蘭州市城區(qū)地下水水文地質(zhì)特征研究

李建宏

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730000）

0 引 言

蘭州市位于甘肅省中部，是黃河唯一貫穿市區(qū)的省會城市。由于南北兩山之限和黃河縱貫盆地之中，致使蘭州市發(fā)展成為一個東西長、南北窄、沿河兩岸分布的帶狀城市。

本文依托蘭州市城市軌道交通1號線一期工程沿線巖土工程勘察資料，對蘭州市主城區(qū)城關區(qū)、七里河區(qū)、安寧區(qū)內(nèi)地下水的類型、賦存條件、地下水動態(tài)、補排關系、腐蝕性及水文地質(zhì)參數(shù)等進行了分析、評價，以供同行參考。

1 蘭州市城區(qū)水文地質(zhì)條件

1.1 地下水的類型及賦存條件

根據(jù)蘭州市城市軌道交通1號線一期工程勘察資料，蘭州市區(qū)主城區(qū)在勘察深度范圍內(nèi)普遍存在地下水，一般屬于第四系松散層孔隙潛水類型，根據(jù)含水層性質(zhì)可分為第四系松散層孔隙潛水和第三系強風化砂巖孔隙、裂隙潛水。

1.1.1 第四系松散層孔隙潛水

1.1.1 .1 西固-七里河盆地內(nèi)孔隙潛水

該段主要位于七里河斷陷盆地內(nèi)，所揭露的地下水為第四系松散層孔隙潛水，地下水主要賦存于第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q4al+pl）砂卵石土以及下更新統(tǒng)沖積（Q1al）卵石土層中，地下水類型屬蘭州斷陷盆地松散巖類孔隙潛水，是蘭州市的主要水源地。區(qū)內(nèi)埋藏有大厚度砂卵石構成的含水層，最大厚度可達316.77 m。該區(qū)砂卵石層大致可以分為2層，上部150 m左右為疏松的砂卵石，下部砂卵石顆粒變細，較密實；含水層主要位于上部150 m范圍以內(nèi)。

1.1.1 .2 城關-雁灘盆地內(nèi)黃河階地孔隙潛水

該區(qū)段位于黃河南岸I-Ⅱ級階地，地下水類型為黃河階地松散巖類孔隙潛水。地下水主要賦存于第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q4al+pl）砂卵石土層。區(qū)內(nèi)由砂卵石構成的含水層，厚度可達7～17 m。卵石下部的砂巖為相對隔水層，砂巖頂部可能存在局部孔隙、裂隙水。

1.1.2 第三系強風化砂巖孔隙、裂隙潛水

根據(jù)原來對于蘭州地區(qū)的普遍認識，蘭州地區(qū)城關-雁灘盆地上部為第四系沖洪積碎屑堆積物，以人工填土、黃土狀粉土、粉質(zhì)黏土以及砂卵石組成，盆地基座為第三系砂巖（或泥巖）。城關-雁灘盆地內(nèi)含水層主要為砂卵石層，下部第三系砂巖（或泥巖）一般為隔水底板。但根據(jù)本次軌道交通1號線沿線地質(zhì)勘察資料以及在地鐵施工開挖后降水情況表明，蘭州地區(qū)第三系砂巖（或泥巖）中，上部強風化砂巖層風化嚴重，裂隙及孔隙又較為發(fā)育，導致上部強風化砂巖中存在少量地下水。由于強風化砂巖中含水量不大，勘察期間對強風化砂巖含水的認識不足，同時上部砂巖中地下水與卵石層中地下水相通，勘察作業(yè)時未采取有效的措施，勘察對強風化砂巖的含水情況揭示得不是很清楚，有待以后工作中完善解決。

1.2 地下水動態(tài)

由于現(xiàn)場勘察時對卵石地層鉆探工藝普遍采用泥漿護壁鉆探作業(yè)，這對地下水位的準確測量帶來了一定的影響。因此在勘察時對于每個工點，在鉆探完成后預留了2～3個水位觀測孔，以便準確掌握勘察期間水位變化情況。

根據(jù)現(xiàn)場初、詳勘資料，以及場地含水層及埋藏條件，地下水位變化主要受人工開采地下水、降水、蒸發(fā)等因素影響。地下水位一般夏、秋季節(jié)較高，春、冬季節(jié)較低，水位起伏變化一般±1～1.5 m。

代表區(qū)域馬灘地下水位年變幅見表1。

表1 代表區(qū)域馬灘地下水位年變幅

盆地地下潛水是原蘭州市主要的供水水源。近年隨著蘭州市地表水源地的供水量增大，包括三灘水源地以及市區(qū)內(nèi)地下水開采量減少，蘭州市內(nèi)地下水位正在緩慢恢復到20世紀60年代的水平。地下水位恢復造成的影響尤其以西固及城關區(qū)中心城區(qū)最為顯著。

1.3 地下水的補給、徑流及排泄條件

根據(jù)本次勘察資料揭示，城市軌道交通1號線沿線地下水補給來源主要來自上游地下水、大氣降水、管道漏水等補給。

本地區(qū)地下水的總體流向與地形一致，由西南流向東北，排泄于下游黃河。

蘭州市主城區(qū)地下水位一覽表見表2。

表2 蘭州市主城區(qū)地下水位一覽表 m

地下水位具有由南西向北東緩慢降低的趨勢，地下水流向由西南向東北，這與區(qū)域地質(zhì)資料是一致的。

本地區(qū)潛水的排泄方式為蒸發(fā)、向下游徑流排向黃河等。在城關區(qū)中心城區(qū)附近黃河邊上可明顯見到地下水向黃河排泄的現(xiàn)象。

2 地下水腐蝕性評價

本次勘察過程中對城市軌道交通1號線沿線各個工點鉆孔中取水樣進行了水質(zhì)簡分析。依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001、2009年版）附錄G，該地區(qū)環(huán)境類型為Ⅰ類，環(huán)境地質(zhì)條件為干旱區(qū)強透水層中的地下水。根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，按《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 20021—2001、2009年版）綜合判定，城市軌道交通1號線沿線（主城區(qū)）地下水的腐蝕性見表3。

3 水文地質(zhì)參數(shù)的測定

本次城市軌道交通1號線一期工程勘察過程中，就沿線不同地貌單元分別進行了水文地質(zhì)試驗，以鉆孔抽水試驗為主。

3.1 黃河河道兩側(cè)河漫灘及I級階地

黃河南岸I級階地水抽水試驗曲線圖見圖1。

圖1 黃河南岸I級階地水抽水試驗曲線圖

（1）根據(jù)現(xiàn)場鉆孔抽水試驗結(jié)果，計算求得大落程滲透系數(shù)為50.27～55.15 m/d，影響半徑為226.23～292 m；中落程滲透系數(shù)為 57.18～58.07 m/d，影響半徑為204～220.26 m；小落程滲透系數(shù)為63.03～72.70 m/d，影響半徑為144～208.20 m。

表3 蘭州市主城區(qū)地下水腐蝕性一覽表

（2）現(xiàn)場采用三角形法對地下水流向進行測定，黃河南岸地下水流向為NE68°，黃河北岸地下水流向為ES41°。

（3）采用示蹤劑法對地下水流速進行測定，計算結(jié)果為11.7～14.1 m/d。

3.2 黃河南岸II級階地

黃河南岸II級階地水抽水試驗曲線圖見圖2。

圖2 黃河南岸II級階地水抽水試驗曲線圖

（1）根據(jù)現(xiàn)場鉆孔抽水試驗結(jié)果，計算求得大落程滲透系數(shù)為23.0 m/d，影響半徑為212 m；中落程滲透系數(shù)為24.9 m/d，影響半徑為209 m；小落程滲透系數(shù)為28.2 m/d，影響半徑為165 m。

（2）采用三角形法對地下水流向進行測定，地下水流向為NE74°。

（3）采用示蹤劑法對地下水流速進行測定，計算結(jié)果為8.7 m/d。

4 主要特色

（1）在各個工點預留的水位觀測孔，可以在勘察結(jié)束后統(tǒng)一觀測各個工點的穩(wěn)定地下水位，為設計及施工提供了準確的水位參數(shù)。施工揭示的地下水位與勘察提供的地下水位基本一致。

（2）本次勘察統(tǒng)一要求“一抽三觀”，準確查明了工程沿線不同地貌單元地層的滲透系數(shù)、地下水的流速、流向等水文地質(zhì)參數(shù)，為設計及施工提供了較為合理的參數(shù)。通過施工中施工降水等揭示，勘察提供的參數(shù)基本合理可靠。

5 結(jié) 語

（1）根據(jù)本次全線勘察資料揭示，基本查明了蘭州市軌道交通1號線沿線地下水位埋置深度。在西固陳官營附近地下水位約1 541 m，黃河北世紀大道站地下水位為1 519～1 520 m，西客站站地下水位為1 517～1 518 m，西關十字站約1 516 m，東方紅廣場站為1 512～1 513 m，東部市場站約1 506 m，東崗為1 502～1 503 m。地下水位具有由西南向北東緩慢降低的趨勢，地下水流向由西南向東北，這與區(qū)域地質(zhì)資料是一致的。

（2）根據(jù)現(xiàn)場初、詳勘察資料，以及場地含水層及埋藏條件，地下水位變化主要受人工開采地下水、降水、蒸發(fā)等因素影響，地下水位一般夏、秋季節(jié)較高，春、冬季節(jié)較低，水位起伏變化一般±1～1.5 m。

（3）根據(jù)本次勘察室內(nèi)水質(zhì)分析資料，軌道交通1號線一期工程沿線地下水一般對混凝土結(jié)構具有弱-中-強腐蝕性，對混凝土結(jié)構中的鋼筋在長期浸水條件下一般具有微腐蝕性，在干濕交替條件下一般具有弱-中等腐蝕性。根據(jù)腐蝕性結(jié)果，蘭州市軌道交通1號線一期工程沿線地下水的腐蝕性等級一般自西向東有逐漸增強的趨勢。經(jīng)過分析，沿線地下水的腐蝕性等級與場地距離黃河水遠近有關，場地地下水距離黃河水體越近，地下水與黃河水水力聯(lián)系越緊密，地下水的腐蝕性等級越低，反之地下水的腐蝕性等級越高。

（4）根據(jù)現(xiàn)場水文地質(zhì)試驗結(jié)果，蘭州市軌道交通1號線一期工程沿線土層的滲透性指標建議黃河兩岸河漫灘-I級階地區(qū)段滲透系數(shù)按50～60 m/d考慮，II級階地內(nèi)滲透系數(shù)按20～30 m/d考慮。根據(jù)1號線沿線降水施工是符合現(xiàn)場實際的。

（5）本次勘察對強風化砂巖的含水情況揭示得不是很清楚，有待以后工作中完善解決。比如可對上部卵石層地下水采取封堵措施，對下部強風化砂巖中的地下水進行相關取樣及試驗工作。