王曉飛 王少華 劉廣勝

中化地質(zhì)礦山總局泰安地質(zhì)勘查院，山東泰安，271000

應(yīng)用地質(zhì)

京杭運河長溝船閘工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

王曉飛*王少華 劉廣勝

中化地質(zhì)礦山總局泰安地質(zhì)勘查院，山東泰安，271000

長溝船閘工程是“南水北調(diào)”東線工程京杭運河山東濟寧-東平湖段復(fù)航工程的配套工程，標(biāo)準(zhǔn)二級船閘，設(shè)計年單向通過能力為2120～2440萬t。項目征地范圍平面圖形為不規(guī)則長條型，面積559 700m2，地質(zhì)災(zāi)害危險性評估范圍為征地范圍向東、南、西、北四方向外擴200m，評估區(qū)面積為2 774 097m2。項目地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為簡單，類別為中型水利工程，類型為較重要建設(shè)項目，屬三級評估，地面沉降為重點評估災(zāi)種。評估結(jié)果：地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估為??；預(yù)測評估全區(qū)為小；綜合分區(qū)評估全區(qū)為小區(qū)；建設(shè)場地適宜性評估為適宜。建議盡量減少地下水的開采量，同時加強地下水動態(tài)和地面沉降監(jiān)測工作，避免地面沉降破壞建（構(gòu)）筑物。

長溝船閘 地質(zhì)災(zāi)害危險性評估 三級評估 地面沉降 場地適宜

1 工程規(guī)劃概況

為實施“南水北調(diào)”東線工程京杭運河山東濟寧-東平湖段的復(fù)航工程，按照本段三個調(diào)水泵站梯級的布置，需要在相應(yīng)梯級建設(shè)船閘，長溝梯級船閘工程項目是與南水北調(diào)東線工程長溝泵站對應(yīng)的渠化梯級通航建筑，其主要內(nèi)容見圖1。

平面位置：長溝船閘選址位于濟寧市長溝鎮(zhèn)小新河與新趙王河口間，具體布置在梁濟運河河道內(nèi)。船閘上、下引航道均采用“曲線進閘、直線出閘”的不對稱布置型式。船閘管理區(qū)設(shè)在船閘西側(cè)，總面積為2.9萬m2。

土方開挖、填筑 ：該船閘建成需開挖土方372.88萬m3，回填35.47萬m3。土方開挖采用陸上機械施工，首先完成船閘主體基坑開挖，然后再進行上、下引航道、上下游航道連接段開挖。

船閘輸水系統(tǒng)及主體結(jié)構(gòu)：船閘設(shè)計水頭為3.3m，上閘首設(shè)計采用帶格柵式帷墻消能室的短廊道頭部集中輸水系統(tǒng)，下閘首采用有消力坎的對沖式消能集中輸水系統(tǒng)。上、下閘首均采用鋼筋混凝土實體板和箱型邊墩組成的整體式結(jié)構(gòu)，閘首平面尺寸均為28.0m×40.0 m，底板厚3.0m。

上、下游錨地駁岸均為600m長重力式結(jié)構(gòu)型式。

閘、閥門和啟閉機械：工作閘門均采用橫梁式鋼質(zhì)人字門，輸水廊道工作閥門選用腹式鋼質(zhì)平板閥門。本工程閘門和閥門分別采用最大啟閉力為350kN、300kN的液壓直推式啟閉機方案，活塞桿直徑250mm。

橋梁：節(jié)制閘公路橋主橋為跨徑80m的下承式鋼管混凝土拱橋，寬9m，行車道寬7m，箱形邊主梁梁高1.8m。引橋為標(biāo)準(zhǔn)跨徑為20m的預(yù)應(yīng)力空心板梁排架結(jié)構(gòu)，下部基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁。橋跨布置為4×20+80+4×20=240m。

閘室上過閘工作橋為跨徑25m鋼質(zhì)系桿拱橋。

管理區(qū)：管理區(qū)包括生產(chǎn)和生活輔助建筑，主要有辦公樓、宿舍客房樓、收費處、啟閉機房、變電所、泵房、庫房、遠調(diào)站等，總建筑面積4820m2。

圖1 長溝船閘區(qū)域地質(zhì)圖 （附船閘主體結(jié)構(gòu)）Fig.1 Regional geological map of Changgou lock

水資源利用：本工程項目在近期正常年份調(diào)水期月平均耗水量為334.9萬m3，遠期（2030）年為732.4萬m3，近期非調(diào)水期長溝船閘耗水量為零，因此，無論是訊期還是非訊期本條航道船閘耗水總量相對較小，現(xiàn)在水源即可保證航運需求。

京杭運河長溝船閘工程建設(shè)項目征地范圍平面圖形為不規(guī)則長條形，面積559 700m2。

根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)要求（試行）》（國土資發(fā)[2004]69號）有關(guān)條款的規(guī)定、擬建場地及周邊的地質(zhì)環(huán)境條件、建設(shè)和規(guī)劃項目工程概況，再結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，確定本次地質(zhì)災(zāi)害危險性評估范圍為征地范圍向東、南、西、北四方向外擴200m，評估區(qū)面積為2 774 097m2；

其評估級別應(yīng)根據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度、建設(shè)項目重要性及工程規(guī)模等因素確定。該項目地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為簡單，項目類型為較重要建設(shè)項目，類別為中型水利工程，因此，確定本次地質(zhì)災(zāi)害危險性評估級別為三級。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 氣象、水文

評估區(qū)地處魯中低山丘陵與魯西黃泛平原交接地帶屬淮河流域，是我國從暖溫帶到亞熱帶的漸變地帶，季風(fēng)型大陸氣候明顯，四季分明，氣候溫和，雨量集中，具有冬寒干燥、夏熱多雨的特征。

評估區(qū)平均氣溫為13.3℃。年內(nèi)7月份最高，平均31.6℃，1月份最低，平均為-6.3℃，極端最高氣溫41.0℃，極端最低氣溫-16.5℃。在地域分布上，北部較高，南部偏低。無霜期平均195d。

評估區(qū)多年平均降水量為640.5mm。因受季風(fēng)氣候影響，一年之中7月份最多，平均190.2mm，一月份降水量最少，平均5.4mm，日降水強度最大為239.0mm。區(qū)內(nèi)歷年平均降水日數(shù)72d（不含降雪），其中小雨54.5d；中雨10.5d；大雨4.7d；暴雨2.0d；大暴雨0.3d。

評估區(qū)年平均風(fēng)速為2.6m/s，上半年大于下半年。常年以東南風(fēng)最多，大風(fēng)發(fā)生在春季，次為冬季，秋季最少。多年平均有霧天數(shù)為11～14d，平均相對濕度為70%～80%。

評估區(qū)及其周圍水系較發(fā)育，船閘本身處在梁濟運河河道內(nèi)，其西北端是流向為西南的小新河，東南端是流向為東南向的新趙王河。

梁濟運河是濟寧以北地區(qū)排澇和黃河?xùn)|平湖滯洪區(qū)退水入南四湖的骨干通道，屬淮河流域南四湖水系。同時也是一條具有防洪除澇、航運、引水灌溉等多功能的綜合利用河道，是連接南四湖與東平湖之間的紐帶，承接著上游大汶河、黃河泄入東平湖的洪水，更是京杭大運河的重要組成部分，目前已正式列入調(diào)水工程東線主干道。

根據(jù)中交水運規(guī)劃設(shè)計院2008年12月提交的《京杭運河長溝船閘工程可行性研究報告》【1】，長溝泵站主要設(shè)計參數(shù)如表1。

表1 梁濟運河不同頻率洪水流量水位表Table 1 Liangji canal water gauge of flood discharge with different frequency

2.2 地形、地貌

評估區(qū)地形屬于沖積、湖積平原區(qū)，較平坦， 稍有起伏，高差約6m左右，河道內(nèi)標(biāo)高一般30.53～36.91m，兩邊河堤標(biāo)高約42m左右。地貌成因類型為沖洪積平原。

2.3 地層巖性

評估區(qū)內(nèi)地層為第四系全新統(tǒng)魚臺組（Qhyt）：巖性主要為亞粘土、亞砂土。洪積層:亞粘土含礫石透鏡體。沖坡積層：亞粘土、亞砂土。沖積層：黃色砂土。該層廣泛分布于區(qū)域內(nèi)，面積較大，厚度較大，大于110m。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造、區(qū)域地殼穩(wěn)定性及地震

2.4.1 地質(zhì)構(gòu)造 本區(qū)所在大地構(gòu)造位置為中朝準(zhǔn)地臺（Ⅰ）魯西斷?。á颍斘鲾鄩K隆起（Ⅲ）嘉祥斷凸（Ⅳ）與汶泗斷陷（Ⅳ）、濟寧斷陷（Ⅳ）交界處的魯西南平原地帶。

區(qū)域內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，斷裂均為高角度的正斷層，斷距較大。主要出露有嘉祥斷層。

嘉祥斷裂：位于評估區(qū)東部約6km，近南北向。該斷層北起唐營，南至魚城，長約100km左右，斷距大于1500m，傾向北東，傾角60～80°，屬正斷層。不具活動性。

評估區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)有斷裂通過。

2.4.2 區(qū)域地殼穩(wěn)定性 根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），評估區(qū)基本地震烈度為6度，地震動峰值加速度為0.05g，屬于區(qū)域地殼穩(wěn)定區(qū)。本項目工程建設(shè)擬按7度設(shè)防。

2.4.3 地震 濟寧是歷史上最早有地震記載的地區(qū)之一，從公元前313～1983年，共發(fā)生地震10余次。依據(jù)1/400萬《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》、《中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》（GB18306-2001）和1/400萬《中國地震區(qū)劃圖》（1990），濟寧地區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45，地震基本列席為Ⅵ度。依據(jù)《水運工程抗震設(shè)計規(guī)范》（JTJ225－98），擬建場區(qū)屬于可進行建設(shè)的一般場所地。

2.5 工程地質(zhì)條件

評估區(qū)屬于魯西中臺隆西的沉降部分，自第三紀(jì)下沉以來，積有巨厚的第四紀(jì)沉積物，工程地質(zhì)體為多層結(jié)構(gòu)，主要為土體和隱伏的基巖體（O2－3m）。根據(jù)評估區(qū)巖土工程勘察報告，在場區(qū)勘察深度范圍內(nèi)，經(jīng)鉆探揭露，其地基土可分為如下5類，現(xiàn)分述如下：

粘土（Q4al+pl）:灰褐色-黃褐色，軟塑-可塑，無搖振反應(yīng)，切面光滑有光澤，干強度高，韌性高，上部含少量植物根系、有機質(zhì)、鈣質(zhì)結(jié)核，下部含少量鐵錳氧化物，場區(qū)普遍分布，厚1.20～5.70m，平均3.21m；層底標(biāo)高31.83～35.50m，平均33.79m。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗標(biāo)準(zhǔn)值N＝5.9擊，該土層為中等壓縮性土，地基承載力特征值為160kPa。

粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）:灰黃色－灰褐色，可塑－硬塑，無搖振反應(yīng)，切面光滑稍有光澤，干強度中等，韌性中等，可見到鐵錳氧化物及鈣質(zhì)結(jié)核。場區(qū)較普遍分布，厚度：0.60～3.00m，平均1.71m，層底標(biāo)高：29.73～30.76m，平均30.10m；層底埋深：6.00～10.80m，平均7.02m。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗標(biāo)準(zhǔn)值N＝5.3擊，該土層為中等壓縮性土，地基承載力特征值為120kPa。

粉砂（Q4al）：灰黑色，稍密，飽和，含大量鐵有機質(zhì)，長石，石英質(zhì)，顆粒級配差。厚度：1.00m，層底標(biāo)高：28.39m。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗標(biāo)準(zhǔn)值N＝13.0擊，該土層為中等壓縮性土，地基承載力特征值為140kPa。

中細砂（Q4al）：褐色，飽水，中密－密實，分選良好，磨圓一般，級配一般，主要礦物成分為石英及長石。場區(qū)普遍分布，厚度：2.20～2.20 m，平均2.20m；層底標(biāo)高：22.41～22.41m，平均22.41m；層底埋深：13.80～13.80m，平均13.80m。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗標(biāo)準(zhǔn)值N＝19.6擊，該土層為低壓縮性土。地基承載力特征值為220kPa。

中粗砂（Q4al）：黃褐色，飽水，密實，分選良好，磨圓一般，級配一般，主要礦物成分為石英及長石。場區(qū)普遍分布，厚度：1.10～4.40 m，平均3.20m；層底標(biāo)高：15.01～16.63m，平均15.77m；層底埋深：19.60～22.30m，平均20.82m。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗標(biāo)準(zhǔn)值N＝37.3擊，該土層為低壓縮性土。地基承載力特征值為240kPa。

綜上所述，除個別粘土和粉質(zhì)粘土層局部較軟外，評估區(qū)巖土層工程性質(zhì)較好，無欠壓密土，均為正常固結(jié)土、中等－低壓縮性土，上部土層無較強透水層，適合興建水工建（構(gòu)）筑物。

2.6 水文地質(zhì)條件

評估區(qū)屬魯西北平原水文地質(zhì)區(qū)，根據(jù)含水介質(zhì)特征及地下水的賦存狀態(tài)，含水巖組類型主要為第四系松散巖類孔隙水含水巖組和奧陶系馬家溝組碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水巖組。

第四系松散巖類孔隙水含水巖組：該含水巖組在區(qū)內(nèi)分布廣泛，主要受大氣降水及地貌、巖性結(jié)構(gòu)諸因素的影響和控制。評估區(qū)內(nèi)新生代以來，沉積了巨厚的第四系，厚度大于110m，因此該組含水層主要是河流沖積物、洪積物，穩(wěn)定水位埋深約35.5～37.2m左右，地下水為承壓水，單井涌水量大于600m3/d，年變幅約4～7m，富水性中等。其補給來源主要為大氣降水及地表徑流補給。地下徑流暢通，透水性、富水性較好。動態(tài)變化與降水量密切相關(guān)，排泄方式以蒸發(fā)、地下徑流和人工開采為主。

碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水巖組：含水巖性為隱伏古生界奧陶系中－上統(tǒng)馬家溝組（Om2－3）厚層灰?guī)r。根據(jù)評估區(qū)區(qū)域內(nèi)兩鉆孔資料及調(diào)查情況，含水層節(jié)理、裂隙發(fā)育較弱，巖溶發(fā)育輕微，深度在100～300m，溶洞直徑在0.5～2.0cm，主要為溶孔及溶隙，連通性較差，含水層厚度15～30m，年水位變幅4～7m，單井涌水量小于500m3/d。水化學(xué)類型為HCO3－Ca型，礦化度0.4-1.0g/L。主要接受大氣降水的垂向補給及其上游側(cè)向徑流補給。排泄方式以徑流和人工開采為主。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

3.1 地質(zhì)災(zāi)害類型的確定

根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)要求（試行）》、《山東省地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃》、《濟寧市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃（2004-2020年）》的有關(guān)規(guī)定，對評估區(qū)崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫及地面沉降等與地質(zhì)作用相關(guān)的其它地質(zhì)災(zāi)害作如下分析：

3.1.1 崩塌、滑坡、泥石流 評估區(qū)位于河流沖、洪積平原區(qū)，地表大部分為穩(wěn)定的較厚第四系堆積物，地形平坦，地勢開闊，附近是基本農(nóng)田和村莊，沒有基巖出露。因此，評估區(qū)內(nèi)發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)環(huán)境條件不充分，不易有崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。

3.1.2 地面塌陷 采空塌陷：根據(jù)《濟寧市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃》、《濟寧市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃（2004-2020年）》及實際調(diào)查，目前評估區(qū)內(nèi)尚無探礦權(quán)設(shè)置，也沒有采礦權(quán)設(shè)置。評估區(qū)附近有運行多年無任何安全事故發(fā)生的京九鐵路、京滬鐵路、京滬高速公路，船閘南部約1.3km處是日東高速公路，17km處是新（鄉(xiāng)）石（臼）鐵路。

因此，評估區(qū)內(nèi)目前未發(fā)現(xiàn)人工采礦等人類工程活動，無地下采空區(qū)，評估區(qū)不具備發(fā)生采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害的條件。

巖溶塌陷：巖溶塌陷的形成有三個基本條件，即一定厚度的松散沉積物、活躍的地下水動力因素和發(fā)育程度高的巖溶。評估區(qū)內(nèi)分布有較厚（200m左右）穩(wěn)定的第四系洪積、坡積物；其下隱伏基巖類型雖然為古生界奧陶系中－上統(tǒng)馬家溝組（Om2－3）灰?guī)r，但因其深度在100～300m，溶洞直徑僅0.5～2.0cm，主要為溶孔及溶隙，連通性較差，目前沒有資料顯示評估區(qū)內(nèi)有發(fā)育程度較高的巖溶存在；地下水開采程度僅限附近村莊生活、農(nóng)業(yè)灌溉用水。

因此，本評估區(qū)內(nèi)發(fā)生巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性小。

3.1.3 地面沉降 形成地面沉降的條件包括兩個方面：一是地質(zhì)條件，即具有較高壓縮性的厚層松散沉積物；二是動力條件，如人類長期過量開采地下水和地下油氣資源等。評估區(qū)位于沖洪積平原區(qū)，第四系沖洪積物較厚，據(jù)山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司于2006年8月完成的《京杭運河?xùn)|平湖－濟寧段工程地質(zhì)勘察報告》顯示：其土體主要是粘土、粉質(zhì)粘土，較密實，壓縮性低、透水性差，工程性質(zhì)較好。第四系孔隙承壓水地下水位埋深約35.5～37.2m，單井涌水量一般在500～2500m3/d。如果在未來大量抽汲地下水引起水位下降或水壓下降可能會引起地面沉降【2】。又據(jù)《濟寧市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃（2004～ 2020年）》成果資料顯示，評估區(qū)雖處于濟寧市地面沉降易發(fā)區(qū)但離濟寧市北部已發(fā)生的地面沉降地帶還約有12km。評估區(qū)及附近沒有已開采或可供開采的查明的地下油氣資源存在。因此，京航運河長溝船閘工程評估區(qū)存在發(fā)生地面沉降地質(zhì)災(zāi)害的可能性，地面沉降是本文評估的重點災(zāi)種。

3.1.4 地裂縫 根據(jù)調(diào)查和已有地質(zhì)資料，評估區(qū)屬地殼穩(wěn)定區(qū)，內(nèi)部大部分是較厚穩(wěn)定的第四系沉積的洪積、坡積物；區(qū)內(nèi)沒有任何斷裂通過，屬地質(zhì)構(gòu)造簡單型；區(qū)內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)有膨脹性質(zhì)的膨潤土存在。因此，發(fā)生地裂縫地質(zhì)災(zāi)害的條件不充分。

總之，評估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀條件下發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷、巖溶塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)環(huán)境條件不充分，因此，不易發(fā)生上述地質(zhì)災(zāi)害，但存在發(fā)生地面沉降地質(zhì)災(zāi)害的可能性。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

根據(jù)調(diào)查和有關(guān)地質(zhì)資料，評估區(qū)及其附近在現(xiàn)狀條件下未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，以往史料也無相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生及其活動遺跡的記載，因此評估區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估為小。

4 地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

4.1 工程建設(shè)引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測評估

根據(jù)建設(shè)規(guī)劃，該工程主要是船閘輸水系統(tǒng)及其主體結(jié)構(gòu)、閘閥門和啟閉機械、節(jié)制閘公路橋、管理區(qū)建筑，無其它地下人工建筑及開采活動。管理區(qū)建（構(gòu)）筑物最高為4層，荷載不大，建（構(gòu)）筑物基坑淺。巨厚穩(wěn)定的第四系覆蓋物在本評估區(qū)分布較普遍，土體主要是粘土、粉質(zhì)粘土，密實，壓縮性低，工程性質(zhì)良好。

該建設(shè)項目規(guī)劃新建一座泵房為閘區(qū)生活用供水，區(qū)內(nèi)生活用水包括管理區(qū)生活用水、環(huán)保用水、消防用水等，最大日用水量為260m3。因為巨厚穩(wěn)定的第四系沉積物洪、坡積層的存在，地下水的開采對整個評估區(qū)地下水位的影響微弱。所以，該工程建設(shè)引發(fā)或加劇評估區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的危險性預(yù)測評估為小。

4.2 工程建設(shè)可能遭受地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測評估

評估區(qū)處于濟寧市地面沉降易發(fā)區(qū)，雖然目前地面沉降災(zāi)害未發(fā)生重大危害，但由于地面沉降的影響具有區(qū)域性、緩變性和累進不可逆的特點，尤其是濟寧市瀕臨南陽湖，地面沉降將使低洼地區(qū)洪澇積水，河床相對抬高，城鎮(zhèn)居民區(qū)抗洪防洪能力降低，地面沉降既成為地下水持久利用的制約因素，也阻礙城市化進程和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

4.2.1 地面沉降原因分析 地面沉降為地面高程的降低，表現(xiàn)為地殼表面某一局部范圍內(nèi)緩慢地，難以察覺地總體下降，宏觀上應(yīng)分析新構(gòu)造運動引起的地殼變形對地面沉降的影響，微觀上應(yīng)分析超采地下水產(chǎn)生的地下水位下降，使得砂、土顆粒承受應(yīng)力的變化與地面沉降的關(guān)系。

地殼形變與地面沉降：新構(gòu)造運動在魯西南的主要表現(xiàn)是地殼形變，即地殼運動的緩慢變化在地殼形變中得到反映。據(jù)近20多年的地殼形變資料，華北平原地區(qū)的形變特點是南北部上升、中間下降，反映了形變幅度的不對稱。其中東部是一條途經(jīng)徐州的零值線所圈定的魯中南上升山地，濟寧地區(qū)有升有降，上升量最高達40mm以上，嘉祥以西為相對上升區(qū)，而嘉祥斷裂至嶧山斷裂之間為下降區(qū)（見圖2）。由圖可見，濟寧位于沉降區(qū)域，因此地面沉降與地殼形變有關(guān)。

圖2 魯西南地殼垂直形變示意圖Fig.2 Sketch map of crust vertical deformation at southwest Shandong province

地下水超采與地面沉降：人類活動是誘發(fā)高速率地面沉降的重要因素，而超量抽汲深層地下水與地面沉降關(guān)系最為密切。濟寧市農(nóng)業(yè)用水主要取自淺層潛水、微承壓含水層組，由于該含水層直接接受大氣降水及地表水的補給，含水豐富、水位變幅較小，因此對地面沉降無明顯影響。濟寧城區(qū)工業(yè)及生活用水主要源于中、深承壓含水層組，自1990年始開采量一直持續(xù)在33萬m3/d左右，最大時近40萬m3/d，地下水位雖然在豐水年度之后略有回升，但年平均地下水位總體趨勢呈持續(xù)下降狀態(tài)，至1998年平均水位由1990年的16.175m降至10.156m。據(jù)觀測，城區(qū)地面沉降中心位于地下水降落漏斗中心，沉降范圍與城區(qū)地下水漏斗的形狀相似，濟寧市城區(qū)供水水源地向北發(fā)展時，地面沉降也明顯地向北擴展。1988～1989年大氣降水銳減（1988年僅為325mm），地下水開采量增大，地下水水位處于持續(xù)下降的局面，這期間地面沉降平均速率達30mm/a ，1990年降水量驟增至近1000mm，地下水位有所回升，地面沉降速率也變小，平均沉降速率只有6mm/a。由此可見，超量開采深層地下水是造成地面沉降的重要原因。

綜上所述，濟寧城區(qū)所發(fā)生的地面沉降，是新構(gòu)造運動產(chǎn)生的地殼變形與中深層地下水超采共同作用的結(jié)果，中、深層地下水超采是主要因素。

4.2.2 評估區(qū)地面沉降及伴生地裂縫災(zāi)害的發(fā)展趨勢預(yù)測 地面沉降量的大小與地層厚度，地下水開采程度、粘性土性質(zhì)、結(jié)構(gòu)相關(guān)，在同一地區(qū)不同時間內(nèi)，地面沉降速度與地下水超采量的大小，超采持續(xù)時間成正比，與地下水的補給量呈反比。

4.2.3 地下水開采量變化趨勢：濟寧市為地區(qū)行政中心，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境保護意識的增強，預(yù)測地下水開采量不會呈持續(xù)增加的趨勢。另外，濟寧市有豐富的地表水資源，根據(jù)水資源論證報告研究當(dāng)啟用南四湖上級湖梁濟運河地表水備用源時，根據(jù)南四湖上級湖的興利調(diào)節(jié)計算分析，在頻率50%和75%的來水年，同時能滿足沿湖工農(nóng)業(yè)用水的需要。為解決南四湖特枯水年份的用水緊張問題，濟寧市已實施了引黃補湖工程。山東省分配給濟寧市引黃水量指標(biāo)為4.3億m3，通過引黃補湖可滿足上級湖地區(qū)枯水年的工業(yè)用水和部分農(nóng)業(yè)用的需要。根據(jù)南水北調(diào)工程規(guī)劃，中、東線工程先通后暢、逐步擴大規(guī)模，分三期實施。第一期：主要向江蘇和山東兩省供水。抽江水規(guī)模500 m3/s，多年平均抽江水量89億m3。第二期規(guī)模擴大到抽江600 m3/s；第三期：增加北調(diào)水量，以滿足供水范圍內(nèi)2030年水平國民經(jīng)濟發(fā)展對水的需求。工程規(guī)模擴大到抽江水800 m3/s，包括濟寧市等受水區(qū)的城鎮(zhèn)需水可完全滿足，因此，預(yù)測濟寧市的地下水開采量將減少。

地面沉降發(fā)展預(yù)測：根據(jù)調(diào)查及資料收集分析，目前濟寧城區(qū)地下水漏斗位于城區(qū)北部，距離評估區(qū)較遠，約18km左右，本工程地址處于濟寧市地下水降落漏斗外圍，且濟寧市地下水開采量又將減少，因此評估區(qū)遭受地面沉降及其伴生地裂縫地質(zhì)災(zāi)害的危險性程度降低。又據(jù)本區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，本區(qū)第四系厚度不足300m，土體工程地條件較好。評估區(qū)及附近地下水位埋深約35.5～37.2m左右，擬建項目雖然規(guī)劃新建泵站作為新水源地，但因其用量小而不會影響到地下水動力條件的改變，附近亦無其它集中開采的水源地分布，地下水開發(fā)利用程度較低，預(yù)測評估區(qū)及征地范圍遭受地面沉降及伴生地裂縫地質(zhì)災(zāi)害的危險性為小。

因此，工程建設(shè)可能遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險性預(yù)測評估為小。總之，工程建設(shè)引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害的危險性預(yù)測評估為小，工程建設(shè)可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害的危險性預(yù)測評估為小。

5 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估及防治措施

5.1 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估原則

為全面了解評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育類型、強度及其潛在危險性，制定有效的防災(zāi)措施，根據(jù)國土資源部《建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)要求（試行）》規(guī)定，按“區(qū)內(nèi)相似、區(qū)際相異”和取大不取小的原則，對建設(shè)場地地質(zhì)災(zāi)害危險性進行綜合評估。

評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀不發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估為小，工程建設(shè)引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估為小，建設(shè)工程可能遭受滑坡、泥石流及崩塌、地面塌陷、地面沉降、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測評估結(jié)果為小。因此，地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估全區(qū)為小。

評估區(qū)屬地殼基本穩(wěn)定區(qū)，地震活動程度較低，地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育中等，巖性巖相較穩(wěn)定，地質(zhì)環(huán)境條件為簡單型，地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估全區(qū)為小，預(yù)測評估工程建設(shè)引發(fā)、加劇地質(zhì)災(zāi)害的可能性全區(qū)為小，工程建設(shè)遭受地質(zhì)災(zāi)害危害的可能性全區(qū)為小，地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估全區(qū)為小，可采用工程措施進行防治，防治工程簡單。因此該項目建設(shè)場地的適宜性級別評估為適宜

5.2 地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害類型、規(guī)模、特征及對規(guī)劃用地的危害程度和建設(shè)規(guī)模，確定建設(shè)場地的地質(zhì)災(zāi)害防治措施。建設(shè)場地地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估雖然全區(qū)為小，但處于濟寧市地面沉降易發(fā)區(qū)，因此，該項目在建設(shè)時可采用如下防治工程措施。

5.2.1 開展地下水位及地面沉降監(jiān)測 評估區(qū)內(nèi)應(yīng)建立地下水及地面沉降動態(tài)觀測點，進行地下水位、地面沉降監(jiān)測，掌握地下水位與地面變形變化趨勢，為防治地面沉降提供依據(jù)。

5.2.2 建（構(gòu)）筑物的合理設(shè)計 合理設(shè)計建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)，是避免地面沉降災(zāi)害對建（構(gòu)）筑物造成破壞影響的被動處理方法。

5.2.3 合理開采深層地下水 地面沉降的發(fā)生是緩慢的，隨著地面沉降幅度加大往往會伴生地裂縫發(fā)生，為防治地面沉降，減少地面沉降地質(zhì)災(zāi)害對長溝船閘工程建設(shè)造成危害，場區(qū)內(nèi)不宜大量開采地下水。

6 結(jié)論與建議

（1）京杭運河長溝船閘工程建設(shè)項目規(guī)劃工程征地面積559700m2，評估區(qū)范圍為征地范圍向四周外擴200m，評估區(qū)面積為2774097m2；

（2）該項目屬較重要建設(shè)項目，地質(zhì)環(huán)境條件簡單，地質(zhì)災(zāi)害危險性評估級別為三級；

（3）地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估為??；

（4）地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估全區(qū)為??；

（5）地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估全區(qū)為小區(qū)；

（6）建設(shè)場地適宜性評估為適宜。建議盡量減少地下水的開采量，同時加強地下水動態(tài)和地面沉降監(jiān)測工作；合理設(shè)計建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)，避免地面沉降對建（構(gòu)）筑物的破壞影響。

1 王楊，徐強，龔立英. 京杭運河長溝船閘工程可行性研究報告[R]. 北京：中交水運規(guī)劃設(shè)計院，2008

2 張德茹，劉志剛，宋景霞. 京杭運河?xùn)|平湖－濟寧段工程地質(zhì)勘察報告[R]. 濟南：山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司，2006

THE DANGEROUS EVALUATION OF GEOLOGIC HAZARD OF THE LOCK OF CHANGGOU， BEIJING-HANGZHOU GRAND CANAL

Wang Xiaofei Wang Shaohua Liu Guangsheng
Shandong Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau，Taian， Shandong， 271000， China

Thelock of Changgou is a auxiliary projects of the Beijing-Hangzhou Grand Canal’ Jining-DongPingHu section of the divert water from the south to the north project，and the lock of Changgou is a standard level 2 lock，design years through capacity for 21.2～24.4 million t. Project scope of land requisition for irregular plane figure strip type，area 559700 m2，geohazard danger evaluation scope of land requisition for east， south，west and north four direction of 200 m，outside enlarge evaluation area covers an area of 2774097 m2. Assessment level is according to the geological environmental conditions complex enough to determine the importance of construction projects. This project geological environmental conditions complexity for simple，medium water conservancy project categories for，is a more important type of construction projects of level 3 evaluation，evaluation，ground subsidence is to focus on the light. Evaluate the results: geological hazard present situation assessment for small; The predictive evaluation for small; The comprehensive regional assessment for village; Construction site suitability assessment be appropriate. Advice to reduce the yield of the groundwater and strengthen monitoring work of groundwater dynamic and land subsidence， avoid the destruction of buildings because of land subsidence.

the dangerous evaluation of geologic hazard，three level assessment，land subsidence，appropriateness of a site

X43

A

1006–5296（2011）03–0166–08

* 第一作者簡介：王曉飛（1967～），女，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專業(yè)，高級工程師

2011-03-12；改回日期：2011-04-22