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开茂水库位于四川盆地北西侧龙门山山麓地带,库区近水平分布晚侏罗系莲花口组(J3L)地层,岩性主要以钙质胶结的砾岩与砂泥岩互层为主,砾岩中裂隙与岩溶总体较为发育。在水库蓄水后库水可能由岩体中岩溶通道发生水库渗漏,从而降低水库效益。尤其是岩溶体系管道的发育,使得水库可能发生潜在剧烈的永久性的渗漏,渗漏灾害不容小视。 本文以库区地质环境及岩溶水文地质条件为研究基础,通过现场对地表、钻孔、物探、连通试验等勘察,明确了库区岩溶发育形态、规模、空间分布及控制因素,结合库区岩溶含水岩组富水性、水化学特征、水动态变化特征等水文地质条件分析,查明了库区不同位置岩溶发育程度的差异性及渗流场特征,进一步评价了岩溶含水介质渗透性强弱及分布差异特征,对岩溶体系特征及通道分布规律做出总结,在此基础上对可能存在的不同渗漏模式和渗漏通道进行分析,再通过利用Modflow地下水模拟软件分析不同工况下地下水的流动状态、渗流场及其补径排条件,评价不同防渗帷幕深度情况下渗流场的变化及渗漏量的大小。针对以上地质及模型计算分析,提出了有针对性的防渗帷幕建议深度,最终取得的研究成果主要有以下几点: (1)库区主要含水层为钙质胶结砾石岩层,具多重介质特征,该含水岩组具有一定的富水性,其导水性受地层展布控制,岩溶地下水总体表现为顺层近水平运移。岩溶水化学类型主要以HCO3-Ca型水为主,少部分为HCO3-Ca-Mg型及HCO3-SO4-Ca型,其基本特点是:矿化度低,水化学类型单一,与沟水化学组分特征基本一致。 (2)地表分水岭地带岩溶负地形(洼地、落水洞等)最为发育,其成为库区岩溶水的主要补给区,由于坡沟距离近,沟谷切割深,地下水径流表现为近源循环特征;何家沟、沙沟坝沟和荣华寺沟为研究区局部地下水排泄基准面,地下水集中在沟内低位以泉水形式集中排泄,沟内地下水不存在深部循环联系。岩溶负地形(洼地、落水洞等)与排泄泉点动态变化较为同步,示踪剂投放与接受较为迅速,岩溶通道系统空间内较为顺畅。地下水动态则受季节性变化差异较大的大气降水控制,水位埋藏浅,径流途径短,地下水丰枯动态变化较大,属浅循环类型。库区北坡存在地下水区域较为稳定的分水岭,两岸分水岭不连续,局部存在地下水凹陷区。 (3)库区两岸岩体高程处于580m以上的多为中等-强透水,其透水性表征不均匀的特征明显,局部580m及河床以下岩体总体表现为弱透水性特征,河床基岩岩体透水性表征较为均匀,差异性较低,全部处于弱透水性范畴内。岩溶含水介质的透水性总体上具有随深度加大逐渐降低的趋势,高程低于575m,渗透率基本低于5Lu。 (4)水库北坡岩溶发育主要以浅表层发育为主,深部岩溶不发育,并存在较为高于620m连续性较好的地下水分水岭;库盆底部岩溶发育程度总体较弱,受河谷下切深度的限制及相对隔水砂泥岩阻隔,库盆地下水不存在深部循环条件。两岸岩溶强烈发育,多具有体系管道特征,体系展布受地层岩性与构造裂隙的控制,近口多位于分水岭地带,出水口位于低位沟槽内。水库蓄水后,库水会通过岩溶体系的溶管道-裂隙系统向库外渗漏,同时在部分单薄山脊及垭口也很可能发生孔隙-裂隙渗漏。 (5)模型计算结果显示,蓄水后两岸分水岭消失,库水主要从左右岸渗漏,北坡不发生渗漏。在无防渗帷幕条件下,左岸渗漏量4384.578m3/d,右岸渗漏量为4794.728 m3/d,渗漏较为严重。帷幕底界设置到高程575m,渗漏量3542.771m3/d,右岸渗漏量为4087.952m3/d,渗漏仍较为严重。帷幕底界设置到高程560m,左岸渗漏量为448.721 m3/d,右岸渗漏量为457.954m3/d,渗漏量明显降低,防渗功能较为有效。 (6)坝基防渗帷幕垂直深度以嵌入稳定泥质粉砂岩3~5m为宜,底界高程约为535~539m。对于左岸防渗,应适当规避左坝肩~王家湾岩溶体系,尤其是规模巨大的PD02-2溶洞,必要时对溶洞进行封堵。帷幕通过王家湾~丁家湾岩溶体系时,防渗帷幕底界应深入J3L2-1砂泥岩层内,底界高程约为539~553m。花碑湾岩溶体系处帷幕低界应深入J3L6砂泥岩层内,高程约为570~581m。右坝肩~松林包岩溶体系处防渗帷幕底界应深入J3L4-1砂泥岩层内,底界高程约为564m。仰板窝~邓家沟岩溶体系防渗帷幕底界应J3L4-1砂泥岩层中,底界高程约为564m。滴水崖岩~幸福水库岩溶体系防渗帷幕底界应深入J3L6砂泥岩中,底界高程约为575~595m。