向傳華，李永樂

（華北水利水電學(xué)院，河南 鄭州 450045）

0 引言

東干渠是南水北調(diào)北京配套工程環(huán)路供水的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著第十水廠、通州水廠、亦莊水廠、京津發(fā)展帶、黃村水廠、郭公莊水廠的供水任務(wù)。 它起于團(tuán)城湖至第九水廠輸水工程預(yù)留分水口，沿5 環(huán)路，經(jīng)廣順橋、亦莊橋、涼水河與南干渠相接，全長約44.6 km。 本文以北京市東干渠為研究區(qū)，探討地下水循環(huán)規(guī)律，以減少地下水對(duì)盾構(gòu)井及管線的危害。

1 工程水文地質(zhì)特征及單元?jiǎng)澐?/h2>

1.1 工程水文地質(zhì)特征

工程區(qū)位于北京平原區(qū)中上部，分布在永定河沖洪積扇左邊緣。 地形總體由西北向東南呈略微傾斜狀，地貌輪廓從山區(qū)到平原呈階梯狀形態(tài)，依次可劃分為山地地貌、山麓、山前地貌和沖積平原地貌。一般海拔在1 000～1 500 m 之間， 地面標(biāo)高在23～44 m之間，坡降在0.03%～0.05%之間(如圖1 所示)。

1.2 工程單元?jiǎng)澐?/h3>

地質(zhì)構(gòu)造為中朝準(zhǔn)地臺(tái)華北斷坳褶，包括北京迭斷陷，順義迭斷陷、坨里～豐臺(tái)迭凹陷和黃村迭凸起。 區(qū)域內(nèi)分布3 層地下水，上層為潛水，下層為承壓水，大部分地區(qū)地下水埋深在5～8m，沿隧洞軸線從西北向東南呈降低趨勢。 管線跨永定河沖洪積扇和清河古河道區(qū)兩個(gè)不同的地貌單元， 根據(jù)地形地貌和地層巖性，沿線劃分為低山丘陵和平原兩個(gè)水文地質(zhì)區(qū)段。

圖1 東干渠線路及鄰近山區(qū)地貌圖Fig.1 East main canal and near mountain area geomorphologic map

2 區(qū)域巖溶地下水的運(yùn)移規(guī)律

2.1 巖溶地下水的分布特征

巖溶槽谷區(qū)形成一個(gè)完整的地下水循環(huán)系統(tǒng)[1]，主要由厚層灰?guī)r、白云質(zhì)巖、泥質(zhì)灰?guī)r組成，厚度在200 m 左右。 O23、O25兩段厚度在60 m 和110 m 左右，巖性主要是泥晶巖及顆粒泥晶灰?guī)r，富水性強(qiáng)。通過水文監(jiān)測井資料及測試、巖溶地下水的Ca2+,HCO3-,pH 值和電導(dǎo)率均大于砂巖裂隙水， 表明了巖溶獨(dú)特的動(dòng)態(tài)規(guī)律，如表1 所示。 在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，低山丘陵地區(qū)地勢較高，地層褶皺緊密，常形成高水位區(qū)，在水頭差的水動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下向平原區(qū)流動(dòng)。

表1 巖溶地下水與裂隙水的水質(zhì)對(duì)比Table 1 Quality comparison of Karst underground water and pore water

2.2 西北部低山丘陵區(qū)地下水的運(yùn)移規(guī)律

槽谷區(qū)碳酸鹽巖層裸露并沿山嶺成帶狀分布[2]，含水層主要為裂隙孔隙淺水，大氣降水可以直接入滲補(bǔ)給。由于廣泛出露的古老地層為中上元古界(包括長城系、薊縣系和青白口系)，由淺變質(zhì)的海相碳酸鹽巖和石英砂巖、砂頁巖組成，入滲補(bǔ)給的雨水在兩翼的厚砂巖阻擋下沿溶隙向溶蝕洼地和漏斗滲漏，大量的地下水在表層循環(huán)，水力坡度大，徑流暢通，部分徑流在特殊的地質(zhì)地貌下以泉水的形式排出。

在低山丘陵區(qū)周圍，由于山前地帶、洼地溶隙發(fā)育不均衡，覆蓋層厚度小，上層溶隙水與溶隙潛水層水力聯(lián)系少[3]。 豐水期上部為空隙水、下部為巖溶水，枯水期時(shí)為巖溶水。 北京市水資源短缺，開采過度，地下水位大幅度下降，巖溶水位往往低于河流水位，巖溶水可通過河流水的滲漏補(bǔ)給。

2.3 東南部平原區(qū)地下水的運(yùn)移規(guī)律

平原區(qū)地貌主要由流經(jīng)北京地區(qū)的河流侵蝕、沖積形成，地勢較平坦，向東南緩傾斜，平均海拔50～60m。河流地貌包括現(xiàn)代河流和由永定河多次擺動(dòng)改道形成的古河道。 一般巖溶覆蓋地層較厚，孔隙水和巖溶水之間有較厚、較松散的淤積黏性土分布，阻礙了水流滲透。 因此，巖溶得不到大氣降雨的補(bǔ)給。 在古河道切割的新生區(qū)，巖溶水主要通過孔隙水的越流補(bǔ)給和外側(cè)徑流排出。

3 地下水循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析

3.1 淺層地下水水位動(dòng)態(tài)規(guī)律

淺層地下水一般厚度為10～30m， 含水層巖性由洪積、沖洪積成因的沙、沙礫石、泥質(zhì)松散堆積物組成。 淺層地下水在水平方向上連續(xù)性較好，天然動(dòng)態(tài)類型為滲入、蒸發(fā)、徑流型，根據(jù)長期觀測孔資料分析,地下水水位多年來變化不大，始終在多年平均水位上下波動(dòng)(如圖2 所示)。 其水位動(dòng)態(tài)變化規(guī)律為：在一個(gè)水文年中，一般6～9 月份（汛期）受集中降水影響，地下水位較高，其他月份水位較低，水位年變幅一般在2～4m 之間， 與區(qū)域大氣降水的季節(jié)性變化規(guī)律基本一致。

圖2 淺層地下水水位多年動(dòng)態(tài)曲線（圖中數(shù)字為長期觀測孔編號(hào)）Fig.2 Many years' dynamic curves of thin layer underground water level

3.2 層間水～承壓水水位動(dòng)態(tài)規(guī)律

擬建管線沿線賦存的潛水～承壓水在水位較低時(shí)表現(xiàn)為潛水，在水位升高時(shí)表現(xiàn)為承壓水，其動(dòng)態(tài)類型屬徑流～開采型。 長期觀測孔資料顯示該層地下水水位有下降的趨勢，其地下水的水位動(dòng)態(tài)變化規(guī)律一般為：9 月～來年3 月份水位較高，其他月份相對(duì)較低，年自然變化幅度約為2～6 m。管線沿線所在區(qū)域潛水～承壓水水位多年動(dòng)態(tài)變化曲線如圖3 所示。

圖3 區(qū)域?qū)娱g水～承壓水水位多年動(dòng)態(tài)變化曲線（圖中數(shù)字為長期觀測孔編號(hào)）Fig.3 Confined water level changes of many years

3.3 地下水補(bǔ)、徑、排條件及其流場特征

根據(jù)水位動(dòng)態(tài)規(guī)律及區(qū)域水文地質(zhì)條件分析，天然動(dòng)態(tài)類型分別為滲入、蒸發(fā)、徑流型和滲入、徑流型，兩者均接受大氣降水入滲、側(cè)向徑流補(bǔ)給。 排水方式主要為地下水側(cè)向徑流和越流。 由于地下水開采強(qiáng)度大,地下水位降落漏斗的中心區(qū)，往往就是地面沉降量最大的地區(qū)[4]。 受地下水開采影響,在樓梓莊和亦莊形成兩個(gè)大的水位降落漏斗，使地下水在半壁店附近形成分水嶺，北部地區(qū)地下水向樓梓莊地下水降落漏斗區(qū)匯流，南部地區(qū)地下水向亦莊地下水降落漏斗區(qū)匯集。 總體流向?yàn)樽晕鞅毕驏|南。

4 水循環(huán)規(guī)律及水系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

本區(qū)域地下水含水層有淺層、中層、深層3 類。淺層水是地下水的主要來源，淺層水水文地質(zhì)條件在空間分布上東西部差異很大。 在東南部平原區(qū)，含水層巖性為沙、沙質(zhì)粉土、沙礫石，為潛水及微承壓水，含水層時(shí)代為全新世及晚更新世。 西北部為低山丘陵區(qū),含水層主要為裂隙孔隙淺水。地下水一般富集在10～30 m 深度之間， 處于地下水圈交匯中，屬于淺層地下水循環(huán)系統(tǒng)。 中深層水含水組分布在一個(gè)比較穩(wěn)定的隔水層之下，最高水位呈曲線波動(dòng)，這是受大氣降水因素影響所致。

5 結(jié)論

本文從低山丘陵、平原兩個(gè)不同的水文地質(zhì)區(qū)對(duì)淺水、層間深層水進(jìn)行了系統(tǒng)的水循環(huán)分析，結(jié)果顯示： 區(qū)內(nèi)基巖裂隙水和松散類孔隙水的分布受構(gòu)造的控制，在不同的地質(zhì)構(gòu)造下有不同的運(yùn)移規(guī)律。應(yīng)積極探討工程項(xiàng)目區(qū)地下水及地下水補(bǔ)、徑、排運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以減少對(duì)盾構(gòu)隧洞、堅(jiān)井及管線的危害。

[1] 周東來.徐州市巖溶地下水運(yùn)移規(guī)律的研究[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2006（4）：66-67.

[2] 李永樂. 豫西黃土的基本特征及其工程地質(zhì)性質(zhì)研究[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào),1995（2）：31-32.

[3] 張瑩,蘇小四. 六盤山巖溶水與白堊系地下水的水力聯(lián)系研究[J]. 人民黃河，2010（1）：55-56.

[4] 王祎萍,吳保德,賈三滿,等. 南水北調(diào)工程對(duì)北京地區(qū)生態(tài)環(huán)境變化的影響研究[J]. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2009（2）：71-72.