巖溶地區(qū)水景觀湖工程的勘察思路和治理建議

（中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴陽 550081）

0 引言

云貴高原是我國著名的喀斯特地貌區(qū)，其中不乏巖溶湖。過去巖溶系統(tǒng)性的研究主要來自水利水電、鐵路、公路等行業(yè)，但隨著城市化進(jìn)程的加快，圍繞著巖溶湖、泉打造城市核心景觀工程需求逐步增加。該類工程主要有以下特點：（1）圍繞已存在的巖溶湖打造核心景觀區(qū)，設(shè)計正常蓄水位在現(xiàn)有水位上有所提高，湖區(qū)面積擴(kuò)大；（2）湖區(qū)水量補(bǔ)給有限，多以地下水為主，隨著城市建設(shè)，破壞或減少地面補(bǔ)給途徑；（3）技術(shù)難點突出，該類項目是不太接受市政補(bǔ)水，需在小范圍內(nèi)研究精確的地下水分布及補(bǔ)排通道；對于景觀來說，湖區(qū)水位需保證常年在設(shè)計水位以上，且是“活水”。本文以貴州西部地區(qū)某水景觀湖工程為例，通過地質(zhì)測繪，查明水文地質(zhì)單元和邊界條件。分析湖區(qū)可能產(chǎn)生的滲漏區(qū)段，有針對性的布置和加密鉆孔。根據(jù)地下水位與蓄水位的關(guān)系，驗證及查明滲漏的具體位置，并提出治理建議。

1 項目概況

水景觀湖區(qū)利用天然沖溝地勢和右側(cè)的天然水塘-黃家塘。溝底高程1368～1384m，黃家塘水位1383.5～1384.5m，水深2～3m，面積約1.9萬m2。湖區(qū)分上、下湖。上湖設(shè)計水位1385.5m，下湖設(shè)計水位1380.4m。設(shè)計水深2m，修建后整個湖區(qū)面積增加至10.8萬m2。工程區(qū)內(nèi)分布多個天然水塘，且常年有水。溝谷中下游分布水井。區(qū)內(nèi)地表不見落水井、暗河。利用天然溝谷修建景觀湖成庫的方案值得研究。

2 勘察思路及成果

本工程勘察思路如圖1，各階段成果如下：

（1）項目分析

項目區(qū)氣候條件干旱，降雨和蒸發(fā)量基本相當(dāng)，年平均量為1000mm，湖區(qū)不接受市政補(bǔ)水方案。

上下湖區(qū)設(shè)計水位與現(xiàn)有地下水位比較，是分析建設(shè)后滲漏與否的一個標(biāo)準(zhǔn)。

（2）地質(zhì)測繪：

工程區(qū)地勢南高北低。擬建湖區(qū)（沖溝）由南向北，溝底高程1368～1384m。東西兩側(cè)見低鄰谷，東側(cè)距鄰谷500～1000m，谷底高程1340～1362m；西側(cè)、北側(cè)分布深切

圖1-勘察技術(shù)路線圖

河谷，距離1000～2000m，谷底高程1300～1350m。鄰谷底高程低于湖區(qū)天然高程。南側(cè)為金海湖—營盤山，金海湖為天然巖溶湖泊，水位高程約1398.5m；營盤山最高高程1585.8m。

工程區(qū)外南側(cè)出露的三疊系關(guān)嶺組第二段（T2g2）中厚層灰?guī)r。工程區(qū)內(nèi)出露為三疊系關(guān)嶺組第一段（T2g1）。地層，該層巖性復(fù)雜，含有灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥巖。對該地層進(jìn)行細(xì)分為三個亞段，第一亞段（T2g1-1）為灰?guī)r、泥灰?guī)r夾泥巖；第二亞段（T2g1-2）為泥巖、泥灰?guī)r夾少量灰?guī)r；第三亞段（T2g1-3）為灰?guī)r、泥灰?guī)r夾泥巖。

工程處于營盤山向斜的北西翼。巖層產(chǎn)狀總體平緩。近場區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育，區(qū)內(nèi)未見斷層。

區(qū)內(nèi)存在一天然水塘，當(dāng)?shù)厝朔Q為黃家塘，常年有水，水位高程1383.5～1384.5m，由于工程區(qū)內(nèi)人類活動工程強(qiáng)烈，在區(qū)內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)兩處泉眼。在下游湖區(qū)外圍，溝內(nèi)常年有流水，流量2～3L/s，經(jīng)調(diào)查，溝內(nèi)不見明顯的排污現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)見多個洼地、天然水塘。局部開挖面偶見裂隙性溶腔。

根據(jù)地質(zhì)測繪，該區(qū)的水文地質(zhì)單元為北、西側(cè)深切河谷-東側(cè)深鄰谷-南側(cè)營盤山、金海湖。地層中見泥巖、泥灰?guī)r，區(qū)內(nèi)未見較大巖溶通道。地下水活動途徑應(yīng)以小型巖溶管道、巖溶型裂隙水為主。通過工程措施，湖區(qū)成庫具有可行性。南側(cè)地勢高，金海湖水位高于設(shè)計水位，可布置少量鉆孔驗證；東西兩側(cè)存在低鄰谷，應(yīng)針對性布置鉆孔查明地下水位。

（3）初步勘探：對于巖溶地區(qū)，在小流域或小范圍內(nèi)查明地下水位特征，鉆孔是最有效和最直接的途徑。結(jié)合地質(zhì)測繪分析成果，以較大間距把鉆孔布置在分水嶺的埡口一帶，見圖2。在南側(cè)布置兩個鉆孔，編號為ZKJ5、ZKJ6。在西側(cè)布置3個鉆孔，編號為ZKJ2、ZKJ3、ZKJ4，并結(jié)合上下壩址的2個鉆孔，編號為ZKJ1（上湖）、ZKX2（下湖）。東側(cè)布置2個鉆孔，編號為ZKJ7、ZKJ8，并結(jié)合上下壩址的2個鉆孔，編號為ZKS1（上湖），ZKX1（下湖）。

（4）中間成果分析：根據(jù)水位觀測成果。南側(cè)鉆孔ZKJ5（1387.8m）、ZKJ6（1387.9m），高于設(shè)計水位，是湖區(qū)的補(bǔ)給方向；

圖2 工程區(qū)水文地質(zhì)平面圖

圖3 東側(cè)黃家塘典型剖面

東側(cè)鉆孔ZKJ7（1367.5m）、ZKJ8（1371.2m）、ZKS1（1385.8m）、ZKX1（1382.1m），黃家塘處鉆孔地下水位低于湖水10m以上，見圖3-3。但對鉆孔之間的區(qū)域水位變化特征及關(guān)鍵點不明確，有加密鉆孔的必要。西側(cè)鉆孔ZKJ2（1399.3m）、ZKJ3（1378.5m）、ZKJ4（1382.8m）、ZKJ1（1388.6m）、ZKX2（1371.6m）。結(jié)合南側(cè)ZKJ5鉆孔，分水嶺西側(cè)中部存在低地下水位段，需進(jìn)一步縮小范圍，有增加鉆孔的必要。

（5）詳細(xì)勘探：根據(jù)中間成果分析，除南側(cè)外，東西兩側(cè)均有加密勘探點的必要性，并延用鉆孔的方式。東側(cè)增加鉆孔ZKJ9（ZKJ7、ZKJ8之間，查明地下水位分布規(guī)律）、ZKJ10（ZK8、與南側(cè)ZK6之間，詳細(xì)查明低水位范圍）、ZKJ11（ZKJ7、ZKS1之間，詳細(xì)查明低水位范圍）。西側(cè)增加鉆孔ZKJ12（ZKJ2、ZKJ3之間，詳細(xì)查明低水位范圍）、ZKJ13（ZKJ4、ZKJ5之間，詳細(xì)查明低水位范圍）ZKJ14（位于ZKJ4外側(cè)，彌補(bǔ)ZKJ4未在分水嶺的不足）。

（6）成果分析

對新的鉆孔水位觀測，西側(cè)ZKJ12（1386.5m）、ZKJ13（1388.3m）；東側(cè)ZKJ9（1368.8m）、ZKJ10（1378.6m）、ZKJ11（1373.7m）。

增加鉆孔后，鉆孔的間距縮短在200～400m，對分水嶺地下水位的推測可精確在100～200m范圍內(nèi)。觀測成果合理，不存在與水文地質(zhì)測繪分析成果矛盾的現(xiàn)象，且對滲漏的位置已經(jīng)查明。沒有進(jìn)一步增加鉆孔的必要。

通過本次勘察，驗證前文提出可能的補(bǔ)給方向和滲漏位置。工程區(qū)南側(cè)為地下水補(bǔ)給區(qū)，修建后，東西兩側(cè)可能存在滲漏的區(qū)段。東側(cè)黃家塘處地下水位低于湖水位10m以上，且?guī)r體極破碎，距離低鄰谷近，山脊單薄，溶蝕風(fēng)化強(qiáng)烈，見圖4、5。

圖4 東側(cè)分水嶺鉆孔ZKJ7巖芯照（30.3～40.7m）

圖5 西側(cè)分水嶺鉆孔ZKJ13、ZKJ14巖芯照（30.3～40.7m）

西側(cè)分水嶺地下水位變化在5～8m，巖層平緩，巖體較完整，見圖4，巖芯表部見溶孔。鉆孔ZKJ3施工中發(fā)生1m的掉鉆，但高程在設(shè)計水位以上。地表未見落水洞等巖溶現(xiàn)象，滲漏途徑應(yīng)以裂隙性溶蝕通道為主。

（7）結(jié)論

湖區(qū)位于北、西側(cè)深切河谷-東側(cè)深鄰谷-南側(cè)營盤山、金海湖水文地質(zhì)單元內(nèi)，南側(cè)地下水位高，且高于設(shè)計的蓄水位，是補(bǔ)給區(qū)；東西兩側(cè)是可能產(chǎn)生滲漏的方向，通過鉆孔查明了滲漏的具體位置。采取工程措施，湖區(qū)成庫在技術(shù)上可行。

3 治理建議

對于巖溶地區(qū)湖、庫工程防滲思路可以分為水平防滲與垂直防滲。該工程除降雨外沒有地面補(bǔ)給，且不接受市政補(bǔ)水，景觀工程本身要求是“活水”。水平防滲思路是不可取的。垂直防滲是該類工程防滲的主要選擇。

根據(jù)勘察成果，東側(cè)黃家塘處地下水位低，且該區(qū)鉆孔巖芯極其破碎，是防滲重點，建議2～3排灌漿孔，長度約700m。西側(cè)地下水位差距相對較小，巖芯完整性較好，建議采用單排灌漿孔，長度約600m。治理后效果見圖6。

圖6 治理后蓄水照

4 心得體會

通過對本工程的勘察，主要有兩點體會：

（1）認(rèn)識到水文地質(zhì)測繪在巖溶勘察中的重要性。在水文地質(zhì)測繪成果上，劃分水文地質(zhì)單元，明確邊界條件，分析可能滲漏的位置，有針對性性的進(jìn)行鉆孔。避免盲目和過剩的勘探。它的意義是非常重要的。

（2）勘察必須要有階段性?？辈烀芏缺仨毷怯纱值矫艿倪^程，是有階段性的，及時分析成果，調(diào)整或加密鉆孔位置，不僅能及時調(diào)整勘察的方向，而且還節(jié)約時間與成本。