耿國銳

（山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，山東 泰安 271000）

寧陽縣東部地區(qū)生活和工業(yè)用水主要以地下水為水源，除泰安恒通水務(wù)有限公司集中供水外，其余均采用自備井。隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高，用水量不斷增大，公共供水普及率和城鄉(xiāng)安全飲用水普及率偏低。此外，地下水超量開采形成了地下漏斗區(qū)，導(dǎo)致地面沉降、水質(zhì)惡化等一系列生態(tài)環(huán)境問題。為優(yōu)化水資源配置，合理開發(fā)、利用地表水，防止地下水超采，緩解當(dāng)前寧陽縣東部地區(qū)缺水現(xiàn)狀，提高城鄉(xiāng)公共供水普及率及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，擬建設(shè)寧陽縣直界水廠項(xiàng)目。

1 概況

寧陽縣直界水廠位于寧陽縣政府駐地東北約40.0km，東莊鎮(zhèn)政府駐地東南約6.0km，行政區(qū)劃隸屬寧陽縣東莊鎮(zhèn)轄區(qū)，西距京福高速公路（G3）磁窯立交出入口約19.1km，西距磁窯火車站16.1km，東距S244省道4.0km，南距G104 國道16.9km，北距S333 省道3.50km，交通較便利。

凈水廠選址于直界水庫大壩以北，水庫溢洪道西側(cè)，大壩外坡腳線下游70m處，以直界水庫地表水為水源，建設(shè)規(guī)模2×104m3/d，采用“預(yù)處理+常規(guī)處理+深度處理工藝”，并同步建設(shè)水廠生產(chǎn)廢水及污泥處理設(shè)施，占地面積27.92畝。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

評(píng)估區(qū)開展了“1/20 萬濟(jì)南市、淄博市、泰安專區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查”、“1/20 萬泰安幅水文地質(zhì)調(diào)查”、“山東省寧陽縣1∶5萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查”和“寧陽縣地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃”等工作，初步查明了擬建工程的地層巖性、構(gòu)造結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)特征等，為本次工作提供了必要的參考資料。

2.1 氣象與水文

評(píng)估區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，光溫同步，雨熱同季，具有春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季晴和氣爽，冬季干燥寒冷的氣候特征。年平均降水量為737.9mm，年暴雨平均次數(shù)1次,受大氣環(huán)流、季風(fēng)和地形條件影響，降水量時(shí)空變化較大，主要表現(xiàn)為：一是降水量年內(nèi)分配不均，主要集中在汛期7～9月份，約占全年降水量的66%，汛期降水又多集中在暴雨時(shí)段之內(nèi)；二是降水量年際間變化較大，最大年份的降水量比降水最小年份大3倍以上；三是降水具有連豐、連枯交替出現(xiàn)的特點(diǎn)。

評(píng)估區(qū)附近主要有直界河及其支流，在西直界村上游建有直界水庫一座，匯水面積46km2，總庫容2037×104m3。直界河由南向北匯入柴汶河，其河溝上游窄下游寬，向北即形成河面，一般寬30～50m，河床上游多由砂礫石組成，下游多為流砂，為季節(jié)性河流，冬春水流較小。

2.2 地形地貌特征

評(píng)估區(qū)位于魯中山區(qū)，為低山與丘陵過渡地帶，主要地貌類型為低山丘陵地貌和河谷地貌。大壩左側(cè)皮匠山呈圓錐形，右側(cè)餓狼山呈馬鞍形，北西向延伸，兩山均屬低山，海拔高度為200～250m，山體渾圓坡緩，坡度在10～30m 之間。地貌單元為剝蝕丘陵區(qū)，長期自然剝蝕及人工破壞，使山體溝壑縱橫，植被較差。水庫北部為丘陵平原區(qū)，海拔高度100～150m，地勢較為平坦，地形起伏較小，溝谷不發(fā)育，以河流沖洪積物為主。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造特征

大地構(gòu)造位置位于華北板塊魯西隆起區(qū)蒙山凸起與汶東凹陷接合部位，構(gòu)造以斷裂為主，主要發(fā)育NW向、NE 向和NEE 向三組斷裂。主要出露上寒武統(tǒng)張夏組上段（∈3zu）和第四系臨沂組（Qhl），前者巖性為青灰色中厚層藻礁灰?guī)r和鮞?；?guī)r夾鈣質(zhì)泥巖、藻凝塊灰?guī)r、砂屑灰?guī)r，主要由藻類、鮞粒和方解石組成，節(jié)理、裂隙較發(fā)育；后者分布于低凹處，厚5～9m，巖性為灰黃色含礫粗砂、中細(xì)砂夾砂質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉砂土。區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育。

泰安地區(qū)自公元前1768年至公元1909年3678年間有記錄的3.0 級(jí)以上地震共13 次，均為構(gòu)造淺源地震，多發(fā)生在斷裂交匯部位。其中，5.0～4.0 級(jí)地震4次，4.0～3.5級(jí)地震7次，3.5～3.0級(jí)地震1次，未說明震級(jí)的1次。故評(píng)估區(qū)地震基本烈度Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度0.10g，反應(yīng)譜特征周期0.40s，屬區(qū)域地殼基本穩(wěn)定區(qū)。

2.4 工程地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)巖土體類型主要為粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）和較堅(jiān)硬塊狀石灰?guī)r巖組。

（1）土體工程地質(zhì)特征：粉質(zhì)粘土，厚5～9m，均厚5.85m，黃褐、褐黃色，可塑，含少量的細(xì)砂及姜石，切面較光滑，干強(qiáng)度及韌性中等，地基承載力特征值fak為120kPa。

（2）巖體工程地質(zhì)性質(zhì)：較堅(jiān)硬塊狀石灰?guī)r巖組，寒武系張夏組藻礁灰?guī)r和鮞粒灰?guī)r，灰?guī)r厚度較大，巖石單軸抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及抗剪切強(qiáng)度均較高，為塊狀較堅(jiān)硬巖體，巖溶發(fā)育等級(jí)中級(jí)，地基承載力特征值為fak=3000kPa，工程性能良好[1]。

2.5 水文地質(zhì)條件

評(píng)估區(qū)地下水類型有第四紀(jì)松散巖類孔隙含水巖組和碳酸鹽巖裂隙巖溶水。前者巖性為粉質(zhì)粘土，單位降深涌水量1.52～14.37L/(s·m)，主要接受大氣降水、河流側(cè)滲等補(bǔ)給，主要以地下徑流的方式排泄；后者埋深30～60m，主要為寒武系張夏組藻礁灰?guī)r和鮞?；?guī)r，富水性強(qiáng)，單井涌水量1000～5000m3/d，單位涌水量18.18～1.30L/(s·m)，主要接受外圍含水層側(cè)向補(bǔ)給，排泄方式以人工開采及側(cè)向徑流為主。

第四系松散巖類孔隙含水巖組，水位埋深3.5～4.4m，年水位變幅1～3m；碳酸鹽巖裂隙巖溶水，水位埋深30～60m，年水位變幅3～5m。自然狀態(tài)下，在一個(gè)水文年中，一般年初到六月份水位緩慢下降，六月份中下旬出現(xiàn)全年最低水位；七月份雨季到來，水位開始上升，九月份前后出現(xiàn)全年最高水位；雨季過后隨降水減少及徑流、蒸發(fā)排泄，水位又開始下降，直到翌年六月份，如此年復(fù)一年呈現(xiàn)周期性變化；年際間隨降水量的差異性，地下水位表現(xiàn)為連枯年份持續(xù)下降、豐水年或平水年迅速回升的特點(diǎn)。

2.6 人類工程活動(dòng)

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，評(píng)估區(qū)附近為道路、村莊，無不穩(wěn)定邊坡、地下洞室及采空區(qū)，人類工程活動(dòng)破壞地質(zhì)環(huán)境一般。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

3.1 地質(zhì)災(zāi)害類型及特征

根據(jù)評(píng)估區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件，區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)災(zāi)害類型為巖溶塌陷，但實(shí)地踏勘和調(diào)查，擬建工程位于巖溶塌陷分布區(qū)外圍，目前無巖溶塌陷發(fā)生。

從巖溶塌陷發(fā)育特征來看，形成機(jī)理較為復(fù)雜，為多重力學(xué)效應(yīng)作用的結(jié)果。不同地質(zhì)模式條件下、觸發(fā)(誘發(fā))巖溶塌陷的形成機(jī)理不相同。區(qū)內(nèi)巖溶塌陷是由“巖—土—水”共同作用的結(jié)果，其中，巖溶的發(fā)育是內(nèi)因，為巖土體的破壞提供運(yùn)移空間；地下水活動(dòng)是外因，為巖土體的破壞提供動(dòng)力。

總之，評(píng)估區(qū)以藻礁灰?guī)r和鮞?；?guī)r夾鈣質(zhì)泥巖，地表和底下未見明顯巖溶和溶洞；距離村莊有一段距離，周邊主要為道路，故地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度弱，地質(zhì)災(zāi)害危害程度小，巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小[2]。

3.2 可能引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害特征

根據(jù)評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件，結(jié)合本建設(shè)項(xiàng)目特點(diǎn)綜合分析，擬建工程可能引發(fā)或加劇的地質(zhì)災(zāi)害為巖溶塌陷。

評(píng)估區(qū)擬建建筑物主體建筑為地上4層建筑，地基開挖深度3～6m左右，地下為寒武紀(jì)張夏組灰?guī)r，巖溶發(fā)育程度較弱，位于巖溶塌陷及其影響范圍內(nèi)，可能引發(fā)或加劇巖溶塌陷。故地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度中等，地質(zhì)災(zāi)害危害程度中等，巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等。

3.3 工程建設(shè)自身可能遭受地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性

根據(jù)評(píng)估區(qū)水文地質(zhì)條件、巖溶塌陷的形成條件及主要影響因素，選取巖溶發(fā)育程度、覆蓋層巖性結(jié)構(gòu)、覆蓋層厚度、地下水水位、地下水徑流條件和地貌類型六個(gè)因素，按它們對(duì)塌陷發(fā)育的影響大小分為3～4級(jí)，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別賦予經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，經(jīng)公式：N=K+S+H+W+F+D，對(duì)可能發(fā)生巖溶塌陷的區(qū)域采用經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)預(yù)測法對(duì)其危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測。

經(jīng)計(jì)算N=2+1+4+2+2=11，根據(jù)巖溶地面塌陷預(yù)測指標(biāo)判別表（表1），巖溶地面塌陷穩(wěn)定性為不易塌陷，可產(chǎn)生少量或零星塌陷。

表1 巖溶塌陷易發(fā)性數(shù)量化評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表

工程建設(shè)鄰近地質(zhì)災(zāi)害影響范圍，遭受地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等，遭受地質(zhì)災(zāi)害的可能性為中等，危害程度中等，巖溶發(fā)育程度為弱，故擬建工程建設(shè)中、建設(shè)后可能引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等—小[3]。

4 危險(xiǎn)性評(píng)估及防治措施

項(xiàng)目以遵循地質(zhì)環(huán)境條件與人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)因素相結(jié)合、主導(dǎo)因素及多災(zāi)種疊加效用、動(dòng)態(tài)和區(qū)內(nèi)相似區(qū)際相異為原則，抓住主導(dǎo)因素，充分考慮地質(zhì)環(huán)境因素和人類工程活動(dòng)影響，對(duì)評(píng)估區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性和適用性評(píng)價(jià)，并制定有效的防災(zāi)減災(zāi)措施。

4.1 危險(xiǎn)性評(píng)估

評(píng)估區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害為巖溶塌陷，現(xiàn)狀評(píng)估危險(xiǎn)性小，預(yù)測評(píng)估危險(xiǎn)性中等，綜合評(píng)估危險(xiǎn)性中等，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的危害程度中等。

4.2 適宜性評(píng)估

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、防治工程難度以及防治效益等因素（表2），對(duì)評(píng)估區(qū)進(jìn)行了適宜性分區(qū)及評(píng)估。

表2 建設(shè)用地適宜性分級(jí)表

評(píng)估區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單、地層巖性穩(wěn)定，巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小，遭受巖溶塌陷危害的可能性中等，引發(fā)、加劇巖溶塌陷的可能性中等，危險(xiǎn)性中等，但可采取合適措施處理可以解決，場地適宜性評(píng)估為基本適宜[3]。

4.3 防治措施

（1）控制建設(shè)場地周邊巖溶水的開采，避免引起區(qū)內(nèi)巖溶水位的大幅波動(dòng)。

（2）基坑開挖時(shí)布置基坑支護(hù)；開挖坡度不大于60°，并對(duì)邊坡采取有效的護(hù)坡措施，為工程建設(shè)施工和水廠正常運(yùn)營提供科學(xué)的地質(zhì)依據(jù)。

5 結(jié)論

（1）寧陽縣直界水廠現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害為巖溶塌陷，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小；工程建設(shè)中和建設(shè)后可能引發(fā)或加劇巖溶塌陷的發(fā)生，危險(xiǎn)性中等；但可采取合適防治措施處降低巖溶塌陷危險(xiǎn)性，工程場地基本適宜。

（2）控制水廠場地周邊巖溶水的開采，基坑開挖時(shí)實(shí)施基坑支護(hù)和護(hù)坡措施等，為直界水廠的建設(shè)和后期運(yùn)營提供了地質(zhì)科學(xué)依據(jù)。