陶清河水库库区渗漏原因及处理方案

陈伟龙

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

陶清河水库位于长治县东和乡曹家沟村南约1.5 km的陶清河上，为陶清河流域的控制性水利工程。水库枢纽由大坝、溢洪道和输水洞等建筑物组成。其中大坝为碾压式均质土坝，坝顶高程977.40m，最大坝高24.1m，坝顶宽约3.0m，长435m。水库正常蓄水位970.80m，设计洪水位975.27m，校核洪水位977.26m，设计总库容3432万m3，兴利库容1750万m3，控制流域面积615.3 km2。工程于1959年10月开工，1960年4月竣工蓄水。

2 库区工程地质条件

水库坝址右侧库区为陶清河河谷，坝址左侧库区为八义河河谷。库区地形起伏较大，周边山顶高程一般在1100～1170m之间，最低高程约964m，相对高差130～200m，属低山地貌。陶清河及其支流八义河在库区弯延曲折，两岸冲沟发育，多呈“U”字型。

库区大面积为第四系低液限黏土及低液限粉土所覆盖，仅局部出露奥陶系中统马家沟组灰岩和石炭系砂岩及页岩。主要发育东横岭断层和五龙山背斜，局部出露基岩，岩体节理裂隙较发育。

根据水库库区含水介质地层岩性及赋水性质的不同，可将地下水分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水和碳酸盐岩类岩溶裂隙水等类型。

3 渗漏情况

水库运行多年来库区渗漏较严重，蓄水质量差，不能充分发挥其应有效益。1960年竣工蓄水运行后，多次发生了渗漏。

1962年7月16日最高库水位为973.81m，相应库容为3160万m3。1962年7月16日—1963年4月1日，在库岸高程964.00～973.00m范围共发现漏水区13处，库水位由973.81m骤降至964.30m，渗漏量达1029万m3，平均每天损耗水量4.52万m3。之后至1965年逐年进行过防渗处理，渗漏情况有所好转。

经长期观察，发现库岸仍有多处漏水，较为严重的有4处，分别为东山头村北漏水区、桥沟村南漏水区、小石山漏水区和近坝左、右库岸漏水区。

2008—2010年，长治县水利局对近坝库区左右两岸渗漏带及小石山渗漏带渗漏严重地段进行了处理。但当库水位高于966.00m时，库区仍存在渗漏问题。

4 渗漏原因分析及处理措施

水库库坝区出露基岩主要为石炭系中统本溪组、上统太原组碎屑岩，岩性主要为砂岩、泥岩，夹不稳定灰岩。其底部为一古风化壳，发育山西式铁矿。奥陶系中统上马家沟组第一岩组至第三岩组碳酸盐岩，岩性主要为灰岩、白云质灰岩，夹泥灰岩、角砾状泥灰岩等。灰岩、白云质灰岩岩体中岩溶发育，主要为溶隙、溶沟、溶槽、溶孔及溶洞等，局部有管道状岩溶。库坝区位于韩川背斜的南东翼，岩层产状为N30°～70°E/SE∠4°～9°，并发育东横岭正断层和北东、北西向两组陡倾角节理裂隙。受库区断层、节理裂隙和岩溶发育等影响，岩体完整性较差。库坝区岩溶地下水水位埋深在300m以下，为一悬托型库盆，库区渗漏严重。渗漏形式可分为库岸岩溶层产生的渗漏和管道状岩溶、古风化壳及附近人工采矿矿坑、废弃巷道产生的集中（垂直）渗漏。

水库库底淤积层厚5～11m，具弱—微透水性，可起到一定的防渗作用，现状条件下库底渗漏性较弱。但在部分库区及库尾段陶清河和八义河处，由于淤积物较薄且厚度不均，仍存在一定的渗漏。

小石山处灰岩及白云质灰岩节理裂隙及岩溶发育，岩体破碎，具中等透水性，且地下水位低于库水位，构成库水渗漏通道，存在渗漏问题。建议清除小石山表层的松散堆积物，然后铺2～3m的低液限黏土层，其周边与水库淤积物相连，形成统一的防渗体，并碾压，其上铺土工布，土工布之上做垫层并采用格栅进行防护。

坝址区左右坝肩段地层岩性主要为奥陶系中统上马家沟组灰、深灰色中厚—厚层状灰岩、白云质灰岩，岩体中岩溶较发育，为渗漏层位。当水库蓄水水位较高时，库水将通过小石山附近灰岩岩体渗流至左右坝肩段岩体中，存在渗漏问题。建议对坝基及左右坝肩岩体进行灌浆处理，防止坝基及左右坝肩渗漏，灌浆下限应低于河谷谷底15～20m，并适当向左右两侧延长。

陶清河河谷两岸局部地段，表层为第四系中更新统洪积棕红、浅红色低液限黏土层，但厚度较薄。其间零星出露石炭系中统本溪组灰、深灰色页岩、砂质页岩、铝土质页岩和奥陶系中统上马家沟组灰岩及白云质灰岩等。本溪组底部古风化壳受人工采矿矿坑及废弃巷道影响，岩体破碎，上马家沟组第三岩组灰岩节理裂隙及岩溶发育，具中等—强透水性，且地下水位低于库水位。库水通过古风化壳和下部灰岩产生渗漏，构成库水渗漏通道或层位，库岸存在渗漏问题。建议对渗漏库岸进行防渗处理。首先在渗漏段库岸表层铺盖低液限黏土层2～3m并碾压，铺盖范围为正常蓄水位以上2m至淤积面以下2～3m，然后在其上铺土工布，土工布之上做垫层并采用格栅进行防护。

库区八义河河谷库尾段及左岸近坝库岸，上部主要为第四系中更新统洪积棕红、浅红色低液限黏土层，但厚度较薄；下伏奥陶系中统上马家沟组第三岩组灰、深灰色中厚—厚层状灰岩、白云质灰岩，岩体中节理裂隙及岩溶发育，岩体破碎，具中等—强透水性，且地下水位低于库水位，库水通过该层可产生渗漏，构成库水渗漏通道或层位，库岸存在渗漏问题。建议对此段渗漏库岸进行防渗处理。首先在渗漏段库岸表层铺盖低液限黏土层2～3m并碾压，铺盖范围为正常蓄水位以上2m至淤积面以下2～3m，然后在其上铺土工布，土工布之上做垫层并采用格栅进行防护。

库区附近有3座煤矿正在开采，距离库区较近，所开采的石炭系太原组下部“臭煤”煤层较水库正常蓄水位低约200m，开采后形成的煤矿采空区将直接或间接影响水库蓄水量。

5 结论及建议

该水库的渗漏形式为库岸岩溶层渗漏和集中（垂直）渗漏，渗漏较严重。库区小石山、坝址区左右坝肩、库区陶清河河谷两岸、库区八义河河谷库尾段及左岸近坝库岸段均为库岸岩溶层产生的渗漏。另外，库岸局部有管道状岩溶、古风化壳及附近人工采矿矿坑、废弃巷道等产生的集中（垂直）渗漏。另外，水库库底淤积物具有一定的防渗作用，但在部分库区和库尾段陶清河和八义河处仍存在一定的渗漏。根据库区地质和水文地质条件，结合渗漏形式，采用合理有效的防渗措施处理后，且库区陶清河和八义河上游有一定的来水入库流量时，库水位会明显抬升，水库具有一定的蓄水能力。