鄧青軍，劉亞洲，朱帆濟，王先登，陳玉茹

(1.武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢 430023； 2.湖北省地質調查院，湖北 武漢 430034)

1 引 言

馬影河既是武漢市漢南地區(qū)防洪排澇的重要通道，又是該地區(qū)重要的濱水景觀帶，一直被視為漢南區(qū)的“母親河”，同時該河流域又是漢南地區(qū)傳統的農業(yè)生產區(qū)和重要的工業(yè)生產基地。近年來隨著漢南地區(qū)城鎮(zhèn)化建設進程的快速推進，馬影河沿線人類工程建設活動不斷加劇，致使河道內嚴重淤積、排水不暢，沿線局部地段出現水生態(tài)受損重、環(huán)境隱患多等問題，影響和損害群眾健康，不利于經濟社會持續(xù)發(fā)展，并且未得到有效治理前可能造成沿線水生態(tài)環(huán)境和地質環(huán)境有進一步惡化趨勢。因此摸清沿線地段地質環(huán)境對合理可持續(xù)開發(fā)馬影河流域資源與保護馬影河流域的生態(tài)環(huán)境、提升漢南區(qū)城市景觀與形象、改善周邊居民的生活質量有重要意義。

過去相當長時期內，河流流域規(guī)劃、綜合整治的地質工作主要是收集資料整理而成，因而地質工作成果絕大部分是點狀、線片狀，缺乏對流域地質環(huán)境的針對性、系統性、全面性調查和深入研究。陳德基等[1]認為增強對河湖流域地質環(huán)境的再研究和對流域地質條件的再認識，已是流域范圍內生態(tài)資源的綜合開發(fā)利用和環(huán)境保護所面臨的一項重要任務。

為了更好地提升漢南地區(qū)水生態(tài)文明，樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)理念，武漢市經濟開發(fā)區(qū)(漢南區(qū))正在大力推進重點河流湖泊綜合整治工程。本文通過搜集河流流域沿線已有區(qū)域資料，并在鉆探、原位測試、物探、土工試驗等多種方法的基礎上，旨在理清馬影河流域沿線現狀地質環(huán)境“家底”，主要分析沿線巖土類型及其理化性質、水文地質特征、工程地質特征及主要面臨的生態(tài)環(huán)境問題，為馬影河流域資源開發(fā)及生態(tài)環(huán)境綜合整治的順利實施提供依據。

2 研究區(qū)概況

武漢市漢南區(qū)境內地勢低洼，地表水系發(fā)育，上承通順河來水，下有長江洪水倒灌，歷史上屬于洪泛區(qū)。馬影河位于漢南區(qū)東北部，是漢南地區(qū)境內最大的一條天然河流，由主河道、8條連河溝渠和14個小湖泊組成，主河道長 27.4 km[2]，現狀馬影河河寬約 30 m～180 m，流域總面積約 152.49 km2。該河西起漢南區(qū)東城垸農場18家，流經漢南區(qū)東城垸農場、鄧家口鎮(zhèn)、紗帽街，至烏金農場東城閘入長江。馬影河流域水系分布如圖1所示。

圖1 馬影河流域水系現狀分布示意圖

馬影河正常水位20.50 m(吳淞高程)，最高洪水位 23.86 m(1998年，吳淞高程)。馬影河流域及周邊年平均降雨量為 1 179.4 mm，最高值為 1 692 mm，最低值為 807.1 mm，年降雨量在 1 000 mm以上的占77.3%，常年降雨日為85.88天，5月份最多，平均降雨日為8.1天[3]。

馬影河沿線地勢較為平坦，地形起伏較小，河道兩側地面地形標高一般為 20.0 m～23.50 m左右，河道底部現狀標高約 15.0 m～17.0 m。沿線主要跨越堆積平原區(qū)和剝蝕堆積平原兩種地貌單元區(qū)，相當于長江一級階地以及三級階地上的河流湖泊堆積區(qū)，局部存在剝蝕殘丘區(qū)。

3 工程地質特征分析與評價

3.1 地層分布及理化特征

武漢區(qū)內地表第四系分布廣泛，基巖露頭總體上較零星，除志留紀、泥盆紀和二疊紀分布相對較廣外，多數地層僅偶有極少量露頭，出露不全[4]。本次研究于2018年3月～4月沿馬影河兩側共測放勘探孔約700個，勘探孔孔距約 100 m～150 m，孔深約 15 m～30 m。在勘探孔所揭露的深度范圍內，場地地基土主要由人工填土、河塘底部淤泥質土(含淤泥)、第四系沖洪積黏性土、砂土、碎石土等構成，下伏揭露基巖為石炭系灰?guī)r、泥盆系砂巖、志留系泥巖等，根據野外鉆孔巖性描述，原位測試結果及室內土工試驗成果可將場地勘探深度范圍內地層劃分為7大層、26個亞層。

本次研究共采集原狀土樣630件，擾動樣19件，35件巖樣進行室內土工試驗，各巖土層主要物理力學指標平均值如表1、表2所示。根據現場勘探結合試驗結果，人工填土層(1-1層及1-2層)主要分布在地表，結構松散，成分復雜，密實度不均勻，物理力學性質差異性大，屬于很不均勻的土層，工程性能差；第四系全新統新近沉積土層(2層、2a層及2b層)主要分布在表層，一般具較低承載力，中偏高縮性，在動水作用下對河道邊坡穩(wěn)定不利；第四系全新統沖洪積一般為黏性土及砂層(3-1層及夾層、3-2層及夾層、3-3層、4層)主要分布在表層，一般具中等偏低承載力，中壓縮性，地層分布不均勻，部分地段含有厚層軟土，其中3-3層及4層為承壓水含水層；第四系更新統老黏性土及砂層(5-1層及夾層、5-2層、5-3層、5-4層及5-5層)承載能力較高，中偏低壓縮性，工程性質相對較好；下部灰?guī)r屬于較硬巖、泥質條帶灰?guī)r、泥巖及砂巖等屬于軟巖～極軟巖，基巖層強度較高，工程性質較好。

第四系工程地質層特征一覽表 表1

基巖地質層特征一覽表 表2

3.2 特殊性巖土及不良地質作用

(1)特殊性巖土

場地沿線特殊性巖土主要為人工填土、軟土、膨脹土、紅黏土、強風化層。

場地沿線人工填土主要為1-1層雜填土、1-2層素填土。填土物質構成較復雜，均勻性較差，具有較低承載力、較高壓縮性，是影響邊坡穩(wěn)定的不良土層。沿線部分地段揭露較厚層生活垃圾，呈雜色，松散狀，堆積年代不一，其中分布有生活垃圾滲瀝液，應采取措施防止其對地表水體造成污染。

場地沿線軟土主要為2層、2b層、3-1c層及3-2層。該土層強度低，壓縮性高，多為欠固結土，易形成滑動面，是影響邊坡穩(wěn)定的不良地層。另外2a層、3-1a層、3-3層及5-2層工程性質較差，為軟弱土，承載能力低。軟弱土分布地段成樁過程容易出現縮孔、夾泥、斷樁等現象，且容易造成基坑邊坡失穩(wěn)等以及施工中措施不當造成地面沉降等。

武漢地區(qū)大氣影響急劇層深度為1.35 m，區(qū)內一般無大面積范圍典型膨脹土，局部地段土體由于蒙脫石、伊利石等含量較高可能存在不規(guī)則弱膨脹潛勢。場地沿線5-1層局部具不規(guī)則的弱膨脹潛勢，試驗成果顯示該層自由膨脹率31～46，具失水干縮，遇水膨脹的特點，對建構筑物基礎和基坑邊坡有不利影響，設計及施工應引起重視。

場地沿線部分地段石灰?guī)r巖層上部分布有(5-5)可塑～硬塑狀次生紅黏土，且其中夾雜大量硅質巖碎石，其中均未發(fā)現有土洞，主要特性表現為，具有高液限(47.5～51.5)，高塑限(4.6～26.6)，大孔隙比(0.7～0.9)，狀態(tài)呈現上硬下軟。根據工程經驗，紅黏土一般具有較強的干縮性，干燥狀態(tài)下土粒間黏結力高，但易產生裂縫，在被水浸泡環(huán)境下容易發(fā)生易崩解軟化現象，導致其強度迅速降低。

場地沿線局部地段揭露分布7-1強風化砂巖，8-1強風化泥巖，巖芯多呈碎石狀，遇水容易軟化崩解，分布厚薄不均，屬于土巖結合面間的相對軟弱層。

(2)不良地質作用

場地沿線范圍內無崩塌、滑坡、泥石流等不良地質作用，現狀河道邊坡基本穩(wěn)定，通過實地調查未發(fā)現河道現狀邊坡崩岸現象，但部分地段發(fā)現有地裂縫，裂紋大多在 1 cm～3 cm，不排除雨季水位漲落變化頻繁時，在風浪等不利條件下，局部存在崩岸的可能性。

根據區(qū)域地質資料結合本次勘探情況，場地沿線局部揭露灰?guī)r、泥質條帶灰?guī)r等可溶性巖，河岸沿線未發(fā)現地面塌陷的記錄，本次勘察未見溶洞且未發(fā)現土洞，局部巖芯發(fā)現溶蝕現象，部分地段砂層直接覆蓋于灰?guī)r之上，但根據搜集河道兩側周邊房屋及橋梁勘察資料顯示河流部分地段存在溶洞，巖溶較發(fā)育。

3.3 河道岸坡穩(wěn)定性分析

現狀河道邊坡坡高約2 m～4 m，坡度約30°～70°，沿線現狀邊坡已形成較長時間，大部分坡面植被良好，現狀邊坡土層以填土、3-1層等為主，屬穩(wěn)定土層，河道沿線范圍內無崩塌、滑坡、斷層等不良地質條件，新構造活動微弱，現狀原始邊坡不會發(fā)生大規(guī)模破壞，穩(wěn)定性較好。

根據本次調查，場地沿線部分地段由于水塘翻挖、房屋建筑施工，造成人工堆填體置于現狀河道兩側，堆填成分以塘底淤泥質土(淤泥)、棄土為主，邊坡高度 2 m～5 m，邊坡坡度70°～90°，邊坡為新近堆填造成，未進行專門治理，邊坡處清晰可見大小不一的裂紋，在持續(xù)性降水或者人為擾動情況下，可能發(fā)生局部垮塌現象，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

另外沿線表層土中局部含有粉土、粉砂，邊坡開挖過程中若未及時對坡腳和坡面進行防護，粉土易在動水作用下析出，造成邊坡局部失穩(wěn)，應注意坡頂超載對邊坡體有軟弱土層的穩(wěn)定性影響，嚴格控制施工期內及工程竣工后的坡頂荷載。邊坡穩(wěn)定性驗算尚應考慮各種不利工況如邊坡頂部土體堆載及地表水位變化、浸水、波浪沖刷以及水位反復升高降低、長時間降水等不利工況影響。

3.4 工程地質分區(qū)

根據勘察范圍內各巖土層的工程地質特征和所處的地貌單元，將沿線分一級階地、三級階地河湖堆積區(qū)及剝蝕殘丘區(qū)三個工程地質單元區(qū)，空間分布如圖2所示。各工程地質分區(qū)地層簡述如下。

圖2馬影河流域工程地質分區(qū)示意圖

(1)Ⅰ區(qū)—一級階地工程地質區(qū)：在勘探孔深度范圍內主要地層巖性表層為松散人工填土、淤泥及淤泥質土，上部為可塑狀～軟塑狀黏性土、中部為淤泥質土、下部為混合層及砂層。

(2)Ⅱ區(qū)—三級階地河湖堆積平原工程地質區(qū)：表層為人工填土、淤泥及淤泥質土，上部為可塑的黏土、流塑狀淤泥質土；中部為可塑、硬塑黏性土、黏性土夾碎石及含黏性土粉砂層，下部為基巖。

(3)Ⅲ區(qū)—剝蝕殘丘工程地質區(qū)：表層局部為人工填土，基巖(砂巖)出露。

4 水文地質特征分析與評價

4.1 地下水類型及埋藏賦存條件

馬影河沿線由于地貌單元、地層時代和地層組合類型不同，其中地下水的埋藏類型、含水巖組特性及水量和水力性質有很大差別。一級階地的水文地質條件較為復雜，常有上層滯水、層間水、孔隙承壓水等多層地下水埋藏；三級階地的水文地質條件相對簡單，老黏性土屬不透水、非含水層，底部黏性土夾碎石或砂層中相對富水[5]；剝蝕殘丘基巖出露區(qū)一般以基巖裂隙水為主。

在勘探孔揭穿的深度范圍內沿線地下水類型主要分為上層滯水、層間水、孔隙承壓水、基巖裂隙水。

上層滯水主要賦存于場地上部人工填土中，水面不連續(xù)，呈透鏡體或條帶狀；場地沿線表層分布的黏性土中局部一般夾雜有薄層粉土與粉砂，夾層中賦存有層間水，具有弱承壓性或不承壓；馬影河沿線第四系沉積物的分布受晚近期構造運動控制，沿線一級階地范圍內沉積了較厚的第四系全新統粉質黏土夾粉土粉砂(3-3層)、砂層(4層)，為第四系全新統孔隙承壓水含水層，其上部可塑～軟塑狀黏性土層為相對隔水層，下部基巖層為相對隔水層；三級階地河湖堆積區(qū)范圍內沉積了第四系更新統砂層(5-4層)、粉質黏土夾碎石(5-3層)等地層，為第四系更新統孔隙承壓水含水層，更新世時期曾因河流泛濫形成本地區(qū)老黏性土或下部基巖為垂直的隔水邊界；基巖裂隙水主要賦存于下伏基巖裂隙中，其透水性及富水性具有各向異性和不均勻性等特征，受構造裂隙控制。

4.2 地下水補給、徑流、排泄條件

上層滯水及層間水主要接受大氣降水、地表水入滲補給以及內渠系引水、農田灌溉的滲漏補給，水位、水量與季節(jié)關系密切，其排泄有河道排泄、排水渠溝排泄、天然水體濕地的蒸發(fā)排泄、人工開采等，填土及表層粉土粉砂夾層在動水作用下易形成流土，從而影響河道邊坡的穩(wěn)定性；全新統孔隙承壓水一般與長江水力聯系非常緊密，水量較豐富，主要受側向徑流補給與排泄，枯水季節(jié)水位較低，豐水雨季則較高；更新統承壓含水層主要接受側向補給與排泄，賦存環(huán)境相對封閉，地下水位季節(jié)性變化不大，水量中等；基巖裂隙水主要接受其上部含水層中地下水的下滲及側向滲流補給，水量一般較小。

4.3 地下水位動態(tài)及影響因素

河流流域沿線實測上層滯水靜止水位埋深約 0.60 m～1.60 m，相當于高程 19.0 m～20.0 m，受氣候因素及人類活動影響明顯；全新統孔隙承壓水實測水位埋深約 6.30 m～7.0 m，相當于高程約 14.0 m～15.5 m，受長江水體及降水變化影響明顯；更新統孔隙承壓水實測水位埋深約 19.00 m～20.50 m，相當于高程約 -1.50 m～-2.80 m，該層年變化幅度相對較小，基本不受長江水體影響。

5 生態(tài)環(huán)境現狀分析與評價

5.1 生態(tài)環(huán)境現狀及主要問題

(1)河流污染，水土環(huán)境質量下降

根據調查結果，馬影河沿線污染源主要有：來自種植過程中的化肥、農藥形成的農業(yè)面源污染；沿線工業(yè)園區(qū)生產污染；家禽水產養(yǎng)殖業(yè)污染；城鎮(zhèn)居民生活廢棄物污染等。

馬影河上游河道兩側現狀主要以農業(yè)用地為主，包括菜地、林地、生態(tài)綠地、水塘、養(yǎng)殖用地等，由于農業(yè)生產過程中化肥的大量使用，致使土壤氮、磷養(yǎng)分盈余，且在雨水沖刷下不斷流入河水中，造成河水水體富營養(yǎng)化。同時由于附近工業(yè)園區(qū)、村莊居民生活、生產污水直接或間接排入水體，沿岸生活垃圾也被沖入河中，河流淤泥增多，同時水體常年處于相對靜止狀態(tài)，導致污染物入河量超過水域的環(huán)境承載力，造成水體水質不斷惡化，水生態(tài)問題嚴重。根據近年來馬影河船頭山斷面水質監(jiān)測數據反映，2013年～2018年馬影河水質呈現為劣Ⅴ類～Ⅴ類，其主要指標及主要超標因子如表3所示。

馬影河典型斷面地表水體水質一覽表 表3

(注：監(jiān)測數據來源于馬影河船頭山斷面[2])

(2)河流沿線密集開發(fā)，資源環(huán)境承載力下降

馬影河下游城區(qū)范圍內河道兩側人類工程活動日益加劇，造成岸坡變化、水土流失現象日趨嚴重。工程建設不斷對河道自然岸坡進行改造，其次流域兩岸散堆大量的建筑垃圾和生活垃圾，遇強降雨時，地表徑流速度快，土壤沖刷量大，加劇了水土流失，同時河岸兩側成片居民區(qū)產生大量未經處理的生活污水和工業(yè)廢水不斷進入，致使流域資源環(huán)境承載力下降。

(3)河流阻隔，生物多樣性下降

馬影河河道范圍內由于養(yǎng)魚業(yè)的發(fā)展被人為分割為各類養(yǎng)殖區(qū)域，導致河流水體的生物群落結構趨于簡單，造成水體生物多樣性下降，不利于河流生態(tài)系統的穩(wěn)定發(fā)展，導致抵抗外來物種干擾的能力下降。

5.2 原因及對策建議

馬影河城區(qū)段工業(yè)園區(qū)大多分布在河流兩側，企業(yè)重開發(fā)輕環(huán)保，造成河流流域內局部地段水土污染較嚴重；馬影河農區(qū)段生活廢棄物及沿線農業(yè)污染等未得到有效處理或直接排放到河渠等水體中；另外由于河流沿線污染點多、線長、面廣，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測能力較弱，監(jiān)管時效性較差。

建議提高對馬影河流域水土環(huán)境質量保護重要性的認識，加大水土污染治理投入，建立、健全水土等生態(tài)環(huán)境監(jiān)測預警體系[6]。同時按照武漢市環(huán)境保護“十三五”規(guī)劃與讓“水質提檔升級”“ 四水共治”的戰(zhàn)略部署，開展馬影河流域的綜合治理，探索馬影河“一河一策”的環(huán)境保護方式，建立馬影河生態(tài)環(huán)境保護長效機制，確保馬影河流域資源環(huán)境的可持續(xù)利用[7，8]。

6 結 語

近年來，隨著馬影河流域快速城鎮(zhèn)化的發(fā)展、人類工程活動日趨頻繁，農林墾殖現代化、家禽畜牧及漁業(yè)利益化等因素影響，不斷透支著馬影河流域資源環(huán)境承載力，并讓該流域生態(tài)環(huán)境有進一步惡化的趨勢。著眼于從馬影河流域可持續(xù)發(fā)展目標出發(fā)，摸清馬影河流域沿線地質環(huán)境的“家底”是河流沿線綜合開發(fā)與整治的前提，不僅是必要的，而且具有良好的綜合效益。

河流流域綜合整治是一項浩大的生態(tài)與民生工程，應該從流域生態(tài)系統整體性保護和利用角度出發(fā)，站在流域全局的高度，堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的定位，綜合建立一套適合本流域自身地質環(huán)境特征的流域生態(tài)補償多元投入與市場激勵機制[9]。