广西某排泥库与布见水库联系研究

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摘要：广西是我国岩溶发育分布的主要地区之一，地下水运移复杂。广西某排泥库建于峰丛洼地之上，由于堆场选址与平果县主要生活用水取水点布见水库距离较近，若二者存在联系，后期排泥库使用过程中发生渗漏，将直接影响到布见水库。本文通过对区域地质条件分析及采用多元地下水示踪试验方式，对广西某排泥库与布见水库联系进行研究，确定二者无关联，保证排泥库的顺利施工。

关键词：岩溶；排泥库；地下水；示踪试验；示踪剂

1.前言

广西某排泥库库区底部地势较平坦，四周为岩溶山峰，并由岩溶山峰隔成的狭口天然将该库分为三个岩溶洼地。库区汇水面积3.08 km2，总库容8010万m3，有效库容6969万m3，库底洼地最底标高320m，最终堆积标高为420m，其矿泥最大堆深为100m，库等级为二级库；为目前我国在灰岩地区兴建的沟谷型排泥库中库容最大的排泥库。

布见水库库底标高220m左右，总库容4095万m3，有效库容2824万m3，多年平均来水量为12620.4万m3。是一座以灌溉为主，集防洪、发电、供水、养殖等于一体的综合水利工程。目前为平果县居民生活和工业生产用水的重要水源。

针对排泥库使用后，可能因渗漏影响布见水库使用而展开了二者连通性的研究工作，旨在查明排泥库与布见水库水力联系，为排泥库选址的合理性提供理论依据。

2.区域地质分析

本区位于广西山字型构造前弧西翼外缘的右江复向斜东南部，经历了多次构造活动，形成了一系列褶皱及断裂，构成了区内总体为北西～南东向构造线。主要有果化复向斜、那豆背斜、太平向斜和右江大断裂，并有一系列派生或次生的褶皱、断裂等。区内制约岩溶发育的主要结构面可分为两组，一组是平行区域构造线（NW-SE）的结构面，包括层面、断层面、平行断层的结构面等；另一组是垂直区域构造线（NW-SE）的横断层面，平行横断层的节理面等，岩溶发育形态主要沿上述结构面分布。

新构造运动是岩溶作用的内力，它控制着溶蚀基准面的变化。地壳长时期的稳定使岩溶化作用逐渐由垂直方向为主的溶蚀转向以水平方向的溶蚀为主，而地壳的隆起上升使岩溶化作用又转向垂直方向为主。据前人研究，本研究区域的新构造运动的特点是从晚第三纪以来一直处于间歇性的上升运动中，从而使岩溶发育呈现出明显的阶段性。亦即岩溶发育呈现浅部岩溶发育为主，深部岩溶发育甚微的特点，而在发育模式上呈现“阶梯”式坎状：在相对平坦的洼地内以的落水洞、垂直裂隙为主，在分水岭底部形成水平向复杂的裂隙通道。

区域工程地质测绘表明，研究区域出露有两类不同性质的岩性：一类为碳酸盐类岩石，包括各种灰岩，因其经受长期的地质作用和溶蚀作用，致使岩溶发育，而构成本区的含水层。另一类为三迭系中统果化组（T2g）页岩、凝灰岩，三迭系下统罗楼组下段（T1l1）泥质灰岩，二迭系上统合山组下段（P2h1）页岩或凝灰岩层，构成本区的相对隔水层。

区域构造线及岩层走向均呈NW-SE向，溶蚀洼地、分水岭的长轴方向亦为NW-SE向；某排泥库与布见水库间呈垂直于区域构造线的阶梯状岩溶发育，下降泉多出露于溶蚀洼地边缘，或以伏流形式出露坡立谷侧；暗河天窗或有水落水洞多分布溶蚀洼地底部，顺层理以及断层则呈现为串珠状泉水分布。从地势上及区域构造条件来讲，某排泥库有与布见水库连通的可能。

而同时在布见水库的南西侧发育有相对隔水凝灰岩层，通过2008年5月间的现场实地测量，某排泥库内落水洞水面标高为275m，布见水库水面标高为227m，而与布见水库“一墙之隔”的南西侧洼地发育的充水落水洞水面标高均在255m，可见与布见水库水面高差大于10m，厚层状凝灰岩层的隔水效果良好，地下水不易越层迳流。为进一步证明其隔水效果，进行了地下水多元示踪试验。

3.多元示踪试验

3.1 示踪剂的选择

地下水示踪剂通常应具备下列条件：地下水中本底值为零或极小；易溶于水；与周围的围岩不发生化学反应及离子交换或产生吸附沉淀；不改变地下水的运动方向；试剂本身在物理、化学、光化学或生物作用下能保持稳定；无毒性；检测方便；灵敏度高等。

据此，经试验前在试验场地各水点取样进行本底值分析，选用荧光素钠和钼酸铵作为本次试验的示踪剂。

3.2 投放点和接收点的确定

地下水迳流排泄总趋势取决于地势和地质构造等因素。区域内地下水迳流受地势和地质构造等控制，总体由西往北东或南东呈网络状迳流运动趋势。由于岩溶发育的不均匀性，决定了地下水在平面分布和垂直方向均呈现不均匀的管道式和裂隙式迳流运动的特点。因此，本次示踪试验在排泥库内选择最大出露的充水落水洞为XJT2，同时为进一步查明凝灰岩层隔水效果，分别选取近布见水库洼地落水洞XJS10及平果县饮用水泵船旁为取水点XJS9作为取样点进行比较。

3.3投放点与接收点距离的确定

为了计算地下水的流速，需要确定管道的长度。但是示踪试验一般都不知道岩溶管道的真实长度，而采用投放点和接收点的直线距离代替。国外学者通过大量的统计分析认为管道的实际长度大致相当于直线距离的1.5倍，本次投放点与接收点的距离为3.1Km，校正距离为4.65 Km。

3.4 试验成果分析

本次示踪试验于2008年8月28日中午12点投放，采用人工注水的方式稀释试剂，随后8月28日晚间天降大雨，保证了示踪试验的顺利完成。

1） 荧光素钠分析

见水库内采样点XJS9接收荧光素钠的时浓曲线，从该时浓曲线可知，示踪剂自投放后历时152个小时，于9月3日20时出现异常，平均流速为30.6m/h，最大浓度为52格，仅8小时该异常降到本底值，该时浓曲线两边幅值变化较为突出，呈单峰值，可见从新建3号排泥库至布见水库的通道较单一，流速较慢，异常持续较短，浓度不高，推断其为慢速流的岩溶地下水扩散流。

图2下图为布见水库外侧洼地内采样点XJS10接收荧光素钠的时浓曲线，从该时浓曲线可知，示踪剂自投放后仅历时24个小时，于8月29日12时出现异常，流速最快为193.8m/h，一般流速44.7～72.6m/h，其异常曲线呈下降型多尖峰值出现。原因主要为该区构造较发育，投放点处于岩溶裂隙发育区，当示踪剂顺构造裂隙流至某一部位时，遇到岩溶主通道直达水点。由于投放示踪剂后断续下雨，地表水很快转入地下，地下水位抬高，加快了地下水中示踪剂的运移速度，导致示踪剂浓度稀释加快，发生不规则变化。此结果亦说明除断层构造导水外，其间可能存在一发育的地下岩溶快速流管道。

2）钼酸铵分析

布见水库内采样点XJS9接收钼酸铵的时浓曲线，从该时浓曲线可知，示踪剂自投放后历时168个小时，于9月4日12时出现异常，平均流速为27.7m/h，最大浓度为40ppb，24小时该异常降到本底值，该时浓曲线两边幅值变化宜较为突出，呈单峰值，可见从新建3号排泥库至布见水库的通道较单一，流速较慢，浓度不高，亦推断其为慢速流的岩溶地下水扩散流。

布见水库外侧洼地内采样点XJS10接收钼酸铵的时浓曲线，从该时浓曲线可知，示踪剂自投放后仅历时16个小时，于8月29日4时出现异常，流速最快为290.6m/h，一般流速193.7～232.5m/h，其异常曲线呈单尖峰值出现，后端呈平缓隆起状。其原因和荧光素钠一样。

示踪试验的基本理论是溶质在孔隙型介质中的运移理论。分析本次示踪试验结果，钼酸铵的对流运移效果好于荧光素钠；而排泥库与布见水库间的厚层状凝灰岩的隔水效果明显，二者水力联系甚微，但布见水库接收点的异常也同时说明岩溶发育的复杂性，示踪剂的高度弥散性。为杜绝排泥库泄露对布见水库的影响，最根本的还是要做好排泥库的防渗处理。

2013年6月间在排泥库库底发生近百次3级以下浅源地震，造成排泥库发生局部泄漏，但监测结果表明布见水库未被污染，再次证明排泥库与布见水库水力联系甚微。

4.结论

1、通过区域地质调查工作及示踪试验证明某排泥库与布见水库之间水力联系甚微，为排泥库的顺利建设提供了充足的技术支持。

2、加强区域地质研究，合理划分岩溶水系统的边界特征，对后期岩溶泄露的监测和治理起到事半功倍的效果。

3、示踪试验仍然是目前对岩溶地下水连通性能研究的最佳方案。

参考文献：

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[2]姜光辉，郭芳，林玉石，于爽.岩溶管道流示踪试验的定量分析，水文地质工程地质，2008年增刊：384～387.

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