東山供水工程9－3支洞及該段9＃隧洞對曖水頭村泉水影響分析

胡絞臍

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院 山西太原 030024）

1 問題的提出

山西省東山供水工程的9－3支洞及其控制的9＃隧洞段位于武鄉(xiāng)縣石盤鎮(zhèn)牛家咀村西北部，大體以牛家咀村西北的李家溝為界，李家溝西北部屬9－3支洞及其控制的9＃隧洞段，李家溝東南部主要屬9＃隧洞進口土洞段。9＃隧洞總體走向為NW向，開挖斷面為馬蹄型，洞徑約3 m，隧洞洞底高程1 015 m左右。9－3支洞全長約350 m，坡度約21°，進口處地面高程1 140 m，隧洞之上山頂最高高程1 235 m，該段隧洞最大埋深達220 m。目前9－3支洞已與主洞貫通，現(xiàn)狀隧洞排水量在50～80 m3/h之間，相當(dāng)于1 200～1 920 m3/d，排水時間是從2013年9月份開始，一天24 h不間斷抽排。

曖水頭泉位于武鄉(xiāng)縣石盤鎮(zhèn)曖水頭村南約200 m處的一沖溝底，泉水出露高程約1 059 m，該泉水是曖水頭村人畜飲水唯一供水水源，該處泉水位于9－3支洞的東北方向，泉水出露點距9－3支洞與主洞交叉點的直線距離約2 350 m。

為此需對9－3支洞及該段9＃隧洞施工開挖排水是否會影響到暖水頭村泉水作出分析評價。

2 評價區(qū)水文地質(zhì)條件簡述

2.1 地形地貌

評價區(qū)地形總的趨勢是西北高、東南低，區(qū)內(nèi)最高點9－3支洞附近的山頂高程1 259.8 m，最低點曖水頭村南沖溝底高程1 042.8 m，相對高差約217 m，屬低中山區(qū)。山區(qū)大多為三疊系二馬營組砂巖、泥巖，沿河流或較大沖溝及其兩側(cè)多為第四系松散沉積物。區(qū)內(nèi)較大的河流有一條，大體由西向東流經(jīng)石塔莊、石盤鎮(zhèn)至云竹水庫，河床高程1 056～1 023 m。評價區(qū)處于該河流左岸。

2.2 地層巖性

評價區(qū)出露地層巖性有三疊系砂頁巖及第四系松散堆積物。

1）三疊系中統(tǒng)二馬營組第二亞組（T2e2）

上部紫紅色砂質(zhì)泥巖夾淺灰綠色中薄層斑狀中粗粒長石砂巖，下部灰綠色中薄層中細(xì)粒長石砂巖夾紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖。強風(fēng)化層厚度1～3 m?？偤穸?80～303 m。

2）第四系（Q）

（1）下更新統(tǒng)（Q1）

紫、淺紫、紫紅、灰黃色粗～細(xì)粉土質(zhì)砂和砂質(zhì)低液限黏土為主，間夾幾層灰、灰綠色低液限黏土及薄層泥灰?guī)r及卵石混合土透鏡體，分布較為廣泛。厚度20～150 m。

（2）中更新統(tǒng)洪積（Q2pl）

淡紅色低液限黏土、低液限粉土，夾鈣質(zhì)結(jié)核層，底部有卵石混合土層。主要分布于山頂、山坡。厚度0～50 m。

（3）全新統(tǒng)（Q4）

按成因分為洪沖積（Q4pal）、人工堆積（Qs）。巖性為低液限粉土、粉土質(zhì)砂、碎（塊）石混合土、卵石混合土、淤泥質(zhì)腐植土等。主要分布在沖溝谷底部。厚度0～30 m。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

評價區(qū)總體上表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為N20～60°E/NW∠7～15°。巖體主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，其中：①N50～70°E/NW∠75～88°，裂隙面平直，寬度1～5 mm，無充填，延伸較長，裂隙間距為0.1～2 m，②N10～30°W/NE或SW∠75～85°，第②組裂隙面較粗糙，寬度0.1～1 mm，有少量泥質(zhì)充填，裂隙間距為0.2～3 m。第①組節(jié)理裂隙走向與隧洞近直交或斜交，第②組節(jié)理裂隙走向與隧道近平行，二者構(gòu)成“X”型節(jié)理。

2.4 水文地質(zhì)

評價區(qū)屬基巖山區(qū)，沖溝發(fā)育，根據(jù)地層巖性和賦水類型，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造條件及含水巖組的地質(zhì)時代，本區(qū)地下水可分為二大地下水類型：三疊系碎屑巖裂隙水和第四系松散巖類孔隙水。

1）三疊系碎屑巖裂隙水

碎屑巖裂隙水，主要賦存于砂巖中的節(jié)理裂隙中，砂巖層厚度大，為主要含水層，泥巖為相對隔水層，砂巖和泥巖相間形成多層含水層，其砂巖各含水層間的水力聯(lián)系微弱。含水層靠大氣降水和山間第四系松散巖類孔隙水的滲流補給。碎屑巖裂隙水沿砂巖中節(jié)理裂隙為通道，向河谷方向徑流、排泄。局部地段具有承壓性，在特定地質(zhì)條件部位出溢成泉，形成上升泉，泉水流量較大。當(dāng)溝谷切割較深時，裂隙水形成懸掛下降泉排泄，泉水流量較小。泉水流量一般為2～40 L/min，單井涌水量一般為2～20 m3/h，水質(zhì)為HCO3－Ca－Mg型水，礦化度小于0.25 g/L。

2）第四系松散巖類孔隙水

第四系松散巖類孔隙水含水巖組主要有：第四系下更新統(tǒng)砂質(zhì)低液限粉土夾級配不良砂、卵石混合土層，為弱含水巖組，水量小于5 m3/h；第四系全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土層，是本區(qū)主要含水巖組，其厚度0～30 m，單井涌水量10～20 m3/h。補給來源主要為大氣降雨，其次為河流滲漏補給及山區(qū)側(cè)向徑流補給，水位埋深0～5 m，水質(zhì)為HCO3－Ca型水，礦化度小于0.3 g/L。

2.5 地下水補、徑、排條件

區(qū)內(nèi)地下水補給來源主要以大氣降水為主。

區(qū)內(nèi)地下水的徑流、排泄條件，受地形地貌控制，地下水總體上由西北向東南方向徑流。石盤鎮(zhèn)河流流向大體由西北向東南方向，基本與地下水流向一致，兩岸水位均高于河床水位，地下水由兩岸向河床、由上游向下游排泄，一般在溝谷底部以泉水形式排泄，如曖水頭村附近溝底有一處泉水出露。石盤鎮(zhèn)河流常年有水，其支溝中平時干枯，部分有小溪水。

評價區(qū)地下水排泄主要有三種方式，一是以泉水形式排泄，二是隧洞開挖排水，三是向云竹水庫排泄。云竹水庫是評價區(qū)地下水的最終排泄區(qū)。

2.6 地下水動態(tài)特征

地下水位、水量的變化與大氣降水密切相關(guān)。據(jù)調(diào)查，每年的5～7月份，泉水流量最??；7月份以后隨著降水量的增多逐漸回升；地下水位升高、泉水流量增大的情況一般出現(xiàn)在當(dāng)年9月份至次年4月以前。

3 對曖水頭村泉水影響分析評價

3.1 泉水成因分析

泉水出露處沖溝底部有一層紫紅色泥巖為其相對隔水層，上部的砂巖為其含水層，該沖溝將上部的砂巖含水層侵蝕切割后，泉水從砂巖裂隙含水層中流出形成泉水，屬侵蝕下降泉，俗稱“空山水”。

3.2 對泉水影響分析評價

9－3支洞與主洞交叉點至?xí)崴^村泉水文地質(zhì)剖面見圖1，泉水出露點距9－3支洞與主洞交叉點的直線距離約2 350 m，隧洞洞底高程1 015 m，泉水出露高程約1 059 m，9－3支洞與主洞交叉點處施工前初始地下水位高程1 115 m（根據(jù)支洞開挖過程中揭露的地下水位）。

圖19 －3支洞與主洞交叉點至?xí)崴^村泉水文地質(zhì)剖面圖

據(jù)圖1水文地質(zhì)剖面，9－3支洞及主洞未施工前，9－3支洞與主洞交叉點處的地下水位高程約為1 115 m，曖水頭村泉水出露高程約1 059 m，二者相對高差約51 m，地下水由9－3支洞處向曖水頭村泉徑流排泄。

9－3 支洞及主洞施工排水后，9－3支洞與主洞交叉點處的地下水位高程由1115m降至洞底高程1015m，該處地下水位下降了約100 m，曖水頭村泉水出露高程約1 059 m，二者相對高差約44 m，9－3支洞及該段9＃隧洞施工排水后，二者之間的水文地質(zhì)條件發(fā)生了本質(zhì)的變化，地下水倒過來由曖水頭村泉水向9－3支洞處徑流排泄。

9＃隧洞與曖水頭村泉水之間無較厚的泥巖類相對隔水層，巖層產(chǎn)狀較為平緩，洞身段圍巖與泉水屬同一砂巖含水層，具有一定的水力聯(lián)系，因此，9－3支洞及其控制的9＃隧洞段施工開挖過程中對曖水頭村泉水會產(chǎn)生一定的影響，主要影響是隧洞周邊地下水位將下降（但不會低于洞底高程1 015 m），地下水位漏斗逐漸擴大，曖水頭村泉水出水量也會有一定程度的減小，甚至造成泉水干枯。

據(jù)曖水頭村村民反映，9－3支洞開工排水達一年后，曖水頭村泉水流量明顯逐漸變小，有斷流的跡象，已影響到當(dāng)?shù)卮迕竦娜诵箫嬎?/p>

目前，9－3支洞已與主洞貫通，今后主洞開挖過程中仍存在隧洞施工抽排水問題，隨著隧洞開挖長度的增加，其排水量會逐漸增大，對曖水頭村泉水的影響將更大。

建議管理單位安排專人定期對曖水頭泉流量進行觀測；對隧洞滲水、涌水部位盡量采取有效的封堵措施，以減小對曖水頭村泉水的影響。現(xiàn)狀條件下，曖水頭村泉水還沒有完全斷流，需進行長期觀測，分析工程施工期間的泉水流量變化情況，若曖水頭村泉水在9－3支洞、9＃隧洞段開挖期間出現(xiàn)斷流的情況，影響到暖水頭村民人畜飲水時，應(yīng)對曖水頭村采取適當(dāng)?shù)难a償或采取其他補救措施。