雅砻江锦屏二级水电站岩溶水文地质条件的若干问题(上).doc

1 雅砻江锦屏二级水电站岩溶水文地质条件的若干问题( 上) 摘要: 雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞区工程地质条件十分复杂,特别是岩溶水文地质条件的特殊性,使得岩溶理论在此地区基本上失去了指导意义。该区的岩溶发育特征既不能与我国南方岩溶相比较,更与北方岩溶相去甚远,常规的阶地对比法、水文分析法、储水导水理论等等, 都不能较好地解释复杂的锦屏岩溶水文地质问题。本文另辟途径, 分析了区内地质构造、岩性分布和区域性岩溶地下水的补排关系, 阐明了区域性地下水分水岭、局部地下水分水岭、岩溶水大范围越域深循环等观点, 提出了蓄水导水岩体组成”深水渠道”的岩溶水文地质模型, 得出引水隧洞施工时不可能回避高水头大压力大流量涌水问题的结论, 指出工程勘测设计施工尚需论证的若干问题,供锦屏问题研究者们讨论参考。关键词:水电站岩溶水文地质 2 1 引言( 作者多余的话: 雅砻江是我国西南地区著名的水电富矿, 尤以锦屏二级水电站最为诱人, 早在二十世纪五十年代就开始了该电站的勘测设计工作。我国著名水电工程前辈专家、两院院士潘家铮教授, 曾于二十世纪六十年代出任过锦屏水电指挥部勘测设计办公室副主任。五十年来, 开发锦屏一直是我国水电建设者们追求的目标, “锦屏梦”更是几代人的美梦。由于地质条件太复杂, 工程十分艰巨, 许多重大工程技术问题至今仍然属于世界水平的难题。二十世纪八十年代, 我国水电建设掀起了新的高潮, 锦屏二级水电站的勘测设计工作进入了一个崭新时期。笔者于 1993 年至 1994 年期间, 对锦屏二级水电站岩溶水文地质条件作过专门性研究, 本文即为当年研究报告的改写,并被收录进 1996 年《第三十届国际地质大会水利系统论文选集》提供大会交流。随着当前西部大开发的火热,锦屏二级水电站的开工建设近在眼前。笔者十多年前的研究成果今天借“水利工程网站”再次公布于众, 如果能对锦屏问题的研究和工程建设有参考意义, 将是笔者最大的欣慰)。雅砻江锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河湾上(其 3 地理位置如图 A)。电站利用雅砻江锦屏大河湾的 310 m天然落差,截弯取直开挖隧洞引水发电,隧洞最大埋深 2500m , 开挖洞径大于 12m , 装机 4400MW , 多年平均年发电量 249. 9 亿 。锦屏大河湾地区位于青藏高原向四川盆地过渡的斜坡地带,区内碳酸盐类地层广泛分布,约占 70% ─ 80 %。岩溶水文地质条件异常特殊且十分复杂, 一直是工程勘测设计中人们极为关注的主要地质问题之一。由于大河湾山势巍峨, 层峦叠嶂, 地形复杂, 高差悬殊,相对高差达 1000 ─ 3000m ,给常规的工程地质勘察带来巨大困难,不太可能在 18km 长的引水隧洞线上布置深达千米以上的地质勘探钻孔去获得隧洞高程部位的地质信息。鉴于此,在工程可行性研究阶段,上级主管部门果断决策,拨出千万元专款在引水洞线上( 比引水洞线低 300m) 平行开挖两条 5km 长的地质勘探平硐, 这在我国水电勘测史上是前所未有的。 2 基本地质概况 地形地貌地质构造 4 大河湾为直线长 90余 km( 从大河湾北端雅砻江至南端火炉山一带),宽 12─ 24km( 从东、西雅砻江算起) 的条形山体(也可称为河间地块) 。山脊地表分水岭高程 3500 ─ 4000m , 最高山峰 4488m ; 3000m 高程处的山体厚度( 东西方向)尚有 2─ 6km ;东、西雅砻江河水水面高程为 1250 ─ 1635m 。山体总体走向 N15 °E 。东、西两侧岸坡冲沟发育,河谷深切,显示出高山狭谷地形地貌景观。整个大河湾条形山体为一复式向斜构成,老庄子以南显示出复式向斜的次级构造─老庄子背斜; 向斜构造的两冀皱曲发育, 次级小向斜小背斜反复出露,岩层陡倾,部分区域岩层产状倒转。岩层整体走向、褶皱轴面走向和山脉展布三者基本一致。区内最大的两条断层─锦屏山断层和青纳民胜断层走向亦与条形山体走向基本一致。山体中部为白山组(T2b) 和盐塘组(T2y) 碳酸盐岩,东、西两侧为玄武岩、砂岩、板岩等非可溶岩所围限。区内发育三级夷平面( 高程 4000m , 3000m , 2200m) , 雅砻江两岸零星发育 6~7 级阶地。 岩溶发育概况图A 锦屏大河湾地埋位置示意图(来源:新华网四川频 5 道) 大河湾锦屏山区碳酸盐岩广布,岩溶有所发育,但其发育程度远不如我国广西、云南、贵州、湘西及川东南地区岩溶发育那样强烈, 仅在分水岭山地地表可见发育不全的溶沟石芽及浅小洼地,斜坡地带发育有峰丛及规模较大的岩溶干谷, 沟壁上可见一些早期裂隙式溶洞。 1300m 高程的大水沟勘探平硐所揭露的盐塘组岩溶形态多为 NW W 向张性构造裂隙和 NNE