近坝库岸渗漏问题评价及优化措施建议

2.4.9.1　右岸绕坝渗漏

1.水文地质条件

右岸为双层透含水层与隔水层相间存在。上层透水层分布在库水位以上，对右坝肩水库渗漏没有影响。寒武系馒头组下部构造透水层，主要包括下部约10m，是坝肩绕渗的主要通道。其上为馒头组上部地层，其下为中元古界汝阳群（Pt2r），渗透系数仅为透水层的十分之一，可视为相对不透水的顶、底板。

水库蓄水后，径流带大部分属于层间承压性的渗流形式，而下游出溢段为潜流渗流形式。其渗流途径，一种可能是绕坝肩呈半圆弧形向下游坝后河谷排泄，另一种可能是上游呈弧形，下游呈直线向余铁沟方向排泄。经过比较，当其他条件不变的情况下，前者平均坡降为0.129，后者为0.09，可见渗漏量最大的属前者，所以，以此进行计算。

2.渗漏量估算

计算平均单宽流量q=82.9m2/d，绕坝渗流带宽度按200m考虑，总渗漏量：Q近岸=605万m3/a，考虑前述章节远岸区的渗漏量，右岸总的渗漏量为1022.3万m3/a。

2.4.9.2　河床坝基渗漏

按河床砂卵石层基础防渗、基岩不防渗的条件考虑。

坝体防渗为混凝土面板防渗。坝下基础岩层透水性，河床砂卵石渗透系数K等于40～60m/d，浅层风化基岩渗透系数K=4.2m/d，深层基岩渗透系数K＜0.01m/d。从三者关系比较，可视河床砂卵石层K为∞，深部基岩为隔水垫层，浅部风化基岩为主要透水层。渗流的形式，基本上属于隔水层深度有限的坝下渗流。主要是通过浅层风化基岩自上游向下游绕基础砂卵石防渗墙底界渗流。

计算河床坝基单宽渗漏量为411.22m2/d。河床坝基长度约130m，计算时考虑到河床两侧岩体受风化卸荷作用影响较大，在紧邻河床部位的两侧岩体也存在着同样的坝基渗漏问题，因此，将计算长度适当延长取150m。计算坝基总渗漏量为2251万m3/a。

2.4.9.3　左岸绕坝渗漏

根据左岸地下水分布及岩层透水性的分布特点，渗漏途径主要是自库岸向F6、F7、F8断层带及其以南基岩低水位区渗漏，渗漏方向为SW187°，其宽度范围为从坝肩至老断沟ZK130钻孔，即主要的防渗范围。为此，选择从坝肩-老断沟之间近南北向的7条剖面线，对每条剖面的强透水岩体（q≥100Lu）和中等透水岩体（10Lu≤q＜100Lu）的厚度、底板高程分布等进行统计，将其概化为剖面单宽渗漏计算。

计算得到单宽渗漏量q=178.2m2/d，渗漏带宽度为坝肩至老断沟约1100m，则左岸坝肩总的渗流量为7154.9万m3/a。

左岸的总渗漏量为老断沟—谢庄岸坡向山口河、五庙坡断层及左坝肩绕坝以上三地段的渗漏量总和，总渗漏量估算为Q左岸=7653.3万m3/a。

2.4.9.4　近坝渗漏总量及性质

根据前述的计算，在不考虑河床砂卵石层渗漏的条件下，左岸、右岸和坝基处的库坝区渗漏总量为10926万m3/a，即3.47m3/s。计算渗漏量占沁河多年平均流量（34.89m3/s）的10%，占总库容的34.48%，属于严重渗漏。

可以看出，左岸的渗漏量最大，主要集中在坝肩～老断沟向五庙坡断层带渗漏，仅该渗漏段渗漏量占了全部渗漏量的65.5%，其次是河床坝基区渗漏量较大，占全部渗漏量的20.6%，右岸的渗漏量最小，仅占了全部渗漏量的9.4%，从右岸的渗流量上来看，近岸最大，中远岸次之，远岸最小，表明渗漏量随着远离河岸逐渐减小。综上所述，防渗的重点应在左岸的龟头山坝肩～老断沟段、坝基以及右岸的近岸区。

需要特别指出，两岸主要透水岩体寒武系（1m）岩组下部岩层，岩体破碎、松弛、透水性强，局部有可能出现渗透管道流的形式。它带来的后果，一方面是加大无可估量的渗漏，另一方面任其发展下去，将可能对严重破碎岩体造成渗透冲刷破坏，影响坝肩的稳定。因此为了安全起见，必须对此加强防渗措施，以避免管道流的发生。(www.xing528.com)

2.4.9.5　防渗帷幕的设置

根据库坝区渗漏条件的分析，防渗帷幕线分为右岸、河床及左岸三个部位，结合各部位不同水文地质条件的特点，对防渗线路选择和帷幕边界条件的确定。

1.右岸防渗帷幕的设置

右岸为一基岩谷坡地形，构造条件为一倾向NNW～NNE，倾角3°～10°的单斜岩层。透水性受岩性控制，主要强透水层为岩层，其余皆相对微弱。

根据岩溶的发育规律及钻孔压水试验资料，岩层的透水性总的趋势是，近岸边的透水性强，远岸边的透水性弱。根据透水性的变化和1m3岩溶的发育情况，大致分区为：从岸边到ZK154钻孔段为透水性较强的近岸区；ZK154钻孔以远为透水性弱的远岸区。建库后，库水水通过透水层呈承压式向下游绕渗。由于透水层1m3近岸区岩溶发育，为防止集中渗流，应采取有效防渗措施进行帷幕灌浆处理。

根据主要透水层分布的位置集中在近岸区，因此帷幕的设防，也应针对于此。根据岩层走向和构造线方向以及地形条件，经与水工设计结合，选择右岸防渗帷幕线方向与坝轴线一致。防渗帷幕底部界线按岩层透水率q小于3.0Lu控制，并进入非可溶岩地层。

ZK154钻孔以远的远岸区因透水性有普遍减弱趋势，渗漏量不大，不再进行全面帷幕防渗。但在后期应设置专门的水位监测孔对地下水位进行监测，对渗漏情况进行监测。

据此，右岸防渗帷幕起点在距坝轴线右端的钻孔ZK154附近，沿坝轴线方向，长度210m，至钻孔ZK166附近与坝基防渗帷幕相接，底线高程160.00～195.00m左右。

2.坝基防渗措施的设置

覆盖层以下基岩河谷，近似V形，由太古界登封群岩性组成，岩体完整性较好。主要强透水层为基岩面以下10～20m的浅部风化层，其下为微风化基岩，透水性微弱。河床覆盖层一般厚度30m左右，最大厚度41.87m，介质条件较为复杂，基本上属于孔隙状透水性不均的强透水层。

坝基覆盖层中宜采用混凝土防渗墙防渗，坝基覆盖层下的基岩由于风化卸荷影响，基岩上部透水性强，应设置墙下防渗帷幕。混凝土防渗墙轴线平行于坝轴线布置。防渗帷幕底界线按岩层透水率q＜3.0Lu控制，由于风化基岩的分布和厚度变化较大，将其自左至右划为3段：左岸与左岸帷幕相接沿趾板线逐渐降低，由高程230.00m逐渐降至河床深槽的110.00m高程，过深槽后沿趾板线逐渐升高至160.00m高程与右岸灌浆帷幕相接。

3.左岸防渗帷幕的设置

左岸坝肩为一岸边基岩谷坡地形，发育有古滑坡体（delQ3）和古崩塌体（colQ3），基本处于龟头山褶皱断裂发育区内，构造条件极为复杂，小断层、褶皱等极为发育，地层凌乱，岩体破碎，透水性强，且距离五庙坡断层带较近，是库水渗漏的主要部位。主要透水层为寒武系馒头组的地层，由于构造作用，岩体破碎，溶蚀架空现象发育，属强、极强透水岩体，以下的中元古界汝阳群（Pt2r）、太古界登封群（Ard）岩组随深度的增加透水性逐渐变小。

由于坝址左岸自老断沟以下山体单薄，且构造发育，老断沟至左坝肩存在渗漏问题，因此，左岸防渗帷幕线的设置应近似平行河岸，且在五庙坡断层带以北，并结合溢洪道闸室及泄洪洞进口。左岸防渗帷幕线西端接坝基防渗帷幕线，帷幕线向东经过溢洪道闸室段，于五庙坡断带以北向东延伸，过ZK130钻孔，向东北方向跨越老断沟约200m，止于单斜构造区。根据岩层透水性分布情况，建议采取如下措施：

（1）帷幕在未过老断沟（ZK130）之前帷幕底部界线按岩层透水率q＜3.0Lu考虑，深度应进入Pt2r地层之下，并避免穿越五庙坡断层；考虑到帷幕经过区断层发育，单排防渗帷幕可靠性低，应加强防渗措施。

（2）帷幕穿越老断沟进入单斜构造区段，考虑到该段内构造相对简单，因远离坝段，防渗底界线可按q＜5.0Lu考虑，帷幕深度尽量进入元古界汝阳群地层之下。