岩溶与水文地质条件在库区的应用

2.3.2.1　岩溶

库区岩溶发育主要受地层岩性与地质构造控制，与河流阶地及古河道的分布范围相关性较好。大体可分为库区上游区、中游区、坝址区及坝址下游区。

（1）库区上游区。溶洞较发育，分布有梦仙洞、凉洞、旋风洞、银洞等。溶洞全部发育在张夏组（2z）厚层鲕状灰岩中，由于其分布高程皆高于库水位，与水库渗漏无关。

（2）水库中游区。河谷两岸下部由太古界及中元古界等非岩溶化岩层组成。上部库盘由中、下寒武统馒头、毛庄、徐庄组组成。岩体中断裂与褶皱不发育，由于可溶岩与非溶岩相间迭置，且岸坡陡峭垂直渗流不畅，岩性条件和地形特征限制了岩溶的发育。

（3）坝址区。坝址至疙料滩段上部库盘主要由寒武系馒头组地层组成，该层下部为构造作用形成的拖曳褶皱层及上、下影响带，主要包括下部。在坝址区近岸及吓魂潭等处，均发现沿该层发育的溶洞及岩溶型渗流管道，为坝肩绕渗及水库可能外漏的主要通道。

（4）坝址下游区。受盘古寺断层和五庙坡断层影响，该区断层密集，岩体破碎。由碳酸盐岩构成的断层带中，断续发育有串珠状溶洞，洞径从几十厘米到数米不等，洞内无填充及地下水。这一岩溶带临近左坝肩，给水库渗漏创造了有利条件。

2.3.2.2　水文地质条件

河口村水库库区可划分为三个水文地质单元，分别为：余铁沟—老断沟连线以北的库盘单斜构造双层含（透）水层区；余铁沟—老断沟连线以南至五庙坡断层间的龟头山褶皱断裂混合透水层区；五庙坡断层以南至盘古寺断层间的断层密集带低水位区。

（1）余铁沟—老断沟连线以北的库盘单斜构造双层含（透）水层区。库区为一向北缓倾的单斜构造，出露岩层自下而上有太古界登封群变质岩、中元古界汝阳群碎屑岩、寒武系碳酸盐岩与页岩，透水层与隔水层相互成层分布，因此在河谷两岸则为双层透（含）水层与隔水层相间存在的现象。

（2）余铁沟—老断沟连线以南至五庙坡断层间的龟头山褶皱断裂混合透水层区。该区断层、褶皱发育，且有变形体、崩塌体分布，各层岩体相互交错，岩体破碎，不同地段同层岩体的透水性差异较大，双层含水层的结构被破坏，从而形成一整体的透水性较强的含水岩体。透水性具有从上而下逐渐变小，透水介质类型为碎屑岩类裂隙型含水岩组，底部为相对隔水太古界登封群变质岩及中元古界汝阳群碎屑岩。该区地下水的主要补给来源为大气降水入渗。

（3）五庙坡断层以南至盘古寺断层间的断层密集带低水位区。在坝址下游，存在一个由盘古寺断层北支（F1）为主干的断裂密集带，走向270°～300°，皆为高角度正断层，岩体破碎，沿断层带发育有溶洞，破坏了库区内双层状含水岩体的水文地质特征，成为一个统一含水体（透水体）。沿断层带形成一个近东西向的低水位区，造成河水补给地下水的反常现象。

低水位区形成原因主要为五庙坡及F1断层导致的含水层基底降低。根据有关资料分析，五庙坡断层和F1断层带本身是导水的，但在水平或岩层层面方向上是阻水的。

2.3.2.3　库区吓魂潭泉群现象研究(www.xing528.com)

库坝区基岩中，泉水露头稀少，除“河曲”下游侧出现大的泉水外，一般流量甚微，多是季节性流水。泉水中以吓魂潭泉群最为典型，且距离坝址区较近。根据前期关于吓魂潭泉水的资料，总流量达400L/s。泉群出露地层为1m4底部至1m3的构造透水层，且泉群附近岸坡岩溶较为发育。根据泉水出露的地质条件分析，认为该泉群系由上游沁河水通过下层构造透水层补给。为进一步查明吓魂潭泉群的成因及补给来源，针对吓魂潭出露泉群进行了水质分析、水文地质物探、勘探和连通试验等地质勘察工作。

1.水质分析

分别取圪料滩沁河河水和吓魂潭泉水共四组水样进行了水质分析，从水质分析结果来看，疙料滩河水和吓魂潭泉水的水质在总硬度和大部分离子成分含量上非常相近。

2.水文地质物探及勘探工作

在泉群上游疙料滩对岸布置了一条EH4大地电磁剖面，物探显示在岩体下部存在一段约400m长的电阻率低值段。后在该低阻带上部布置了钻孔ZK194，并对基岩进行了压水试验。根据岩芯来看，在馒头组下部透水层的岩溶发育以溶孔及溶隙为主。根据压水试验资料，下部透水层（在河床以下50～80m）透水率（q）一般为8～20Lu，明显高于上部岩体的透水率（一般1～3Lu），这与物探资料所反映的情况基本吻合。

3.连通试验

为进一步验证吓魂潭泉水的来源，在疙料滩—吓魂潭河曲之间进行了连通试验（图2.3-1）。

图2.3-1　连通试验位置示意图

连通试验示踪剂选用互补性较强的罗丹明B和食盐，示踪剂投放点选在物探剖面显示的极强透水点处（ZK194），接收点为吓魂潭泉群，投放点至接收点的直线距离为600～700m。

在上游圪料滩ZK194钻孔中示踪剂投入约30h后，下游吓魂潭泉水处监测到示踪剂，持续时间为12～17h，从而验证了吓魂潭泉水确实是由上游沁河河水在疙料滩处通过馒头组下部透（含）水层渗漏补给。

根据前人关于岩溶水管流场与示踪曲线的对应关系的研究成果，结合本次试验中接收点示踪剂的浓度变化曲线形态，分析渗漏通道主要为裂隙管道混合型，并以裂隙为主。

此外，通过水温测量，泉水比河水温度高10℃以上，这也从侧面反映出地下水在直线距离680m的渗段渗流过程中，经过裂隙、小溶孔错综复杂的渗漏介质使得温度得以提升。因而从实验结果分析，圪料滩至吓魂潭之间不存在大的岩溶连通管道。