巖溶地區水景觀湖工程的勘察思路和治理建議

（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴陽 550081）

0 引言

云貴高原是我國著名的喀斯特地貌區，其中不乏巖溶湖。過去巖溶系統性的研究主要來自水利水電、鐵路、公路等行業，但隨著城市化進程的加快，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，設計正常蓄水位在現有水位上有所提高，湖區面積擴大；（2）湖區水量補給有限，多以地下水為主，隨著城市建設，破壞或減少地面補給途徑；（3）技術難點突出，該類項目是不太接受市政補水，需在小范圍內研究精確的地下水分布及補排通道；對于景觀來說，湖區水位需保證常年在設計水位以上，且是“活水”。本文以貴州西部地區某水景觀湖工程為例，通過地質測繪，查明水文地質單元和邊界條件。分析湖區可能產生的滲漏區段，有針對性的布置和加密鉆孔。根據地下水位與蓄水位的關系，驗證及查明滲漏的具體位置，并提出治理建議。

1 項目概況

水景觀湖區利用天然沖溝地勢和右側的天然水塘-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。湖區分上、下湖。上湖設計水位1385.5m，下湖設計水位1380.4m。設計水深2m，修建后整個湖區面積增加至10.8萬m2。工程區內分布多個天然水塘，且常年有水。溝谷中下游分布水井。區內地表不見落水井、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

項目區氣候條件干旱，降雨和蒸發量基本相當，年平均量為1000mm，湖區不接受市政補水方案。

上下湖區設計水位與現有地下水位比較，是分析建設后滲漏與否的一個標準。

（2）地質測繪：

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

圖1-勘察技術路線圖

河谷，距離1000～2000m，谷底高程1300～1350m。鄰谷底高程低于湖區天然高程。南側為金海湖—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。

工程區外南側出露的三疊系關嶺組第二段（T2g2）中厚層灰巖。工程區內出露為三疊系關嶺組第一段（T2g1）。地層，該層巖性復雜，含有灰巖、泥灰巖、泥巖。對該地層進行細分為三個亞段，第一亞段（T2g1-1）為灰巖、泥灰巖夾泥巖；第二亞段（T2g1-2）為泥巖、泥灰巖夾少量灰巖；第三亞段（T2g1-3）為灰巖、泥灰巖夾泥巖。

工程處于營盤山向斜的北西翼。巖層產狀總體平緩。近場區內斷層不發育，區內未見斷層。

區內存在一天然水塘，當地人稱為黃家塘，常年有水，水位高程1383.5～1384.5m，由于工程區內人類活動工程強烈，在區內僅發現兩處泉眼。在下游湖區外圍，溝內常年有流水，流量2～3L/s，經調查，溝內不見明顯的排污現象。區內見多個洼地、天然水塘。局部開挖面偶見裂隙性溶腔。

根據地質測繪，該區的水文地質單元為北、西側深切河谷-東側深鄰谷-南側營盤山、金海湖。地層中見泥巖、泥灰巖，區內未見較大巖溶通道。地下水活動途徑應以小型巖溶管道、巖溶型裂隙水為主。通過工程措施，湖區成庫具有可行性。南側地勢高，金海湖水位高于設計水位，可布置少量鉆孔驗證；東西兩側存在低鄰谷，應針對性布置鉆孔查明地下水位。

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

（4）中間成果分析：根據水位觀測成果。南側鉆孔ZKJ5（1387.8m）、ZKJ6（1387.9m），高于設計水位，是湖區的補給方向；

圖2 工程區水文地質平面圖

圖3 東側黃家塘典型剖面

東側鉆孔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。但對鉆孔之間的區域水位變化特征及關鍵點不明確，有加密鉆孔的必要。西側鉆孔ZKJ2（1399.3m）、ZKJ3（1378.5m）、ZKJ4（1382.8m）、ZKJ1（1388.6m）、ZKX2（1371.6m）。結合南側ZKJ5鉆孔，分水嶺西側中部存在低地下水位段，需進一步縮小范圍，有增加鉆孔的必要。

（5）詳細勘探：根據中間成果分析，除南側外，東西兩側均有加密勘探點的必要性，并延用鉆孔的方式。東側增加鉆孔ZKJ9（ZKJ7、ZKJ8之間，查明地下水位分布規律）、ZKJ10（ZK8、與南側ZK6之間，詳細查明低水位范圍）、ZKJ11（ZKJ7、ZKS1之間，詳細查明低水位范圍）。西側增加鉆孔ZKJ12（ZKJ2、ZKJ3之間，詳細查明低水位范圍）、ZKJ13（ZKJ4、ZKJ5之間，詳細查明低水位范圍）ZKJ14（位于ZKJ4外側，彌補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ZKJ12（1386.5m）、ZKJ13（1388.3m）；東側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。觀測成果合理，不存在與水文地質測繪分析成果矛盾的現象，且對滲漏的位置已經查明。沒有進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給方向和滲漏位置。工程區南側為地下水補給區，修建后，東西兩側可能存在滲漏的區段。東側黃家塘處地下水位低于湖水位10m以上，且巖體極破碎，距離低鄰谷近，山脊單薄，溶蝕風化強烈，見圖4、5。

圖4 東側分水嶺鉆孔ZKJ7巖芯照（30.3～40.7m）

圖5 西側分水嶺鉆孔ZKJ13、ZKJ14巖芯照（30.3～40.7m）

西側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施工中發生1m的掉鉆，但高程在設計水位以上。地表未見落水洞等巖溶現象，滲漏途徑應以裂隙性溶蝕通道為主。

（7）結論

湖區位于北、西側深切河谷-東側深鄰谷-南側營盤山、金海湖水文地質單元內，南側地下水位高，且高于設計的蓄水位，是補給區；東西兩側是可能產生滲漏的方向，通過鉆孔查明了滲漏的具體位置。采取工程措施，湖區成庫在技術上可行。

3 治理建議

對于巖溶地區湖、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給，且不接受市政補水，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。

根據勘察成果，東側黃家塘處地下水位低，且該區鉆孔巖芯極其破碎，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）認識到水文地質測繪在巖溶勘察中的重要性。在水文地質測繪成果上，劃分水文地質單元，明確邊界條件，分析可能滲漏的位置，有針對性性的進行鉆孔。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。勘察密度必須是由粗到密的過程，是有階段性的，及時分析成果，調整或加密鉆孔位置，不僅能及時調整勘察的方向，而且還節約時間與成本。