水库库区渗漏的工程地质条件分析
库区渗漏分为暂时性渗漏和永久性渗漏两种。暂时性渗漏是指水库蓄水初期,因饱和库水位以下的岩土孔隙、裂隙和洞穴而暂时损失的水,这部分损失水量没有流出库区以外,对水库永久蓄水和运行没有威胁。永久性渗漏则是指库水沿某些地下渗漏通道流向库外的邻谷、洼地或坝下游的现象。这种渗漏是长期的,因而对水库蓄水效益影响极大,轻者削弱了水库调节径流的能力,重者可使水库不能蓄水而失去作用,此外还可能因大量渗漏带来其他环境地质问题。
库区永久性渗漏,必须具备适宜的地形、构造、岩性和水文地质条件。判断库区是否会发生永久渗漏,应从下述几方面进行综合分析研究。
关于水库渗漏部分可查看之前内容:常见水库渗漏途径和危害
1.地形地貌条件
山区水库若四周山体单薄,邻近又有低谷或洼地,且其底面标高低于水库正常水位,当有渗漏通道时,库水将不断地流向邻近低谷(或洼地)。邻谷切割越深,与库水位高程相差越大,渗漏的水量也就越大[下图(a)]。反之,如邻谷切割不深,谷底高程高于正常水位时,则不会产生向邻谷的渗漏[下图(b)]。
(a)建库河谷库水位高于邻谷谷底高程,产生渗漏;(b)邻谷谷底高程高于建库河谷库水位,不会渗漏;
所以,在沟谷切割密度与深度大的山区,容易具备有利于渗漏的地形条件。如库区与坝下游河道之间的单薄分水岭河湾地段,坝上、下游的支沟间单薄分水岭地段,水库一侧或两侧与邻谷有横向支流相对发育的垭口地段等。
2.岩性和地质构造条件
若水库周边分布有连续的隔水岩土层,构造封闭条件良好,则不会发生水库邻谷渗漏问题。
基岩地区可能产生大量渗漏的条件,主要是在分水岭或河湾地带有岩溶通道[下图(b)]、宽大的断层破碎带[下图(c)]、褶曲转折端部位、不整合面、层面以及某些节理发育、透水性强的岩层[下图(a)]。
此外,分水岭单薄、基岩风化壳较厚的地带,或分水岭地区有古河道或冰水沉积的卵砾石层和砂土层分布[上图(c)],也会产生严重的渗漏。在这些渗漏通道中,岩溶渗漏是值得特别重视的。
3.水文地质条件
库区地下水埋藏与运动的特点,是判断库水外渗的重要标志。
(1)分水岭地带的地下水为潜水时。根据地下水分水岭的位置或泉水在地表出露的高程与水库正常水位的关系,可以判断库水是否会向邻谷渗漏。它们的关系大致有以下几种情况。
1)建库前,地下水分水岭高于水库正常水位,则不会产生渗漏。
2)水库蓄水前,若地下水分水岭的水位低于水库正常水位,水库蓄水后是否产生渗漏则取决于下列条件:① 若地下水分水岭低于库水位不多,而河间地块宽厚,正常库水位以下没有强烈的渗漏通道存在,蓄水后由于库水的顶托作用,地下水分水岭可能升高,并高于库水位,库水将不会产生渗漏[图 (b)];② 地下水分水岭若低于库水位甚多,水库蓄水后地下水分水岭可能消失,库水将产生渗漏[图(c)]。
3)如果水库蓄水之前该河段就向邻谷渗漏,分水岭地区无地下水分水岭,则必然加剧渗漏[图 3.31(d)]。此外,如果建库前邻谷地下水流向库区河谷,河间地区无地下水分水岭,但邻谷水位低于水库正常蓄水位,则建库后水库仍将向邻谷渗漏。
总之,地下水分水岭是地形、地质构造和岩体中地下水相互作用的综合表现,是判断库区是否渗漏的直接标志,只要地下水分水岭的高程高于水库正常水位,则无论其他条件如何恶劣,均不会渗漏。