李元林，宋小慶

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111地質(zhì)大隊，貴州 貴陽 550008；2.貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計研究院，貴州 貴陽 550008)

巖溶區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)對地下水供水源地的影響探討
——以貴州織金縣城為例

李元林1，2，宋小慶1，2

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111地質(zhì)大隊，貴州 貴陽 550008；2.貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計研究院，貴州 貴陽 550008)

[摘要]通過分析貴州織金縣城供水源地逥龍?zhí)逗退姆骄畮r溶大泉的斷流，認(rèn)為處在地下水徑流帶上的工程建設(shè)是導(dǎo)致泉點斷流的主要原因，在此分析的基礎(chǔ)上，討論了工程建設(shè)對織金縣城巖溶區(qū)地下水環(huán)境破壞的機(jī)制，并最終提出巖溶區(qū)工程建設(shè)應(yīng)注意的問題。對巖溶區(qū)工程的建設(shè)和地下水保護(hù)具有一定的借鑒作用。

[關(guān)鍵詞]巖溶；城鎮(zhèn)建設(shè)；供水源地；織金

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化的規(guī)模日益擴(kuò)大，水資源短缺與水環(huán)境問題已成為制約全省大部分城鎮(zhèn)建設(shè)和發(fā)展的瓶頸。城鎮(zhèn)規(guī)模擴(kuò)大將帶來強(qiáng)烈的人為工程活動，干擾地下水系統(tǒng)，從而導(dǎo)致地下水環(huán)境遭受嚴(yán)重破壞，造成人居密集區(qū)地下水環(huán)境的惡化，一定程度上影響了城鎮(zhèn)發(fā)展的可持續(xù)。

貴州省是我國碳酸鹽巖分布面積最廣、碳酸鹽巖地層出露厚度最大、巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的省區(qū)，碳酸鹽巖分布面積12.9萬 km2，占國土面積的80%以上。碳酸鹽的大面積分布，造就了貴州獨特的地質(zhì)、水文地質(zhì)環(huán)境條件，這使得地下水水源在貴州的城鎮(zhèn)發(fā)展中面臨巨大的危險。近年來，由于強(qiáng)烈的工程活動，貴陽市城區(qū)地下水位持續(xù)下降；安順市在城市建設(shè)中，由于工程大量抽排水而致部分地區(qū)出現(xiàn)地面塌陷；由于工程建設(shè)的影響，織金縣城兩重要的地下水供水源地逥龍?zhí)丁⑺姆骄鄶嗔?。此類現(xiàn)象在全省各地的建設(shè)當(dāng)中屢見不鮮，地下水的環(huán)境問題已成為當(dāng)前城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展所面臨的一大難題。

1地質(zhì)背景

1.1區(qū)域地質(zhì)條件

織金縣城位于貴州省中偏西部，處于烏江上游六沖河與三岔河交匯的三角地帶，大地構(gòu)造單元隸屬揚(yáng)子陸塊鄂渝黔褶皺沖斷帶。小區(qū)域上，織金縣城地處北北東向展布的珠藏向斜北翹起端，發(fā)育地層主要為晚古生代二疊系中上統(tǒng)，次為第四系，巖性以碳酸鹽巖為主，僅在東部有少量含煤硅質(zhì)陸源碎屑巖出露。

1.2區(qū)域水文地質(zhì)條件

織金縣城處在以珠藏向斜為儲水構(gòu)造的完整地下水系統(tǒng)內(nèi)，其中系統(tǒng)東側(cè)邊界較復(fù)雜，北東側(cè)以二疊系茅口組灰?guī)r形成的巖溶地貌所構(gòu)成的地表分水嶺為界，南東側(cè)以二疊系梁山組(P21)石英砂巖及泥頁巖為界；西側(cè)以二疊系龍?zhí)督M碎屑巖及斷層為隔水邊界；南部以二疊系峨眉山玄武巖及二疊系梁山組碎屑巖形成的寢室低中山所構(gòu)成的織金河與三岔河之間的地表分水嶺為界；北側(cè)受織金斷層的阻水作用而形成集中排泄區(qū)。根據(jù)織金縣城及其周邊水文地質(zhì)條件，又將其劃分為4個水文地質(zhì)單元(圖1)，其中織金縣城涉及的為逥龍?zhí)?四方井巖溶泉集中排泄地下水系統(tǒng)。

1、第四系 2、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M 3、二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖 4、二疊系中統(tǒng)茅口組 5、二疊系中統(tǒng)棲霞組 6、下降泉 7、地下河及出口 8、伏流 9、落水洞 10、巖溶地下水系統(tǒng)流域分水嶺 11、地下水流向 12、巖溶地下水系統(tǒng)編號 13、逆斷層 14、地質(zhì)分界線 15、巖層產(chǎn)狀

該系統(tǒng)處在織金縣城及其南部區(qū)域，其中織金縣城一帶為系統(tǒng)地下水排泄區(qū)，逥龍?zhí)丁⑺姆骄畠蓚€巖溶大泉是該系統(tǒng)的主要排泄點。系統(tǒng)流域面積60.88 km2，其中碳酸鹽巖分布面積57.17 km2、碎屑巖分布面積3.71 km2。地貌上以峰叢槽谷為主，高程1 300～2 053 m，槽谷高程1 300～1 600 m，槽谷發(fā)育方向主要受控于20°與120°兩組裂隙，其中20°走向裂隙控制了區(qū)域內(nèi)地下水的主徑流方向。流域內(nèi)含水巖組為二疊系中統(tǒng)棲霞-茅口組(P2q+m)，巖性為中厚層至塊狀灰?guī)r夾燧石團(tuán)塊,地下水類型為裂隙—溶洞水。區(qū)內(nèi)35%以上面積覆蓋較厚第四系，植被較好，巖層裸露主要在織金河槽谷兩側(cè)及部分峰簇，按巖溶含水巖組埋藏條件可定為裸露—覆蓋型，該類型巖溶水系統(tǒng)地下水動態(tài)變化較穩(wěn)定，地下水調(diào)蓄能力強(qiáng)。受地形地貌及向斜構(gòu)造控制，地下水自南西向北東徑流，并最終由向斜兩翼向織金河槽谷中匯集，以巖溶大泉的形式出露，槽谷中地下水位埋深較淺。

2逥龍?zhí)?、四方井?dāng)嗔骷捌湓?/p>

2.1逥龍?zhí)?、四方井?dāng)嗔?/p>

2008年10月6日，作為織金縣主要供水水源的逥龍?zhí)稁r溶大泉斷流，泉點出水高程下降3.2 m，原出水量200 L/s的泉點完全干涸。

2010年4月9日，四方井泉水渾濁，水位出現(xiàn)暴漲暴落現(xiàn)象，隨即四方井突然斷流。斷流20余天后，四方井開始有水流出，但流量不足10 L/s。

2.2逥龍?zhí)?、四方井?dāng)嗔髟?/p>

2.2.1逥龍?zhí)稊嗔髟?/p>

在逥龍?zhí)稁r溶大泉斷流后不久，其周邊的瓦窯龍?zhí)端簧仙?00 cm，水量由0 L/s增大至160 L/s；龍王泉水位上升17 cm，水量增大約40 L/s，兩處泉點水量增加值與回龍?zhí)度磾嗔髑暗牧髁炕鞠嗟?。?jù)調(diào)查，10月6日前織金縣城未發(fā)生地震等地質(zhì)災(zāi)害，但泉點斷流的同時，其南部(逥龍?zhí)赌霞s500 m)的同輝花園建設(shè)項目施工導(dǎo)致大量混泥土漏失、其地面出現(xiàn)塌陷。由此分析，確定逥龍?zhí)度當(dāng)嗔髟驗槿嫌蔚墓こ淌┕?dǎo)致巖溶管道堵塞，最終致使逥龍?zhí)稁r溶大泉斷流。

2.2.2逥龍?zhí)稊嗔髟?/p>

在四方井?dāng)嗔? h后，位于四方井巖溶大泉徑流帶上的高層建筑基坑內(nèi)出現(xiàn)塌坑(四方井巖溶大泉南側(cè)約200 m)，塌坑平面上呈近橢圓狀，形成的塌陷坑體積約500 m3，物質(zhì)主要為紅粘土。此外，該工地北側(cè)基坑內(nèi)之前曾出現(xiàn)多個塌坑。

由此分析，四方井巖溶大泉斷流是由于地下水徑流通道受堵而致，而地面塌陷的巖土體崩落則是徑流通道受堵的直接原因。建筑工地雖施工出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，但由于方量小，不易短時間內(nèi)固結(jié)，且地下水徑流空間已有一定的規(guī)模，所以漏漿本身不會對地下水徑流通道造成堵塞。

3工程建設(shè)對逥龍?zhí)丁⑺姆骄當(dāng)嗔鞯挠绊?/p>

通過織金縣城逥龍?zhí)逗退姆骄畮r溶大泉斷流的分析，認(rèn)為均是由建筑工地地面塌陷所致，而該地面塌陷受多種因素耦合作用影響下，土洞頂板巖土體應(yīng)力失衡而致。工程建設(shè)導(dǎo)致逥龍?zhí)?、四方井?dāng)嗔鞯臋C(jī)制如下：

(1)兩巖溶大泉斷流時間均是在我國西南地區(qū)大旱的2008-2010年間。在此期間，區(qū)內(nèi)地下水位的大幅下降，使原來巖土層中受到的地下水浮托力逐漸減弱，從而造成附加力增加。

(2)地下水位的大幅下降，在地下空腔中形成負(fù)壓，使得土洞頂板受力增加。

(3)注水造漿的下滲及地下水位的上下波動，引起溶洞頂板土層潛蝕、沖刷和掏空，致使溶洞頂板土層形成土洞或促使土洞規(guī)模擴(kuò)大。

(4)沖孔樁的施工振動改變了巖土層中的原有應(yīng)力平衡，而沖孔樁的反復(fù)振動則使振動波產(chǎn)生的力在巖土層中產(chǎn)生疊加效應(yīng)，從而使處于極限穩(wěn)定狀態(tài)的土洞頂板土層、巖層結(jié)構(gòu)破壞而最終致塌。

4巖溶區(qū)工程建設(shè)應(yīng)注意的問題

(1)在巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)，工程建設(shè)前，應(yīng)采用水文地質(zhì)調(diào)查、地球物理勘探及鉆探等手段，查清建設(shè)區(qū)深部巖溶的發(fā)育情況。

(2)對于樁基礎(chǔ)，當(dāng)巖溶管道水平尺寸小于樁徑的巖溶管道，可采取設(shè)樁跨越，如作穿洞處理，勢必堵塞巖溶管道。

(3)對于樁基礎(chǔ)，當(dāng)巖溶管道水平尺寸大于樁徑的巖溶管道，無設(shè)樁跨越條件的樁孔，揭穿洞隙達(dá)到持力層要求后，可采取下置鋼管護(hù)壁后澆筑混凝土的措施。

(4)巖溶管道規(guī)模大，垂直方向深度大且成串珠狀發(fā)育，地下水水量大，地基基礎(chǔ)施工困難的場地，可采取調(diào)整建筑物布局，降低樓層高度的措施。

5結(jié)語

織金縣城巖溶大泉的斷流，凸顯出了巖溶區(qū)城市建設(shè)與地下水保護(hù)間的茅盾，但此茅盾并非是不可解的，這需要政府管理部門加強(qiáng)管理。首先，應(yīng)注重地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃與配置管理；其次，應(yīng)重視地下水與城市化建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，在進(jìn)行城市規(guī)劃布局過程中，應(yīng)高度重視區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件，在地下水主徑流帶應(yīng)避免布局高層建筑；最后，加強(qiáng)巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，特別是巖溶區(qū)供水源地中建設(shè)工程的審批。

參考文獻(xiàn)

[1]韓至鈞,金占省，等.貴州省水文地質(zhì)志[M].北京:地震出版社.1996.

[2]陳登齊,宋小慶.貴州省織金縣四方井巖溶大泉斷裂原因淺析[J].貴州地質(zhì).2012,29(2):94-98.

[收稿日期]2016-03-14

[作者簡介]李元林(1966-)，男 ，四川內(nèi)江人，工程師，主要從事水文工程和環(huán)境地質(zhì)工作。 [通訊作者]宋小慶(1986-)，男 ，貴州龍里人，工程師，主要從事水文工程和環(huán)境地質(zhì)工作。

[中圖分類號]P641.74

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)03-0027-02