摘要：本文针对岩溶峰丛地区的地质环境所造成的干旱缺水、水土流失、生态环境恶化等问题而地表和地下岩溶均极为发育，并相互连通，成为统一的、有密切水力关系的蓄水空间。在调查、分析月亮湾暗河流域水文地质条件与岩溶系统等的基本条件的基础上，本着充分利用地下地表岩溶洼地与地下洞穴空间联合成库，是岩溶地下暗河开发利用的重要方式之一。以云南省文山月亮湾暗河水库试堵工程为例，对该类型地下暗河的开发利用经验进行初步总结，为岩溶地区同类岩溶水系统的开发利用提供参考。
关键词：岩溶峰丛；暗河；联合水库
引言
当人类进入21世纪，意识到淡水资源已不是一般性的资源而是一种战略资源，合理开发利用水资源，与经济、社会发展相和谐，实现真正的可持续发展，值得人们高度重视、深思和深入研究的重大问题。习近平在中国共产党第十九次全国代表大会上作报告《决胜全面建成小康社会 夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利》中指出，加快生态文明体制改革，加大生态系统保护力度，开展国土绿化行动，推进荒漠化、石漠化、水土流失综合治理，强化湿地保护和恢复，加强地质灾害防治。建设美丽中国，我们要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化，既要创造更多物资财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要，也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要。
1 月亮湾暗河水库工程概况
月亮湾暗河流域位于文山城区盘龙河上游左岸，属红河流域泸江水系，盘龙河的一级支流。暗河控制径流面积323平方千米，由北往南汇集，多年平均来水量1.61亿立方米，整条暗河沿途均位于地下，出口与盘龙河交汇处低于盘龙河枯季水位以下约8米。水库为封堵盘龙河左岸天生桥村处暗河出口，抬高地下水位，使地下河通过与地表相连通的通道流入地表山凹形成的混合型水库发电。地理位置为：东经104°10′19″，北纬23°26′49″，位置距文平公路约1千米，距北环城公路约3千米，距州委、州政府办公区约4千米。
月亮湾暗河是盘龙河流域的四大暗河之一，另外文山州的白石岩、九股水及鱼塘暗河已作为水电开发利用。本工程拟装机10MW，电站工程为小（1）型，保证出力1.8MW，年平均发电量4182万kW.h，设备利用小时数4182h。
2 水文地质条件
2.1工程流域概况、气象及水文
月亮湾暗河流域呈长条形，流域长36.5km，流域平均宽度8.85km，流域形状系数0.242。汇流区内均为岩溶发育的低山丘陵地貌，无地表河流，多年平均降雨量约1000mm，暗河补给区发育于文山环状巨型构造北边，属于裸家邑~旧莫复向斜南端核部，向斜近南北向展布，其溶蚀通道随向斜轴部近南北向发育。暗河补给区边界：东部以者五舍、冷水沟出露T1f碎屑岩为相对隔水层；西部出露T1f碎屑岩为相对隔水层；南部塘子边，天生桥北部碎屑岩为相对隔水层。
向斜核部为T2g、T1y碳酸岩组成，向斜核部发育断层受构造影响，岩溶发育，岩溶洼地，溶洞、溶蚀漏斗及溶蚀裂隙等。流域区域地表水入渗补给地下水，地下水受向斜东、南、西部的相对隔水层阻隔，由北向南径流，在大洼地，塘子边穿越相对隔水层向盘龙河排泄，形成月亮湾暗河。多年平均来水量为5.1m3/s。
2.2库区工程地质条件
2.2.1地形地貌及物理地质现象
水库汇水区属高中山侵蚀、溶蚀地貌，海拔高程一般在1326～1790m之间，地貌类型主要为构造侵蚀地貌和岩溶地貌：构造侵蚀地貌分布于水库径流区东西两侧分水岭一带，出露宽度一般100～1000m不等，山顶浑园，地形坡度20～35°，山体高程1450～1790m，地形相对完整，局部受断裂切割错开，连续性稍差。岩溶地貌为库区的主要地貌形态，其组合地貌形态又可划分为溶丘洼地和峰从谷地等地貌类型，地表个体岩溶形态主要有漏斗、洼地、落水洞、溶井、天窗、溶洞、溶峰、溶丘等。水库区自北向南岩溶洼地、落水洞等逐渐变低，南部相对较低的岩溶洼地主要分布于白革龙南西方向及大洼地、塘子边等一带，海拔高程一般在1326～1370m之间。
区内不良物理地质现象表现为岩溶塌陷所形成的漏斗、落水洞和崩塌等，无大的滑坡、泥石流等分布。
2.2.2 地层岩性
水库汇水区及附近出露地层有寒武系上统博菜田组（∈3b）、奥陶系下统红花园组（O1hn）、泥盆系下统坡脚组（D1p）、芭蕉箐组（D1b）、中统古木组（D2g）、东岗岭组（D2d）、上统（D3）、石炭系上中下统（C）、二叠系下统栖霞茅口组（P1）、上统龙潭组（P2l）、三叠系下统飞仙关组（T1f）、永宁镇组（T1y）、中统个旧组（T2g）、法郎组（T2f）和第三系下统砚山组（Ey）、上统花枝格组（Nh）及第四系（Q），岩性主要为灰岩、生物碎屑灰岩、白云岩、白云质灰岩、泥质条带灰岩和泥质粉砂岩、粉砂质页岩、粉砂岩、砾岩、泥岩及粘土、亚粘土、碎石质土、砂卵砾石等。
碳酸盐岩（弱风化）：天然容重（γ）=2.65～2.71g/cm3，单轴干抗压强度=60～75Mpa，单轴湿抗压强度=45～55Mpa，软化系数（Kd）=0.7～0.8，动弹模（Ed）=1.0～1.5×104 Mpa，动泊松比（μ）=0.27～0.28，允许承载力［R］=1.5～2.5MPa。抗剪断摩擦系数（f′）=0.8～1.0，抗剪断凝聚力（c′）=0.7～0.9Mpa。
弱风化碎屑岩：天然容重（γ）=2.6～2.7g/cm3，单轴抗压强度（干）=25～40MPa，单轴饱和抗压强度（湿）=15～23MPa，软化系数（Kd）=0.6～0.65，动弹模（Ed）=0.3～0.7×104 Mpa，动泊松比（μ）=0.26～0.28，允许承载力［R］=1.8～2.2MPa，抗剪断摩擦系数（f′）=0.6～0.8，抗剪断凝聚力（c′）=0.6～0.8MPa。
强风化碎屑岩：天然容重（γ）=2.3～2.5g/cm3，单轴抗压强度（干）=10～15MPa，单轴饱和抗压强度（湿）=5～10MPa，软化系数（Kd）=0.5～0.6，动泊松比（μ）=0.3～0.4，抗剪断摩擦系数（f′）=0.4～0.55，抗剪断凝聚力（c′）＜0.1MPa，抗剪摩擦系数（f）=0.3～0.4，变形模量（E0）=0.4～0.6GPa，允许承载力［R］=0.6～0.8MPa。
全风化碎屑岩：天然容重（γ）=1.8～2.1g/cm3，（φ）值=28～30°，（c）值=5～15kpa，允许承载力［R］=0.25～0.35MPa。
断层破碎带：天然容重（γ）=2.3～2.5g/cm3，（φ）值=23～30°，（c）值=0～2kpa，允许承载力［R］=0.25～0.45MPa。
第四系残坡积：天然容重（γ）=1.7～1.9g/cm3，（φ）值=20～25°，（c）值=17～25kpa，允许承载力［R］=0.13～0.16MPa。
第四系冲洪积：天然容重（γ）=1.9～2.0g/cm3，（φ）值=25～30°，（c）值=0～5kpa，允许承载力［R］=0.2～0.3MPa。
2.2.3地质构造
库区位于文山巨型环状旋扭构造文山～裸家邑～秉烈大法白一线西端，裸家邑～旧莫复式向斜南端核部，文麻大断裂带北西盘，库区地质构造较为复杂。老鹰窝弧形构造主要由多条断层和老鹰窝向斜组成。其中对库区有较大影响的褶皱和断裂主要有老鹰窝向斜和F2、F9、F12等断裂。
老鹰窝向斜分布在暗河水库库盆区，轴向呈北东，轴长约18Km，东西宽8～12Km，轴部地层主要为T1y泥质灰岩、白云岩，两翼及南部分别为T1y泥质白云岩，T1f砂页岩，P2l硅质、炭质灰岩、砂页岩、铝土岩，C2w灰岩，C1d白云岩等，整个向斜构造形成一个区域地下水的补给、径流、排泄系统，具有独立的水文地质单元，向斜中、北部广大区域属地下水的补给径流区，南部天生桥暗河出口是地下水集中排泄区，P2l、T1f砂页岩的隔水作用使向东西两侧及南部形成天然的隔水边界，自然形成的地下分水岭。该向斜构造直接控制着该区域地下水的补给、径流、蓄存、排泄条件，对月亮湾复合型暗河水库的建设起到了决定性的作用。受断裂切割破坏，向斜局部完整性较差，如龙潭寨～塘子边一带呈弧形分布的碎屑岩相对隔水层多被断裂等切割破坏，形成地下水排泄通道。
F2断裂位于副坝1与副坝2之间，断裂延伸长2.4Km，走向10～30°，倾向280～300°，倾角50～60°，断层破碎带宽度20～30m，沿断层走向岩体破碎，节理裂隙发育，岩层产状紊乱，有岩溶洼地、漏斗呈串珠状排列，有结构松散的断层角砾岩存在，为张性断裂，属于透水断裂。
F9断裂位于副坝2～者五舍一线，断裂延伸长8.4Km，走向50～70°，倾向140～160°，倾角50～70°，断层破碎带宽度30～60m，沿断层走向岩体破碎，节理裂隙发育，岩层产状紊乱，有岩溶洼地、漏斗呈串珠状排列，见断层泥、断层角砾等构造形迹，为压扭性断裂，属于透水断裂。
F12断裂位于库盆区中部～副坝1右岸一线，断裂延伸长2.1Km，走向北西320°～340°，倾向南西220～240°，倾角60°～70°，断层破碎带宽度20～30m，沿断层走向岩体破碎，节理裂隙发育，软质岩层发生弯曲、褶皱、钻孔揭露断层泥、断层角砾等构造形迹，有岩溶洼地、漏斗呈串珠状排列，为压扭性断裂，该断层为导水断层。
2.2.4水文地质
月亮湾暗河受地形地貌、地层岩性和断裂等的控制，形成一个相对独立完整的水文地质单元。该水文地质单元主要属向斜构造，由碳酸盐岩含透水层和碎屑岩相对隔水层组成，地下水类型以岩溶水为主，其次为基岩裂隙水和孔隙水。
根据地形条件、地质构造初步分析认为：大气降水渗入补给地下后，地下水因受向斜东、西部相对隔水层阻隔，主要沿向斜轴部由北向南径流，在白石岩～大洼地、塘子边附近等一带汇集，由于该区碎屑岩厚度不大，且位于文山巨型环状旋扭构造、文麻断裂带，老鹰窝弧形构造的交接复合部位，受构造（断裂、褶皱）的影响，岩层扭曲破碎，节理裂隙发育，并在地下水的长期侵蚀、溶蚀作用下，地下水切穿了塘子边一带碎屑岩相对隔水层，形成了向盘龙河方向多处排泄的现象。现月亮湾暗河系统地下水排泄点主要有月亮湖暗河、1#泉点（月亮湖暗河～龙潭寨大坝之间的岩溶泉）。
两大出露位置相距较近，均分布于文山盘龙河天生桥下游左岸约0.2～1.5km的范围内。（1）月亮湾暗河位于盘龙河天生桥下游左岸约200m处，暗河于河水面以下出露，出露高程低于盘龙河水面约8m，高程在1260.0m附近。经过后期的地质勘探工作暗河出口和大洼地的连接走向已基本查清楚。（2）1#泉点位于月亮湖暗河下游约1000m处盘龙河左岸，泉点于河水面以下出露，泉点流量约230L/s，经过后期的地质勘探工作已查找到漏水的断层位置。
2.3库区工程地质评价
2.3.1水库渗漏
库区主要由灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩等碳酸盐岩组成，东西两侧分水岭区主要为泥岩、泥质粉砂岩等碎屑岩相对隔水层等组成。因地下水受向斜东、西部相对隔水层阻隔，地下水主要沿向斜轴部由北向南径流，在库首白石岩～大洼地、塘子边等一带汇集，由于库首一带碎屑岩厚度不大，同时受断裂、褶皱构造的影响，岩层扭曲破碎，节理裂隙发育，在地下水的长期侵蚀、溶蚀作用下，地下水切穿了塘子边、大洼地一带碎屑岩相对隔水层向盘龙河方向排泄，形成了月亮湖暗河、1#泉点两条相邻的暗河通道。
两条相邻的暗河通道相距较近，在自然状况下为独立的地下水排泄管道，但在月亮湖暗河地下库水位抬高的情况下，库水存在向1#泉点和会有新的漏水点出现的可能。
前期第四次试蓄水渗漏观测资料，1#泉点在试蓄水期间，当库水位上升20m时，1#泉点渗漏水变浑，水量并开始增大，当大洼地库水位为1354.3m高程时，1#泉点渗漏量达到750 L/s。
2.3.2库岸和库区稳定
库岸山体主要由第四系砂卵砾石、碎石质土，T1y灰岩、泥质条带灰岩、T1f泥质粉砂岩、粉砂质页岩和硅质岩、泥岩、泥质灰岩、粉砂岩、铝土岩及C2w生物碎屑灰岩、白云岩等组成，库岸山体基岩碳酸盐岩（生物碎屑灰岩、白云岩、灰岩、泥质条带灰岩）以弱风化为主，岩质中等坚硬～坚硬，山体雄厚，水库边到山体另一边临空面最短距离也达到500余米。库岸地形总体缓～陡，地形坡度一般20～40°，局部见陡崖。据调查，库岸无大的滑坡和坍岸等不良物理地质现象，自然边坡基本稳定～稳定。
库区基岩多裸露，基岩主要由灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩等碳酸盐岩组成，地形地貌较为复杂，地表以峰丛洼地、溶丘洼地地貌为主，岩溶洼地、漏斗等星罗棋布，地面高程一般在1350m以上，岩溶洼地及漏斗内零星有第四系松散堆积物覆盖，覆盖层厚一般0～5m。当库水位升高时，在地下径流的运移下，岩溶洼地覆盖层易形成架空，会出现岩溶塌陷现象。
2.3.3水库隔水层
水库隔水层的厚度大小、完整性和连续性符合要求，隔水层T1f暗紫色薄层泥质粉砂岩、粉砂质页岩夹深灰色薄层至厚层状泥质灰岩，厚度为23-248米，P2l硅质岩、泥灰岩、粉砂岩、铝土岩，厚度为32-266米，隔水层是完整性好且连续性好，只有在暗河河道处和1#泉点断层处出现断裂被暗河水击穿。在地质资料中显示，水库库区为向斜构造，这种构造在地质中是非常适合储水的地质构造。
2.3.4水库浸（淹）没
库区地表主要为峰丛洼地、溶丘洼地地貌，地面高程一般1326～1370米，坡面地形起伏较大，第四系松散堆积物覆盖层分布零星，厚度较薄，基岩多裸露，洼地及漏斗内多为耕地，地表水及地下水排泄基本通畅，水库蓄水无浸没问题。正常库水位1420m高程时，库区影响范围内无工矿企业和文物古迹，但库底和库周边有铝土矿，水库存在淹没问题。
3 暗河封堵和防渗处理方案
3.1根据本工程岩溶地质条件和国内岩溶水库防渗处理工程经验，首部枢纽区地形地貌、地层岩性和地质构造较为简单。堵洞体暗河围岩为C2w生物碎屑灰岩和白云岩，岩体层状结构和块状结构，岩体完整性较好，承载能力高，属中等坚硬～坚硬工程地质岩组，暗河稳定性较好。采用泵送混凝土封堵暗河主河道和帷幕灌浆对周边裂缝封堵防渗处理的方法。灌浆位上层灌浆廊道平行于下层灌浆廊道布置于下层灌浆廊道上部偏上游侧布置单排帷幕灌浆孔，孔距2.5m，孔深65m，灌浆范围100m，帷幕灌浆压力1～2MPa，高程1320m以上防渗帷幕灌浆标准为q≤5Lu，以下为q≤3Lu，上下层帷幕搭接长度为10m。下层灌浆廊道横穿溶洞布置于上下游围堰廊道之间，灌浆廊道布置单排帷幕灌浆孔，孔距2.5m，孔深65m，灌浆范围100m，帷幕灌浆压力2～2.5MPa，防渗帷幕灌浆标准为q≤3Lu。
3.2暗河支流（1#泉）采用细石混凝土对大孔隙、大裂缝封堵，帷幕灌浆对周边裂缝封堵防渗处理的方法。技术要求同暗河主河道一样，
4 结语
经过暗河的封堵和灌浆处理后，月亮湾暗河试蓄水高度分别为，1号水库洼塘处高程1354米（水深35米），2号库塘子边村后1369米（水深14米）和1381.7米（水深7米）（注：以暗河出口高程为1270米），达到设计要求。
前期试验成功后，因本项目距离文山城区近，根据后期的方案设想，在水文和地质等基础条件满足的情况下，有关方面要求变更资源开发方案，蓄水高程为1420米，水库库容初步估计9108万m3，水库为中型，水面面积4.5平方公里。项目区所处，交通便利，随着该项目的建设和文山城市的发展，项目将融入文山市区内，区位优势和环境资源优势明显，能够最大限度利用好“山、水、路、树、房”五种元素，把“好山、好水、好风光”融入城市，进一步丰富和彰显“绿色、高端、和谐、宜居”城市发展理念。喀斯特山水民族生态文化旅游开发潜力巨大，并且该项目的开发建设，可使石漠化的地区变成山川秀美的水利风景区，对改善文山城区气候及居住环境，提升文山城市品位和形象，促进旅游文化资源开发，推动文山新型绿色环保城镇建设等方面具有现实意义。
参考文献：
[1]云南省地质局第二区域地质调查队编制的文山州1：20万《地质矿产普查报告》、文山幅1：20万《区域水文地质普查报告》.
[2]云南地质工程勘察设计研究院编制的《云南省文山市月亮湖暗河勘察报告》，《文山市月亮湖水库试堵工程地质钻探勘察报告》，《文山市月亮湖水库帷幕灌浆试验、暗河勘查阶段报告》.
论文作者:张世瑞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/28
标签：岩溶论文; 洼地论文; 向斜论文; 文山论文; 暗河论文; 水层论文; 月亮论文; 《基层建设》2018年第3期论文;