皮家寨大泉位於魯西巖溶盆地東北部盆地底緣的槽谷中。槽谷呈南北向帶狀，平坦開闊，谷底北高南低，均為水田和荷塘。槽的谷東、西部和北部四面環山，谷坡約25° ~ 45°。西部和北部山區海拔1830 ~ 1900 m，窪地和天坑發育。地貌為峰叢窪地，東部山地海拔1900 ~ 2300 m，為盆地邊緣喀斯特中山地貌。
皮家寨泉水流量為1072.75 ~ 1957.5 L/s，目前僅有壹部分流量(約200L/s)被瀘西縣氮肥廠、煙葉復烤廠等工廠和中心鎮用於農業灌溉，而泉水大部分沿溪流入中、大河。由於排水不暢，泉口下遊段在雨季經常遭受澇災。距離山谷東側泉水約300m的東大溝，建於1956，全長13km。計劃灌溉農田4000畝，引水水源為流量為250 ~ 400 L/s的壩芯泉，目前僅有3.0km溝渠為三面砂漿砌築的輕渠，其余為土溝。由於年久失修，溝渠坍塌，溝床淤塞，渠道滲漏嚴重。此外，大壩中心的泉水流量較小。目前僅有少量溝水到達小龍店村，實際灌溉面積約500畝。枯水期，小龍店村下面的呂梁寨、神樹坡、大興堡等地的2萬多畝農田，靠著中遊的電泵灌溉。
3.4.1.1.1水源概況
皮家寨大泉位於皮家寨村北部，距縣城2.5公裏。泉口坐標為東經103° 47 ' 20 "，北緯24° 32 ' 16 "，泉口高程為1711m。泉域主要有兩個巖溶泉，壩心泉和皮家寨泉。泉域較長，呈東北方向分布，面積115km2。個舊組砂巖、泥巖為東部隔水邊界，西部為小高坡-大齊山與阿魯古洞地下河系的地下分水嶺，北部為師宗蔡赟地區魯西小江流域與羅平九龍江流域的分水嶺。
3.4.1.1.2含水介質特征
泉域為向西傾斜的單斜構造，斷層不發育。主要含水層組個舊組的巖性組合為中厚層狀灰巖、白雲質灰巖、薄層灰巖和泥質薄層灰巖。高角度節理裂隙有三組，走向分別為60° ~ 80°、300° ~ 320°和340° ~ 350°，間距壹般為30 ~ 80 cm。巖溶發育強烈但不均勻，巖溶發育程度明顯受巖性、節理裂隙控制。窪地、漏鬥、落水洞呈串珠狀，沿厚層純灰巖地層分布密度高的特點。泉水補給區白水-蔡赟地區巖溶發育較均勻，上部強-中等巖溶發育帶壹般小於120m，以溶孔裂隙為主，連通性好，形成網狀脈狀結構；120m以下巖溶發育較弱，主要為小型溶孔，連通性差。在補給區和徑流區的白水壩中心區，50 ~ 110m深度範圍內巖溶發育強烈，但均勻性差，包氣帶厚度壹般大於30m。垂直巖溶形態主要是天坑和豎井，形成不均勻的隙管結構。根據7個鉆孔的統計，鉆孔的見孔率為57.50008080005，洞高壹般為1 ~ 5.5m，最大為16.10m。粘土充填-半充填，洞穴標高1723 ~ 1782m。1100 m以下，巖溶發育較弱，主要為巖溶裂隙和孔隙。根據勘探資料分析，從壩心到皮家寨的徑流排泄區巖溶發育水平和垂直差異很大。在皮家寨東側的谷底，巖溶強-中等發育帶壹般厚25-40m，主要由溶蝕裂隙和管道組成，最深處可達100m。而大泉下遊壹側巖溶發育較弱，強-中等巖溶發育帶厚度小於10m，主要為巖溶裂隙和孔隙。
3.4.1.1.3巖溶水的補給、徑流和排泄特征
皮家寨大泉補給路線較長，補給徑流區為盆地上遊白水巖溶槽谷、盆地邊緣峰叢窪地等裸露巖溶區。補給區與大泉出口的相對高差約為70～100m..蔡赟-白水補給徑流區主要接受大氣降水的入滲補給和地表河流的滲漏補給。在白水塘水庫-大壩核心區，除大氣降水通過窪地、天坑和漏鬥底部豎井集中補給巖溶水外，白水塘水庫的滲漏補給是大壩核心區和皮家寨穩定而重要的補給源。
皮家寨大泉巖溶水總體流向為蔡赟-白水-白水塘水庫-壩心-皮家寨。蔡赟-白水地區巖溶含水空間以溶孔和裂隙為主，含水性相對均勻。巖溶水水位埋藏淺，壹般不到20m，徑流滯緩，向南巖溶水水位埋藏較深。在向流域匯集徑流的過程中，壹部分巖溶水在小孟澤和小烏乃拜以泉水的形式排出，另壹部分通過裂隙和管道向壩心和皮家寨方向排出。白水塘水庫與壩心之間，巖溶水在補給和徑流過程中具有強烈的循環交替作用，水力梯度較大，從1.43%到1.62%。視流速144.82 ~ 176.45 m/h，巖溶水水位埋深壹般大於30m。
白水塘庫區巖溶水水位高程約為1760m，補給的巖溶水壹般由東北流向西南。當巖溶水輸送到壩心和皮家寨時，巖溶水水位逐漸變淺，由於上覆弱透水土層而承壓。壹部分以上升泉的形式排出，主要是壩中心和皮家寨泉，另壹部分在盆地內第四系覆蓋的巖溶含水層下側向流動參與盆地。
3.4.1.1.4泉口工程地質條件
經物探和鉆探，大泉附近覆蓋層為第四系粘土，西部基巖出露，東部土層較厚，總厚度2.0 ~ 15.2 m..整個場地地基土結構復雜，均勻性差，自上而下可分為四層:
(1)素填土，厚度0.5 ~ 2m，結構松散。
(2)粉質粘土，褐紅色，硬塑，透鏡狀，厚度0 ~ 2.1m，中等壓縮性，fk=140kPa。
(3)粘土，褐灰色、褐黃色，軟塑~可塑，厚0.8~9.6m，夾粉質透鏡體，厚1.5 ~ 1.9m..高壓縮性，fk=60 kPa。
(4)粘土，褐紅色，可塑-硬塑，厚度0 ~ 7.1m，中等壓縮性，fk=180 kPa。
下伏含水層巖溶發育，但均勻性較差。泉口以北巖體滲透性壹般大於50Lu，最大為4200 Lu。泉口以東20m以上巖體滲透性壹般為20 ~ 657Lu，泉口以南30m以下巖體滲透性為7 ~ 80Lu，30m以上巖體滲透性為25 ~ 410Lu。土層與基巖接觸帶土質軟弱，透水性強。
3.4.1.1.5彈簧流動動力學
皮家宅大全1991 ~ 1992長期觀測流量1093.4 ~ 2170L/s，2004 ~ 2005年長期觀測流量1072.75 ~ 1957。對於白水塘水庫的滲流調節，流量動態幅度不大，泉水流量穩定(表3-5)。在皮家寨泉系中，白水塘水庫-大壩心墻補給徑流區巖溶水水位埋藏較深，壹般為20 ~ 50m，據調查最大幅度可達70m。流域八興-皮家寨地區巖溶水水位埋藏淺，承壓性多，年變幅小於2.5m
表3-5潞西小江流域皮家寨泉水流量動態特征
3.4.1.2實驗情況
勘探設計工作是在充分收集和利用現有資料的基礎上進行的，主要安排了1: 5千遙感解譯、1: 5萬區域水文地質填圖、1: 1萬工程規劃區水文地質填圖、地質雷達、高密度電法剖面探測、管道示蹤試驗、回水試驗和巖溶水。其中，現場水文地質試驗是調查溶洞管道流系統不可缺少的手段，可以提供最準確的水文地質信息。主要測試工作及理解如下:
示蹤試驗
這個典型的研究收集並使用了現有的測試記錄。試驗的發射點是皮家宅泉上遊的白水塘水庫天坑，接收點是壩心泉、皮家宅泉、阿魯法泉、阿魯古洞地下河、瘋狂龍潭泉。水墊塘進口流速為82.2L/s，1992年6月26日9: 00加鹽6000 kg，1992年6月28日6:5438+04:00結束。
5個受納點中，壩心泉和皮家寨泉Cl-含量異常。發射點高程1783.17m，距壩中心水平距離4200m，高差68.17m，距皮家寨水平距離5470m，高差78.17m。
皮家宅大全Cl-背景值為1.69mg/L，異常時間為6月22日15: 45至6月25日15，共持續79小時30分鐘，其中6月22日21: 30，6月23日16: 30。Cl-含量的過程曲線較陡，呈單峰型，Cl-含量快速上升至峰值，然後緩慢下降，持續時間較長，表明洛水洞至皮家寨大泉存在相對單壹的巖溶通道，巖溶系統規模較大，含水介質主要為強導水性巖溶管道。經計算，水力比降為1.43% ~ 1.62%，流速為144.82 ~ 176.45 m/h。
皮家寨大泉(流量1584L/s)和壩心大泉(流量427L/s)，兩個受納點的食鹽回收量為4893 kg，回收率為81.6%，其中皮家寨大泉的食鹽回收量為4293 kg。說明皮家寨泉是主要排泄點，但皮家寨泉和壩心泉不是唯壹的排泄點，還存在壹些暗流或其他排泄途徑。
3.4.1.2.2回水試驗
大多數情況下，巖溶水位特征是通過抽水試驗和鉆孔水位觀測資料研究的[7][8]，而文獻[9][10]是通過堵排試驗研究地下河水位特征的。然而，通過回水試驗研究大泉及其附近水位的動態變化特征尚未見報道。
(1)回水試驗布置:將巖溶泉天然泉口封閉，設置溢水口使其溢出。泉口附近有16水位觀測井，觀測井深30 ~ 50m。回水前，測量了壹次泉口和觀測井的水位。回水期間，每10分鐘連續觀測3次，每30分鐘觀測5次，然後在1 h觀測1次，直至穩定。回水開始於2004年2月24日10，結束於2004年2月25日10。觀測持續時間為24 h，三天後再次測量，各觀測點水位保持穩定。受圍堰高度限制，春季回水時最大水位上升高度為0.66米。
(2)湧水量測試結果分析:皮家寨巖溶泉口回水後，附近65，438+06觀測井的65，438+065，438+0水位有響應，水位上升幅度和響應時間有很大的各向異性。(1)泉口水位上升最多。泉口處於自流泄流狀態，水位最大上升穩定度為0.61m，其他區域上升穩定度為0.02~0.56m，均小於泉口，形成以泉口為中心的不規則環狀，南北上升幅度相對較大，東西上升幅度相對較小(圖3-20)。導水排水的機理就像壹個噴頭，壹個相連的水管系統。也說明大泉輸水管道埋藏較深，水壓高於周圍的溶液系統。由於輸水管道和大泉出口周圍的巖溶含水層透水性弱，限制了泉口水壓的擴散，使其上升湧出，形成承壓上升泉，具備束流回水的勢能條件。(2)水位上升差異大，各向異性明顯。例如，東北部的ZK10與西南部的ZK8之間的距離為85m，水位分別上升了0.14m和0.06m，而東南部的ZK9水位僅上升了0.02m..上遊對泉口回水壓力變化的響應快於下遊。壹般泉口回水上升時，上遊觀測井壹般2分鐘後有反應。當泉水變渾濁時，ZK1、ZK2、ZK6中的水也變渾濁，這也說明了其良好的連通性。下遊水位上漲的響應速度較慢，大約需要60分鐘的時間才能緩慢響應。比如100m上遊的ZK3孔和下遊的ZK9孔的響應時間是210分鐘，而50m上遊的ZK1孔和75m下遊的ZK12孔的響應時間分別是2分鐘和60分鐘，響應時間明顯不同。泉水變渾濁時，下遊的ZK8、ZK9、ZK12等重力孔始終保持渾濁狀態，也說明其連通性較差。這主要是由於巖溶發育程度的差異。根據高密度電阻率法和鉆探資料，大泉上下遊巖溶發育差異較大。上遊和東部覆蓋區巖溶發育強烈，巖芯破碎，RQD小於40%，主要分布在裂隙、管道和洞穴中。鉆孔的見孔率為76.9%，見孔率為4.7m/100m，洞穴標高為1710。大泉河下遊巖溶發育較弱，巖芯完整，RQD 63% ~ 77%，主要為溶蝕裂隙，部分被粘土充填，見孔率66.7%，見孔率1.2m/100m，溶洞標高1700 ~ 1670m，有溶洞。泉口下遊就像壹個天然的前壩，是梁式回水工程建立的水文地質前提。
圖3-20魯西小江流域皮家寨大泉等水位線示意圖。
1-彈簧；2—鉆孔和編號；3—等水頭線(海拔m)；4—水頭上升等值線圖(米)
3.4.1.2.3技術方案
皮家寨泉水力梯度大，具備擡高水頭的水動力和地質條件。根據皮家寨泉的水文地質條件和當地的用水需求，適宜的開采方法是充分利用有利的水文地質條件，在泉點周圍進行地下註漿，形成防滲梁幕，在地面修建底部與防滲梁幕相連的馬蹄形梁式調壓井，將水位提升到與東大溝自流的水位， 然後通過管道將水引入東大溝，實現自流引水開發(圖3-21開發工程技術方案包括地下防滲梁幕、地上梁式調壓井和引水工程三個子工程。
(1)地下防滲梁幕:在皮家寨泉周圍，根據巖溶發育的特點和程度，對碳酸鹽含水層進行防滲梁幕註漿，形成懸掛式防滲梁幕，與深部軟弱巖溶發育帶相連，呈馬蹄形平面分布。目的是抑制巖溶水流動，防止水位上升後其擴散速度加快；避免潛在侵蝕強度的增加，保護覆蓋土層的穩定性。其中西南側註漿深度為30m，東部註漿深度為15m，北部為巖溶水主要流入方向，註漿深度小於8m，既能阻礙大泉流入，又能達到預期目的。
圖3-21瀘西小江流域皮家寨大彈簧梁調流回水工程示意圖。
1-導水溶洞管道；2-松散的土壤覆蓋層；3—巖溶水流向；4-原泉水位；5 ——工程回水後的水位。
共完成灌漿孔90個，孔深8 ~ 30.00 m，總進尺1854m，水泥260.65t，砂19.94t。單位註入量在20kg/m到1000kg/m以上，平均單位註入量202.6kg/m，其中，單位註入量20-50kg/m，50-100kg/m，100-5000的占29.2%。
(2)地上梁式調壓室:根據地形條件，地上梁式調壓室設計為馬蹄形，最大邊長55m，半圓半徑27.5m，高4.6m，容積10255m3。梁式調壓井與防滲梁幕連接，形成整體式梁式回水桶，起到回水和調節水位的作用。水箱上的兩個閘門可以根據需要調節水位和分水。泉口地基土承載力低，變化大，早期設計的圬工池壁不均勻沈降和錯縫嚴重。然後根據地基的工程地質特征，采用粘土壩對池壁進行置換加固，並采用部分木樁和混凝土預制樁對水閘周圍的淤泥和軟土地基進行加固，有效地解決了上述問題，使工程發揮了穩定作用。
(3)輸水管道工程:為不占用農田，輸水管道設置為312m長的嵌入式倒虹吸，采用直徑為0.8m、直徑為0.8m的預應力混凝土管，進口采用鋼管，進口采用閥門控制，出口采用閘門控制。倒虹吸管埋於地下1.5m，底部除淤泥地基段外均墊以礫石砂漿。
除了皮家寨泉回水開發外，還對壩心泉進行了聯合引水。壩中心大泉出露於盆地邊緣槽谷源坡腳下，呈南北走向分布，位於皮家寨大泉東北1.5km處，壩中心大泉長期觀測流量250 ~ 400 L/s，泉流動態穩定。開發方案是將大泉出口清理幹凈，用砂漿砌石圍起來，然後沿槽谷東麓修建壹條寬2m、深2.5m的砂漿砌石三面光盤山溝引水，實現自流引水開發的目的。