理论教育 水库渗漏条件分析|水利水电工程地质技术分享

水库渗漏条件分析|水利水电工程地质技术分享

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:对水库渗漏条件的分析,是进行水库渗漏工程地质研究的基础工作,这方面的内容主要包括地形地貌、岩性、地质结构和水文地质条件等。判定水库是否会产生永久性渗漏,还必须研究水文地质条件。

水库渗漏条件分析|水利水电工程地质技术分享

对水库渗漏条件的分析,是进行水库渗漏工程地质研究的基础工作,这方面的内容主要包括地形地貌、岩性、地质结构和水文地质条件等。

7.1.2.1 地形地貌条件

地形地貌具下列情形,有可能产生水库渗漏:

(1)水库下游有较大的河湾。

(2)水库的两侧或一侧有低于水库的河谷或洼地。

(3)水库下游河谷纵剖面上存在纵向裂点,如断层破碎带等。

水库附近沟谷切割的深度和密度对水库渗漏至关重要。当相邻沟谷切割甚深,低于库水位,并且与水库间的分水岭比较单薄时,由于渗透途径短,水力梯度大,有利于库水渗漏。特别是在库周水文网切割密度和深度大的山区,容易产生水库渗漏。当分水岭很宽、邻谷高于库水位时,则不会产生库水向邻谷的渗漏。有时虽分水岭较宽,但由于水库回水范围内河流支流(沟谷)发育,将某段分水岭切割得比较单薄,亦可能形成渗漏地段。

山区或平原河流均可形成急剧弯转的河曲,若在河湾地段筑坝,就会在库区与坝下游河流之间形成单薄的河间地块,此时上下游之间水力梯度大,应特别注意库水向下游河道的渗漏问题。

河流多次改道变迁形成的古河道若通向库外,库水就会沿着古河床堆积物的渗漏通道流失。如果古河道与邻谷或坝下游河道相连,则库水将沿之漏失。

7.1.2.2 岩性条件

库区地层的岩土性质和地质结构决定了渗透介质的透水性能。渗透性强烈的岩土体和构造破碎带构成水库的渗漏通道。就岩土性质来说,对水库渗漏有重大意义的是碳酸盐岩和未胶结的砂卵(砾)石层。

碳酸盐岩的岩溶洞穴和暗河若与库外相通,能形成集中渗漏带或管道渗漏带,这是最严重的渗漏通道。猫跳河四级电站水库左岸即为典型的实例(见图6-17)。当水库区强岩溶化的碳酸盐岩底部无隔水层分布,或虽有隔水层存在,但其埋藏很深或封闭条件很差时,就有可能通过分水岭向邻谷、河谷下游或远处低洼排泄区等多种途径发生渗漏。当然,强岩溶化地区不一定都会发生严重的渗漏,要作具体的分析,其关键是研究河谷地段的岩溶化程度以及隔水层和相对隔水层的分布情况。如果近期地壳强烈上升,河床以下岩溶化反而较弱,则有利于建库。在岩溶化强烈的地区建库,应充分利用相对隔水层的隔水作用。

必须指出,即使是碳酸盐岩层,因岩性和构造影响程度的不同,其岩溶发育和透水性差别也很大。如华北碳酸盐岩层岩溶比较发育的仅是寒武系中、上统上部的张夏组与凤山组以及奥陶系中统上、下马家沟组的二、三段,中强岩溶化层只占寒武、奥陶系总厚度(379~2271m)的14%~15%。

砂卵(砾)石层往往是冲积形成的,当其厚度大且透水性强烈时,能组成强渗漏通道。在山区河流分水岭的局部低洼地段或丘陵、平原河流的河间地段,常常有古河道分布,所以研究砂卵(砾)石层的渗漏通道需结合河谷发育历史来考虑。

总之,关于地层岩性,首先要明确库区是否存在可能构成大量渗漏的岩层,继而了解是否有可起阻隔作用的相对隔水层存在。如黄河中上游的李家峡(变质岩)、龙羊峡(岩浆岩)、黑山峡小观音与大柳树(变质岩)等水电站库区岩性条件好,即无渗漏问题。对于碳酸盐岩库区,如三峡库区香溪至庙河16km的灰岩峡谷段是唯一的可疑地段,但其两岸有多层隔水层封闭,故而判断不致漏水。

7.1.2.3 地质结构条件

地质结构对水库渗漏的影响也是重大的。当宽大而胶结较差的断层破碎带切过分水岭通向邻谷时,就有可能形成集中渗漏通道,使库水向邻谷渗漏。若河谷地段有强岩溶化地层与隔水层分布时,不同的构造条件对水库渗漏的作用不同。纵向河谷向斜构造一般不会发生水库渗漏(图6-18)。而纵谷背斜构造,库水则有可能向邻谷渗漏[图6-19(a)]。当岩层倾角较大时,无论向斜谷或背斜谷,水库渗漏的可能性均会减小[图6-19(b)]。当纵谷断层切断渗漏通道时,往往对防渗有利(图6-21中a点)。当横向河谷透水层的一端在库区内出露时,库水将会向下游或远处排泄区渗漏(图6-20)。(www.daowen.com)

7.1.2.4 水文地质条件

上述的地形地貌、岩性及地质结构条件是决定水库渗漏的必要条件,而不是充分条件。判定水库是否会产生永久性渗漏,还必须研究水文地质条件。在预测水库是否会发生渗漏时,查清库周是否有地下分水岭以及分水岭的高程与库水位的关系最为重要。如果地表分水岭的两侧均有潜水补给的泉时,必定存在地下分水岭。非岩溶地区的河间地块一般都存在地下分水岭,而且与地表分水岭的位置经常是一致的;岩溶地区的地下分水岭则经常与地表分水岭不一致,甚至根本就不存在地下分水岭。

根据有河谷地下水动力条件,可以把河流划分为以下几种类型:

(1)补给型。河谷两侧均存在地下水分水岭,两侧地下水补给河水。

(2)补排型。河谷一侧存在地下水分水岭,地下水补给河水,另一侧无地下水分水岭,河水补给地下水。

(3)排泄型。河谷两侧均无地下水分水岭,河水补给两侧的地下水。

(4)悬托型。河谷为悬托河,河水补给地下水。

对于第1种类型,水库蓄水后可能渗漏,也可能不发生渗漏;对于后3种类型,水库蓄水后肯定会发生渗漏。

因此,可以根据有无地下分水岭以及地下分水岭的高程与水库正常高水位之间的关系,来判断库水向邻谷渗漏的可能性。

(1)地下分水岭高于水库正常高水位,不会发生渗漏[图7-5(a)]。

(2)地下分水岭低于水库正常高水位,有可能发生渗漏[图7-5(b)]。

(3)蓄水前即向邻谷渗漏,无地下分水岭,蓄水后渗漏将会严重[图7-5(c)]。

(4)蓄水前邻谷向库区河流渗漏,无地下分水岭,但邻谷水位低于水库正常高水位,蓄水后仍有可能发生渗漏[图7-5(d)]。若邻谷水位高于水库正常高水位,则蓄水后不会发生渗漏[图7-5(e)]。

图7-5 水库水位与邻谷水位对渗漏的影响示意图

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