廖鵬程,崔獻(xiàn)花，陳植華

(1.湖北省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊(duì)，湖北 宜昌 443199；2.鄭州工業(yè)貿(mào)易學(xué)校地質(zhì)礦產(chǎn)勘查系，河南 鄭州 450007；3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430074)

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貴州省喀斯特地區(qū)建設(shè)項(xiàng)目選址的水文地質(zhì)研究

廖鵬程1,崔獻(xiàn)花2，陳植華3

(1.湖北省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊(duì)，湖北 宜昌 443199；2.鄭州工業(yè)貿(mào)易學(xué)校地質(zhì)礦產(chǎn)勘查系，河南 鄭州 450007；3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430074)

喀斯特地區(qū)的地下水環(huán)境十分脆弱，選擇適合工程建設(shè)場址的難度大，從水文地質(zhì)的角度去選擇和評估擬選場地的適宜性尤為重要。以貴州省喀斯特地區(qū)為研究區(qū)域，在分析該地區(qū)地形地貌、地層巖性和水文地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)貴州喀斯特地層的特點(diǎn)、組合特征和地貌類型，結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目前期工作的不同階段，對每一階段中水文地質(zhì)研究的主要內(nèi)容進(jìn)行了概述；并以貴州某典型大型電廠的灰場選址為案例，通過對該擬選場址水文地質(zhì)條件的評估，進(jìn)一步驗(yàn)證了水文地質(zhì)研究在建設(shè)項(xiàng)目前期工作各階段的重要性。

喀斯特地區(qū);地下水環(huán)境;建設(shè)項(xiàng)目選址;適宜性評估;貴州省

貴州省是我國喀斯特地貌發(fā)育最典型的省區(qū)之一，生態(tài)環(huán)境脆弱，承載力較差，保護(hù)環(huán)境的壓力較大[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，貴州省喀斯特面積約為13×104km2，占全省土地總面積的73.6%，有95%的縣(市)都有喀斯特分布。廣泛分布的巖溶洼地、大型的溶洞溝槽、不計(jì)其數(shù)的落水洞乃至漏斗等，以及表層第四系厚度不穩(wěn)定、降水可以迅速進(jìn)入下部巖溶水系統(tǒng)、防污性能極低等，使污染物一旦泄漏，容易快速進(jìn)入巖溶管道并迅速污染地下水，環(huán)境風(fēng)險大。因此，喀斯特地區(qū)地下水環(huán)境十分脆弱，選擇合適的建設(shè)場地難度很大[2-3]。

正是因?yàn)橘F州省的總體區(qū)域地下水環(huán)境脆弱，對建設(shè)項(xiàng)目選址制約明顯，因此需要充分發(fā)揮水文地質(zhì)專業(yè)工作者的優(yōu)勢，協(xié)助工程建設(shè)項(xiàng)目選擇合適的地址，盡可能避免和減少對地下水環(huán)境的影響風(fēng)險[4]。地下水環(huán)境評價中重視基礎(chǔ)地質(zhì)和水文地質(zhì)的調(diào)查研究，在建設(shè)項(xiàng)目前期各階段的工作中主動介入并提供相關(guān)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)支持顯得尤為迫切和重要。

1 貴州省喀斯特地區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 地形地貌特征

貴州是一個以山地為主的省份，據(jù)統(tǒng)計(jì)全省山地面積約占75.1%，丘陵面積約占23.6%，盆地面積約占1.3%，山地地貌廣泛分布是貴州地貌第一大特征。不同成因的丘陵既分布于高原外緣和高原面上，也成片分布于東部地區(qū)，呈孤立狀、壟崗狀或叢聚狀。盆地形態(tài)多樣、成因復(fù)雜，有挽近斷裂形成的斷陷盆地，流水侵蝕形成的河谷盆地和巖溶作用形成的溶蝕盆地，這些盆地散布于貴州各地不同高程上，其共同特征是規(guī)模不大，面積超過萬畝的盆地不到20個，所以沒有平原和大型山間盆地是貴州地貌的第二個特征[5]。另外，存在有負(fù)地形是喀斯特地貌的另一個重要特征，貴州地區(qū)負(fù)地形主要有喀斯特負(fù)地形與巖溶洼地兩大類。

巖溶洼地是溶蝕作用和地表水流侵蝕作用的結(jié)果，通常處于地下河的補(bǔ)給區(qū)，在地貌上通常為一個封閉或者半封閉的負(fù)地形，上覆第四系的成因類型及厚度可指示底部巖溶發(fā)育情況。在洼地范圍內(nèi)一定有落水洞或豎井等排泄通道，下方往往存在巖溶徑流管道，通過地形上成串洼地的分布可以判斷地下河管道位置走向(見圖1)。洼地負(fù)地形的類型主要有：落水洞、豎井、塌陷漏斗、巖溶洼地、合成洼地、巖溶盆地等，詳見表1。

巖溶地貌的形成有多種原因，并不是所有的負(fù)地形都是巖溶洼地或落水洞等強(qiáng)烈?guī)r溶發(fā)育區(qū)?？λ固刎?fù)地形的形成是由于表層灰?guī)r被溶蝕及地表產(chǎn)流水力沖蝕的共同作用，而巖溶洼地屬于溶蝕垮塌后形成的負(fù)地形，兩者在成因上有明顯的區(qū)別。因此，重點(diǎn)區(qū)別喀斯特負(fù)地形與巖溶洼地以及兩者與敏感目標(biāo)的關(guān)系是喀斯特地區(qū)合理選址的關(guān)鍵。

表1 喀斯特地區(qū)主要洼地類型

1.2 地層巖性特征

貴州地區(qū)碳酸鹽巖主要包括灰?guī)r、白云巖兩類，次為它們的過渡類型[6-7]?，F(xiàn)將這兩類巖性分述如下：①灰?guī)r：灰?guī)r是貴州地區(qū)碳酸鹽巖中最主要的巖類，主要分布在揚(yáng)子陸塊的海相淺水沉積地層中，次為貴州省東南地區(qū)和右江地區(qū)的深水沉積地層中，其代表性巖石地層單位見表2；②白云巖：白云巖是貴州地區(qū)碳酸鹽巖中又一重要巖類，按成因一般可分為原生-準(zhǔn)同白云巖和成巖白云巖兩大亞類，再依其結(jié)構(gòu)還可進(jìn)一步細(xì)分，巖類較多，主要分布在揚(yáng)子陸塊的海相淺水沉積地層中，其代表性巖石地層單位見表3。

表2 貴州灰?guī)r地層分布

表3 貴州白云巖地層分布

貴州地區(qū)碳酸鹽巖分布廣泛、連片出露、巖類齊全、巖性多樣、累計(jì)厚度大(累計(jì)厚近10 000 m)，是該地區(qū)環(huán)境地質(zhì)最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)李陽兵等統(tǒng)計(jì)[8]，連續(xù)性灰?guī)r和灰?guī)r與碎屑巖互層在貴州省碳酸鹽巖中分布面積所占比例最大，分別為28.04%和23.06%；白云巖類中以連續(xù)性白云巖在碳酸鹽巖中分布面積所占比例最高，為21.01%；灰?guī)r夾碎屑巖占碳酸鹽巖總面積的17.68%；白云巖夾碎屑巖占碳酸鹽巖總面積的6.59%；其他所占比例不大，見圖2。

由圖2可以看出，貴州地區(qū)碳酸鹽巖的分布具有以下兩個特點(diǎn)：

(1) 存在碳酸鹽巖與碎屑巖互層的現(xiàn)象：在某些地區(qū)，巖溶地層與非巖溶地層并非完全獨(dú)立，而是存在有交互夾層的現(xiàn)象，形成間互狀碳酸鹽巖類，即灰?guī)r、白云巖與碎屑巖互層產(chǎn)出或?qū)娱g夾少量碎屑巖，這種互層所占比例達(dá)到了23.06%。不純碳酸鹽巖或?qū)娱g所夾碎屑巖限制了巖溶地層中巖溶管道、溶洞的發(fā)育，這種結(jié)構(gòu)使其地層的巖溶化程度低，含水介質(zhì)以細(xì)小的巖溶裂隙為主。

(2) 地層巖性的相變比較明顯：在某些地區(qū)出現(xiàn)碳酸鹽巖與碎屑巖的過渡變化，而這種相變程度對判別下伏巖層溶洞裂隙發(fā)育有很大影響。以三疊系地層為例，下、中三疊統(tǒng)由一“S”形的相變帶分隔成兩大巖石類型完全不同的沉積相區(qū)，相變帶從馬場坪開始，經(jīng)貴陽青巖—安順碼頭—貞豐壩橋—冊亨冗渡—興義泥凼入廣西羅平，北側(cè)屬揚(yáng)子區(qū)，以淺海相碳酸鹽巖沉積為主，右側(cè)以深水廣海盆地陸源碎屑沉積為主。

在貴州喀斯特地區(qū)如何利用這些特點(diǎn)進(jìn)行擬選場址選擇非常關(guān)鍵，在項(xiàng)目選址時需要突出和重視開展基礎(chǔ)水文地質(zhì)野外調(diào)查研究，而不能僅在區(qū)域地質(zhì)圖上下結(jié)論。

1.3 地層及地質(zhì)構(gòu)造特征

貴州省地層發(fā)育齊全，從遠(yuǎn)古界至第四系均有出露，境內(nèi)以碳酸鹽巖為主的巖石地層有寒武系下統(tǒng)上部至奧陶系下統(tǒng)中下部、泥盆系中統(tǒng)上部至二疊系下統(tǒng)以及三疊系中下統(tǒng)；以碎屑巖為主的巖石地層有元古界、震旦系下統(tǒng)、寒武系下統(tǒng)中下部、奧陶系下統(tǒng)上部至志留系中下統(tǒng)、泥盆系中下統(tǒng)、二疊系上統(tǒng)、三疊系中統(tǒng)至白堊系；此外，貴州境內(nèi)西部分布有集中連片的二疊系峨眉山玄武巖，各類負(fù)地形底部及山體斜坡處常見厚度不等的第四系松散層。

由圖2可以看出，以灰?guī)r為主的碳酸鹽巖地層分布于黔西、黔西南地區(qū)，主要為二疊—三疊系地層；白云巖為主的碳酸鹽地層主要分布于黔中、黔北地區(qū)，主要為寒武—奧陶系白云巖類地層。在項(xiàng)目選址上，與灰?guī)r地層區(qū)域相比，白云巖地層的巖溶裂隙、地下水徑流管道等發(fā)育程度相對較弱，使得白云巖地層所在區(qū)域更適合項(xiàng)目選址[9]。因此，在貴州省的不同區(qū)域進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目選址的難度也存在明顯差異。

貴州位于華南板塊內(nèi)，處于東亞中生代造山與阿爾卑斯-特提斯新生代造山帶之間，橫跨揚(yáng)子陸塊和南華活動帶兩個大地構(gòu)造單元，在已知1 400 Ma地質(zhì)歷史時期中經(jīng)歷了武陵、雪峰、加里東、華力西-印支、燕山-喜山5個構(gòu)造運(yùn)動階段。雪峰運(yùn)動奠定了揚(yáng)子陸塊的基底，廣西運(yùn)動使黔東南地區(qū)褶皺隆起與揚(yáng)子陸塊熔為一體，以后又經(jīng)歷了裂陷作用、俯沖作用，燕山運(yùn)動奠定了現(xiàn)今構(gòu)造的基本格局。多次造山作用的地應(yīng)力場在變化多端的地應(yīng)力條件下，形成了擠壓裂、直扭型和旋扭型三類構(gòu)造型式，交織成一幅復(fù)雜多變的應(yīng)變圖像。

綜上所述，貴州省喀斯特地區(qū)地層發(fā)育和地質(zhì)構(gòu)造總體來說具有以下特征：①地層發(fā)育十分完備，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖地層在地表呈帶狀交替出露，使該地區(qū)的喀斯特地貌呈現(xiàn)出間隔狀分布；②灰?guī)r是該地區(qū)分布最廣的巖層；③由于近期新構(gòu)造運(yùn)動的持續(xù)上升以及原生植被遭到人為破壞及風(fēng)化剝蝕，造成基巖大量的裸露，風(fēng)化殼物質(zhì)更替迅速，殘留土壤極少；④地質(zhì)構(gòu)造屬板內(nèi)構(gòu)造，構(gòu)造的主體為薄皮構(gòu)造，變形不十分強(qiáng)烈，發(fā)育最完整、最廣泛的構(gòu)造樣式是侏羅山式褶皺帶。

1.4 水文地質(zhì)特征

可溶巖地層在貴州境內(nèi)分布廣泛，超過全省面積的三分之二，在可溶巖地層中，分布著各種類型的巖溶地下水。以二疊—三疊系為主的灰?guī)r裂隙溶洞水主要分布于黔南、黔西北地區(qū)，分布面積占全省面積的三分之一，如二疊系棲霞-茅口組(P1q-m)，此地層的水文地質(zhì)特點(diǎn)為含水巖組巖溶裂隙比較發(fā)育，構(gòu)成了良好的賦存空間和運(yùn)移通道，且連通性、含水性較好；以寒武—奧陶系白云巖為主的溶洞裂隙水主要分布于黔中、黔西南、黔北、黔東北等地，分布面積接近全省面積的五分之一，其代表地層如寒武系婁山關(guān)組(∈2-3ls)、高臺組(∈2g)，該地層的水文地質(zhì)特點(diǎn)為巖溶比較發(fā)育，連通性中等，含水性一般，可作為相對隔水層。貴州省主要碳酸鹽地層水文地質(zhì)特征統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 貴州省主要碳酸鹽地層水文地質(zhì)特征統(tǒng)計(jì)結(jié)果

可見，在貴州省建設(shè)項(xiàng)目場址的選擇上，應(yīng)重點(diǎn)分析碳酸鹽巖地層的基本巖性以及巖溶發(fā)育的差異，選擇泥灰?guī)r或白云巖等巖溶發(fā)育程度低的相對隔水層作為擬選場址是建設(shè)項(xiàng)目實(shí)行的基礎(chǔ)。通過表4，可總結(jié)出貴州省境內(nèi)幾組常見的備選地層(見表5)，一般可在這幾套地層中根據(jù)包氣帶的實(shí)際情況選擇適合的擬選場地。

表5 貴州碳酸鹽巖地區(qū)可作為擬選場址的常見地層

2 喀斯特地區(qū)建設(shè)項(xiàng)目前期各階段水文地質(zhì)研究的主要內(nèi)容

在喀斯特地區(qū)，地下水環(huán)境影響評價工作介入應(yīng)從建設(shè)項(xiàng)目可行性研究階段開始，盡可能與可研工作同時、同步、同場開展。特別對地下水環(huán)境風(fēng)險大的建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)在建設(shè)項(xiàng)目選址階段開始介入，并從地下水環(huán)境保護(hù)的角度提出項(xiàng)目選址的要求，減少因選址不合理造成的項(xiàng)目否決[10]。

在貴州地區(qū)特殊的地質(zhì)背景條件下，結(jié)合《地下水環(huán)境影響評價導(dǎo)則》，項(xiàng)目建設(shè)前期工作階段(可行性研究階段、初步勘察階段、詳細(xì)勘察階段、工程勘察階段等)中水文地質(zhì)調(diào)查研究已成為重要的工作內(nèi)容。通過詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查研究，查明開展地下水環(huán)境影響評價工作范圍內(nèi)的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)環(huán)境背景、水文地質(zhì)條件等，并綜合各方面重要因素后，盡可能選擇相對隔水層或巖溶不發(fā)育的地段。此外，在選取場址時應(yīng)盡可能地在不利的地質(zhì)背景條件下“劣中選優(yōu)”。

本文結(jié)合地下水環(huán)境影響評價的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，分別對喀斯特地區(qū)建設(shè)項(xiàng)目前期各階段工作中水文地質(zhì)調(diào)查研究的主要工作內(nèi)容(見圖3)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2.1 可行性研究階段

建設(shè)項(xiàng)目選址可行性研究階段，水文地質(zhì)調(diào)查工作的內(nèi)容主要是根據(jù)已收集的報告、圖件等資料，在區(qū)域上選擇合適的地層、考慮巖溶地貌特點(diǎn)后進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，之后再結(jié)合建設(shè)方的需求進(jìn)一步確定場址范圍。

在地層選擇時，首先要考察所選范圍內(nèi)是否存在一定厚度且分布連續(xù)穩(wěn)定的黏土，因?yàn)檫@對建設(shè)項(xiàng)目來說是一層天然優(yōu)良的防滲層。根據(jù)《地下水環(huán)境影響評價導(dǎo)則》，通常選擇防污性能“強(qiáng)”或者“中”的地層，即擬選建設(shè)項(xiàng)目場地地下基礎(chǔ)之下第一層土(巖)層，包氣帶厚度Mb≥1.0 m、滲透系數(shù)K≤10-7cm/s且分布連續(xù)的地層，該套地層包氣帶的防污性能為優(yōu)。根據(jù)這個原則比選出有利地層，避開不利地層(包氣帶厚度Mb≤0.5 m或滲透系數(shù)K≥10-4cm/s)。通常在巖溶相對不發(fā)育的白云巖地區(qū)選擇區(qū)域構(gòu)造相對簡單、包氣帶厚度較大的地層作為擬選場址。

從整體宏觀區(qū)域上，該階段需查明擬選場址所處范圍的構(gòu)造特點(diǎn)，以及周邊斷層發(fā)育情況及該斷層性質(zhì)，優(yōu)先考慮壓性阻水?dāng)鄬觼砜刂频叵滤飨颉＿@樣不僅能有效阻止污染物的外排泄漏，同時在后期的地下水環(huán)境影響評價驗(yàn)證階段中也能很清晰地構(gòu)建出合理的水文地質(zhì)概念模型。

2.2 初步勘察階段

建設(shè)項(xiàng)目選址初步勘察階段的主要工作目的是對場地內(nèi)建筑地段的穩(wěn)定性做出評價，對確定的建筑物總平面布置、主要建筑物地基基礎(chǔ)方案及對不良地質(zhì)現(xiàn)象防治方案進(jìn)行論證。

在這一階段，水文地質(zhì)調(diào)查研究工作需從擬選場址局部范圍內(nèi)，查明地層的產(chǎn)狀，優(yōu)先選擇傾角較小、地勢平緩的局部小盆地(這類地區(qū)通常位于向斜構(gòu)造的核部)，或者選擇下伏地層巖溶發(fā)育較弱的喀斯特負(fù)地形；同時，調(diào)查附近周邊有無較大斷層通過、該斷層的地質(zhì)力學(xué)性質(zhì)以及破碎帶的發(fā)育情況；另外，查明擬選場址周邊有無集中的落水洞、巖溶排水管道，以便很好地控制地下水流向，并通過這些管道發(fā)育以及分布情況來判別喀斯特負(fù)地形是否屬于巖溶地下河的集中補(bǔ)給通道。此外，為配合地下水環(huán)境影響評價工作，本階段可以開展水樣采集工作。

通過上述水文地質(zhì)的勘察，須明確地下水的補(bǔ)徑排特點(diǎn)，并分析該處地下水是否易被污染，污染物是否易徑流、易稀釋等。

當(dāng)擬選場址周邊不可避免地遇到地下水保護(hù)的敏感目標(biāo)(如水庫、溫泉、風(fēng)景保護(hù)區(qū)等)時，應(yīng)優(yōu)先選擇巖溶發(fā)育程度較小的白云巖作為下伏基巖，同時充分考慮利用地層產(chǎn)狀、裂隙構(gòu)造等能控制地下水流向的地質(zhì)條件，使得擬選場址處于這些敏感目標(biāo)的下游。

2.3 詳細(xì)勘察階段

建設(shè)項(xiàng)目選址詳細(xì)勘察階段的目的是按建筑物或建筑群給出詳細(xì)的工程地質(zhì)資料和設(shè)計(jì)所需的巖土技術(shù)參數(shù)，對建筑地基做出巖土工程分析評價。其方法技術(shù)手段主要根據(jù)不同建筑物的具體情況和工程要求而定，一般需要大量的勘探、室內(nèi)外試驗(yàn)。

在這一階段，水文地質(zhì)調(diào)查工作主要以驗(yàn)證為主，通過詳細(xì)勘察和野外試驗(yàn)來驗(yàn)證擬選場址的合理性。結(jié)合地下水環(huán)境影響評價的規(guī)范要求，常見的野外試驗(yàn)有土壤飽和入滲試驗(yàn)和鉆孔(井)抽水/注水試驗(yàn)。根據(jù)對擬選場址及周邊范圍的水文地質(zhì)條件分析，需選取能控制住地下水流向的打井位置，不僅能充分高效利用鉆孔資源，為詳細(xì)勘察中的水文地質(zhì)勘察、工程地質(zhì)勘查、環(huán)境地質(zhì)勘察以及后面的地下水環(huán)境影響評價等多個階段提供寶貴的水文地質(zhì)實(shí)測資料，而且還能有效地節(jié)約建設(shè)單位工程勘察的經(jīng)費(fèi)，少走彎路。

通過土壤飽和入滲試驗(yàn)和鉆孔(井)抽水注水試驗(yàn)兩類野外試驗(yàn)，可驗(yàn)證擬選場址包氣帶的防污性能；通過場地工程勘察報告中要求做的物探試驗(yàn)，可查明下伏地層的巖溶發(fā)育情況；通過開展野外示蹤試驗(yàn),可研究喀斯特巖溶管道的發(fā)育走向。詳細(xì)勘察階段各種野外試驗(yàn)可獲得的水文地質(zhì)參數(shù)(性質(zhì))見表6。

表6 詳勘階段常見野外試驗(yàn)一覽表

3 案例分析——貴州某電廠灰場選址

3.1 擬選灰場地質(zhì)環(huán)境條件

3.1.1 地形地貌

擬選麻窩灰場位于六枝電廠東側(cè)約1.5 km，三面環(huán)山，整體為北部開闊南部收縮呈南北向展布的溝谷，溝谷西側(cè)為陡坡，東側(cè)為緩坡溶丘地貌，南、北端各有一出口。灰場南部地面標(biāo)高為1 310 m，南部收縮方向低洼地帶自然地面標(biāo)高約1 297 m，地形較陡，坡度在50°～70°之間；東側(cè)山坡地形較緩，坡度約為25°～30°，基本與巖層傾角一致。麻窩灰場擬選場址鳥瞰圖見圖4。

3.1.2 氣象水文

本區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤區(qū)氣候，年平均氣溫在14.5℃左右，多年年平均降雨量為1 400 mm。

區(qū)域內(nèi)主要發(fā)育河流為三岔河，位于貴州省西部，屬長江流域?yàn)踅?，其洪枯水季?jié)與雨旱季歷時基本相一致，屬山溪性河流。

3.1.3 地層巖性

擬選場址范圍出露地層主要為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組第三段(T2g3)的灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)白云巖，上覆第四系殘坡積層。關(guān)嶺組第三段分層描述如下：

第一、二亞段(T2g3(1-2))：主要分布在擬選場址東側(cè)，該段巖性為灰白色、白色中厚層塊狀細(xì)晶白云巖，含少量灰質(zhì)白云巖，局部夾硅質(zhì)白云巖。

第三、四亞段(T2g(3-4))：主要分布在擬選場址西側(cè)陡坡，該段巖性為溶塌角礫巖，下部角礫巖夾有灰白色團(tuán)塊狀砂屑灰?guī)r、微晶白云巖和泥云巖。

麻窩灰場擬選場址地質(zhì)剖面圖見圖5。

3.1.4 裂隙構(gòu)造

擬選灰場區(qū)域位于向斜東翼，受構(gòu)造及水動力作用影響，區(qū)域內(nèi)出露巖層中裂隙分布普遍，但各組裂隙延伸長度與深度有限，主要裂隙為平行于巖層產(chǎn)狀的層間裂隙(見圖6)，傾向向西，傾角較緩，構(gòu)成地下水徑流優(yōu)勢裂隙。

3.1.5 巖溶發(fā)育特征

擬選場址內(nèi)地表巖溶形態(tài)以白云巖類溶紋和刀砍狀溶紋為主，見圖7。

擬選場址地下巖溶形態(tài)根據(jù)場址范圍內(nèi)的物探及水文地質(zhì)鉆探成果分析，在勘察深度范圍內(nèi)(地表以下約50 m，高程約1 260～1 310 m)，大部分地段基巖較為完整，地下巖溶發(fā)育以淺部(地表以下0～20 m)溶蝕裂隙以及小規(guī)模(洞高4～5 m)充填的孤立溶洞為主，線溶率為0.54%，巖溶微弱發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)廊道式大型巖溶存在痕跡。

3.1.6 水文地質(zhì)特征

擬選場址范圍內(nèi)地下水類型主要為第四系覆蓋層中的孔隙水、基巖巖溶裂隙水。因第四系殘坡積層僅在灰場南部低洼地帶局部出露，不構(gòu)成連續(xù)含水層，因此不予討論。區(qū)域內(nèi)含水層主要為關(guān)嶺組第三段巖溶裂隙水含水層，為擬選灰場直接影響含水層，根據(jù)抽水試驗(yàn)成果，含水層滲透系數(shù)為1.55×10-7～2.23×10-5cm/s。場區(qū)東側(cè)因地形切割，出露有表層巖溶泉，流量不大，水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Mg。

擬選場址南部數(shù)個巖溶洼地距場區(qū)很近，且展布方向與巖層走向較近似，據(jù)當(dāng)?shù)鼐用窨谑鲈撏莸氐囟斡昙静灰姺e水，推測具有一定的連通性，是擬選場址南部地段主要的集水、排水通道。此外，擬選場址地表發(fā)育的巖溶形態(tài)包括2個落水洞(位于灰場以南約500 m)、1個溶蝕漏斗(位于灰場以南700 m)、1個廳堂式溶洞(位于灰場以南約1 km)以及巖溶泉，見圖8。根據(jù)場址南面出現(xiàn)的串珠狀巖溶洼地推測下伏基巖中可能存在連通性巖溶通道，該地段地面高程最低，為整個水文地質(zhì)單元地表徑流的出口端，構(gòu)成了主要的集水、排水通道。

擬選灰場場區(qū)主要接受大氣降雨補(bǔ)給，降雨通過基巖裂隙下滲補(bǔ)給地下水，根據(jù)灰場場區(qū)水文地質(zhì)鉆探揭示的地下水水位繪制的地下水水位等值線見圖9。由圖9可見，灰場場區(qū)地下水水位標(biāo)高位于1 290～1 330 m之間，淺層地下水受地形控制，與地形趨勢一致，地下水沿下伏基巖巖溶裂隙向南徑流。

經(jīng)野外調(diào)查，巖溶洼地排水通道位于向斜東翼，巖層產(chǎn)狀約為290°∠20°，調(diào)查發(fā)現(xiàn)層間裂隙為優(yōu)勢裂隙，因此巖溶洼地下伏巖溶排水通道中地下水主要沿巖層走向流動。

3.2 擬選場址的水文地質(zhì)條件適宜性評估

3.2.1 可行性研究階段

在可行性研究階段，通過收集的資料可判斷出：擬選灰場位于巖溶洼地中上游，下部白云巖地層巖溶發(fā)育較弱，不存在管道型巖溶發(fā)育，整體滲漏性低,地質(zhì)穩(wěn)定性較好。根據(jù)《地下水環(huán)境影響評價導(dǎo)則》中的相關(guān)評價標(biāo)準(zhǔn)，該地層的防污性能屬于“中”。

3.2.2 初步勘察階段

在初步勘察階段，通過實(shí)地現(xiàn)場勘察，測得地層產(chǎn)狀為290°∠20°，總體呈北西向，地層產(chǎn)狀平緩，層間裂隙為優(yōu)勢裂隙，因此巖溶洼地下伏巖溶排水通道中的地下水主要沿巖層傾向向向斜核部區(qū)域徑流,最終排泄至三岔河。

擬選灰場場地內(nèi)巖溶潛水埋藏較深，最小埋深大于10 m，且場區(qū)三面環(huán)山，有利于地表水匯集，根據(jù)地下水水位等值線圖(見圖9)可知，場區(qū)范圍內(nèi)地下水徑流方向?yàn)閳鰠^(qū)向二臺坡方向。

盡管喀斯特負(fù)地形的形成也屬于表層灰?guī)r被溶蝕及地表產(chǎn)流水力沖蝕共同作用結(jié)果，但在下游底部發(fā)現(xiàn)小規(guī)模的豎井，屬于巖溶洼地，洼地底部為白云巖類，巖溶化程度低。巖溶洼地雖屬于巖溶管道的補(bǔ)給區(qū)上游，匯水面積小，但擬選場址范圍內(nèi)地表巖溶現(xiàn)象不發(fā)育，降水主要是形成地表產(chǎn)流匯集到下游的豎井排泄。

灰場場區(qū)下伏地層以白云巖為主，灰?guī)r成分不高，在一定程度上制約了巖溶發(fā)育。

3.2.3 詳細(xì)勘察階段

在此階段中，水文地質(zhì)工作以驗(yàn)證為主，主要通過詳細(xì)勘察與野外試驗(yàn)來驗(yàn)證擬選場址的合理性。各野外試驗(yàn)結(jié)果如下：

抽水試驗(yàn)：巖層滲透系數(shù)為1.55×10-7～2.23×10-5cm/s；物探及水文地質(zhì)鉆孔試驗(yàn)：地表以下約50 m基巖較為完整，地下巖溶發(fā)育形態(tài)以淺部溶蝕裂隙以及小規(guī)模填充的孤立溶槽為主，第四系厚度變化大；示蹤試驗(yàn)：灰場場區(qū)位于南面串珠狀巖溶洼地(相距約1 km)的上游補(bǔ)給區(qū)，該巖溶洼地地下水與巖溶泉間無水力聯(lián)系。

3.2.4 綜合評判

擬選灰場場區(qū)主要接受大氣降雨補(bǔ)給，降雨通過場址范圍內(nèi)出露的裸露基巖裂隙垂向入滲補(bǔ)給地下水。場區(qū)淺層地下水沿溝谷向南徑流，深部地下水沿巖溶裂隙及層間裂隙向向斜核部徑流。

擬選灰場位于巖溶洼地中上游，場地底部地勢寬緩，具有比較厚的第四系殘積土覆蓋，下部白云巖地層巖溶發(fā)育較弱，不存在管道型巖溶發(fā)育，整體滲漏性低，地質(zhì)穩(wěn)定性較好。

綜上分析可見，從地下水環(huán)境角度來說，該場地適合灰場的項(xiàng)目建設(shè)。

4 結(jié) 論

(1) 水文地質(zhì)研究工作不能僅限于建設(shè)項(xiàng)目的地下水環(huán)境影響評價環(huán)節(jié)中開展，更應(yīng)高度重視且穿插于建設(shè)項(xiàng)目前期的整個基礎(chǔ)研究工作中。當(dāng)無法避免在喀斯特地區(qū)開展工程建設(shè)時，在工程可行性論證階段就應(yīng)邀請相關(guān)的水文地質(zhì)專家參與工程建設(shè)項(xiàng)目場址論證及比選工作，這樣不僅能有效避免后期的環(huán)境影響評價階段驗(yàn)證出廠區(qū)建設(shè)易對地下水環(huán)境造成影響而使得整個項(xiàng)目建設(shè)處于被動，更重要的是能在選址初期為廠方提供準(zhǔn)確合理的選址建議，使建設(shè)單位的選址以及后續(xù)的施工環(huán)節(jié)少走彎路。

(2) 當(dāng)建設(shè)項(xiàng)目選址無法避免巖溶地貌背景時，通過合理科學(xué)的調(diào)查方法以及一定量的水文地質(zhì)勘察工作，要在總體不利的喀斯特地質(zhì)環(huán)境背景下選出相對適宜或者較合適的建設(shè)項(xiàng)目場址,須重點(diǎn)分析碳酸鹽巖地層巖溶發(fā)育程度的差異，選擇泥灰?guī)r或白云巖等巖溶發(fā)育程度低的相對隔水層作為擬選場區(qū)是項(xiàng)目實(shí)行的基礎(chǔ)。

(3) 在某些特定條件下，選擇由地表溶蝕和侵蝕作用形成、下部巖溶不發(fā)育的巖溶負(fù)地形(包括部分巖溶洼地)進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，須在查明其巖溶發(fā)育程度、明確項(xiàng)目堆放屬于非持久性廢棄物且加強(qiáng)防滲措施的前提下，地下水環(huán)境風(fēng)險才是可以接受的。

(4) 建設(shè)項(xiàng)目前期各階段工作的任務(wù)不同，要求水文地質(zhì)工作者提供的資料和解決問題的深度與廣度也不一樣。本文通過詳細(xì)論述工程建設(shè)項(xiàng)目前期各階段工作中水文地質(zhì)調(diào)查研究的內(nèi)容及其重要意義，充分說明了各階段勘察工作與相應(yīng)的水文地質(zhì)研究需要相互協(xié)調(diào)、緊密配合，才能優(yōu)選出最佳場址。該研究成果可為貴州及其他喀斯特地區(qū)的選址提供參考依據(jù)。

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Hydrogeological Study on the Site Selection of Construction Project in Karst Area in Guizhou Province

LIAO Pengcheng1,CUI Xianhua2,CHEN Zhihua3

(1.TheSeventhGeologicalUnitofHubeiGeologicalBureau,Yichang443199,China;2.DepartmentofGeologyandMineralResourcesProspecting,ZhengzhouTradeandIndustrySchools,Zhengzhou450007,China;3.SchoolofEnvironmentalStudies,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China)

The groundwater environment of Karst region is very fragile,so it is difficult to choose a suitable site for construction project and it is very important to select and assess the suitability of the choosing-site from the view of hydrogeology.This paper takes Guizhou Province karst as the study area and analyzes the basic characteristics and landform of carbonate strata in Guizhou Province.Based on the characteristics of Guizhou karst formation,composition features and geomorphic types,combining with each early stage of project construction,the paper introduces the main content of each phase of the hydrogeological work.Taking a typical large power plant’s ash site in Guizhou Province as an example,through assessing the hydrogeology conditions of the selected ash field,this case makes a further proof of the importance of hydrogeological work in each early stage of the construction project.

karsts region;groundwater environment;site selection for construction project;suitability evaluation;Guizhou Province

陸兆華(1963—),男,博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究。E-mail:lu-zhh@263.net

1671-1556(2015)01-0018-08

2014-04-14

廖鵬程(1988—)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閹r溶地區(qū)地下水環(huán)境影響評價。E-mail：PC_Liao@qq.com

X321;P641

A

10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2015.01.004

修回日期：2014-11-07