荊沙線紀山車站水源勘察

2014-07-25 11:29:01倪章勇

鐵道勘察 2014年5期

倪章勇

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

荊沙線紀山車站水源勘察

倪章勇

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

荊沙線紀山車站位于泥巖地區、地下水貧乏區。通過對區域水文條件、地層及構造的分析，認為站區黏土層和泥巖之間可能局部存在第四系早期的圓礫土沉積層，圓礫土層和平原區含水層具有良好水力聯系，為良好的含水層。利用電法物探找到了這種特殊的儲水構造，經鉆探揭露了這種構造，并經過開采性抽水試驗，證明了這種水力聯系，滿足了供水要求，也為泥巖地區找水提供了經驗。

車站供水水文地質物探抽水試驗

荊沙線紀山車站位于湖北省荊州市北部，為一中型給水站，站中心里程DK57+400，機車牽引類型為電氣化。需水量50 m3/d，主要供該站生活、生產用水。

1 自然地理條件

氣象:屬于北亞熱帶季風氣候，多年平均氣溫在13.9～21.6 ℃，多年平均降水量1 097.1 mm，蒸發量803.2 mm，最大積雪深度為9 cm，年平均雷暴日數為26.8 d。

水系:屬長江水系，長江在車站南側40 km處流向東。

地形地貌:壟崗起伏平原，壟崗與崗間谷地相間，呈不連續帶狀，崗地高程一般40～100 m，相對高差為10～15 m，崗頂開闊平緩，崗坡緩斜一般為5°～10°，主要為水田、魚塘、旱地和林地。

2 構造及地質

構造:在地質構造上，本區主要為新生代沉積帶江漢凹陷的一部分—江陵凹陷，除凹陷邊緣有中生代紅層和古生代灰巖、砂巖分布外，其余均為新生代地層所覆。第四系地層在紫荊嶺、響嶺向沙市一帶增厚，至江陵第四系地層厚度達到150 m。站區地震烈度為6度。

地質:根據鉆孔顯示(如圖1)，站區地表為第四系上更新統(Q3)沖洪積黏土，厚度15～30 m，下伏第三系(N)泥巖、泥質砂巖。

圖1 車站工程地質縱斷面

3 水文地質條件

本站處于壟崗傾斜平原，即長江沖洪積平原往低山丘陵區的過渡地帶，水文地質分區為水量貧乏區(如圖2)，有充沛的降水，并形成了眾多的河流和湖泊，但河流和湖泊對傾斜平原地下水補給有限。

圖2 水文地質分區

3.1 孔隙潛水

主要含水層為第四系粉質黏土，底部為上中更新統黏土及泥巖，總厚度較小，水量較小，表現為上層滯水，水位一般0.5～5 m，受大氣降水及地表水補給，隨季節變化較大。

3.2 基巖裂隙水

基巖裂隙水主要分布于壟崗與崗間谷地相間區，主要賦存于第三系泥巖、泥質砂巖的節理裂隙及風化層中，含水層為風化、構造所形成的裂隙帶，水量較小，溝谷、洼地附近水量略大。一般風化影響帶內為層狀碎屑巖類孔隙、裂隙潛水，下部為碎屑巖類層間承壓水，由于成巖度低，一般泥巖為半固結狀態，局部砂巖略有固結，多為松散狀態，有一定的水量，但含水量不均，主要補給來源為大氣降水、湖泊河流越流及側向徑流補給，主要以泉水形式向深切溝谷排泄。

3.3 供水意義分析

第一含水層為孔隙潛水，含水層為粉質黏土，弱含水性，下部為老黏土，具中等膨脹性，為隔水層，水量較小，不能滿足車站水量要求；而且受降雨影響比較大，雨季充沛，旱季干涸，不能給車站提供穩定的水源。取地表湖泊水進行水質分析，鐵離子一般大于0.3 mg/L，水質不能滿足飲用水的標準，供水意義不大。

第二含水層為基巖裂隙水，埋深較大，水質一般為HCO3-Ca·Mg·Na型，礦化度一般小于1 g/L，水質較好。但由于以泥巖為主，泥質砂巖夾層狀，局部表現為透鏡體，分布也不均勻。經估算，若鉆孔深度120 m，含水層厚度按照20 m估計，預計涌水量小于30 m3/d。

經過分析，站區的地下水難以滿足車站的供水要求。需要繼續調查研究，否則只能舍棄采取地下水的供水方案。

4 水源井的位置選擇

4.1 區域水文地質調查

對車站附近進行了詳細的水文地質調查，共完成調繪10 km2，調查發現，站區部分河溝地表水均流向了南側的廟湖、長湖，而村民的小壓井出水量存在很大的差別，部分出水量較大，且具有承壓性。

如圖1，車站位于壟崗起伏地段，但車站南側20 km即為長江沖積平原，地形開闊平坦，高程一般20～40 m，相對高差1～5 m。

沖積平原上部為粉質黏土、淤泥質粉質黏土，構成其隔水層，含水層主要為下部的粗圓礫土、卵石層，充填有細砂以及中粗砂，總厚度一般大于100 m，沉積層未見底，水量豐富，為承壓含水層，但承壓力不大。一般水位為0.2～2.0 m，均為負水頭，鉆孔最大可能水量小于1 000～5 000 m3/d，主要補給方式為長江的越流補給、上游的地下徑流補給。

水質一般為HCO3-Ca·Mg·Na型，礦化度一般小于1 g/L，水質良好。

沖洪積平原地下水位較豐富、穩定，是較好的供水水源地，但是距離太遠。由于長江沖積平原粗圓礫土層很厚，沉積時間長，從第四系中更新統(Q2)至第四系全新統(Q4)，沉積范圍很廣，因此可以推斷，紀山局部地段可能存在早期沉積的圓礫土夾層，且為尖滅段(如圖3)，如果確實存在這種儲水構造，那么紀山和平原區就有良好的水力聯系，水量完全滿足要求。

4.2 水文地質物探

黏土跟粗圓礫土、卵石層電阻率差異很大，故采用高密度電法查找儲水構造，采用對稱四極電阻率測深法。在紀山站兩側以勘探線的形式布置工作量，勘探線布置形式為“川”字形，測點間距10 m。通過解譯，各條剖面存在連續和不連續的低阻異常帶，且其中一個剖面有較厚且連續性好的低阻異常帶，推測為圓礫土含水層。

圖3 推測水文地質剖面

4.3 水文鉆探驗證

根據物探資料，布置一個水文鉆孔，鉆孔深度52 m，鉆探后揭示情況如下。

①-1黏土：灰褐、黃褐色，硬塑，切面光滑，含白色團塊、姜石，厚度31.4 m，隔水層，不含水。①-2粉土：褐黃色，稍密，土質較均勻，厚1.3 m，相對隔水層，含毛細水。①-3細砂：黃褐，中密，飽和，以石英、長石為主，含約30%卵石，一般粒徑5～8 cm，圓棱狀，母巖以砂巖為主，厚度3.7 m，透水性較高，含孔隙水，各向同性。①-4卵石土：黃褐色，密實，飽和，粒徑6～10 cm約占50%，最大約14 cm，充填細砂約20%，圓棱狀，母巖以砂巖、花崗巖為主，揭露厚度為1.3 m，透水性較高，含孔隙水，各向同性。

②第三系泥巖(N)：褐紅色，全-強風化，砂質結構，層狀構造，泥質膠結，巖芯呈土柱狀，相對隔水層不含水。

場區主要含水層為：①-3細砂、①-4卵石土，為承壓含水層。地下水以接受長江河流補給為主，部分通過孔隙通道和土巖接觸帶補給臨近的水文地質單元。由于補給來源穩定，所以場區地下水位比較穩定，水量充足，和之前的推測一致。