云岩、白云质灰岩、灰岩及燧石条带灰岩为可溶性岩类，因此，特殊的岩性组合，导致库区龙溪河向邻谷白沙河产生水库渗漏的可能。区内地质构造包括断裂、褶皱和节理等，其不仅对岩溶的发育产生重要影响，也对水库向邻谷产生岩溶渗漏起着控制作用。

（5）问题综合评价与对策措施。紫坪铺水库左岸龙溪河支库与邻谷白沙河构成的河间地块由飞来峰碳酸盐岩组成。水库蓄水后，库水从龙溪河支库沿该河间地块向邻谷白沙河产生岩溶渗漏的可能性，主要取决于飞来峰碳酸盐岩类岩溶的发育程度，河间地块有无地下分水岭，地下分水岭分布高低，飞来峰及其底座隔水岩组的分布情况等基本条件。结合水文地质勘探及调查，飞来峰主要地质及岩溶发育特征如下：①河间地块飞来峰条形山脊为弱岩溶化区，无岩溶管道贯穿分水岭地段；②飞来峰河间地块存在较稳定的地下分水岭，地下水水位远高于水库正常蓄水位；③飞来峰底座非岩溶化含煤砂页岩在纵向上起伏，向北东方向有抬高趋势，在分水岭罗家垭口一带底座已抬高到1070.00m，高于正常蓄水位877.00m，从而使含煤砂页岩成为一道天然的隔水屏障。

综上，河间地块飞来峰水文地质、岩溶发育及地质结构等因素，飞来峰下伏基座须家河组为相对稳定的区域性隔水岩组，在分水岭一带形成了一道天然的隔水屏障，阻止了库水向邻谷白沙河的渗漏途径。