王燕

(山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014)

白泉泉群歷史文化底蘊(yùn)深厚，金、明、清三代均被列為濟(jì)南“七十二名泉”，素有“魚米之鄉(xiāng)”和“小江南”之稱，2004年又被列為濟(jì)南“新七十二名泉”，是2004年頒布的《濟(jì)南市名泉保護(hù)條例》中濟(jì)南市十大泉群之一[1]。白泉泉群水質(zhì)甘甜，達(dá)到了飲用礦泉水的標(biāo)準(zhǔn)，其噴涌方式又不同于趵突泉等其他泉群，是呈面狀由第四系中滲出，形成一處獨(dú)特的具有特殊意義的天然濕地，在名泉體系中極具代表性，因此保護(hù)和恢復(fù)白泉泉群意義重大[注]①山東省地礦局八O一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，奚德蔭、李祥之、邵卓，濟(jì)南市保泉供水水文地質(zhì)勘探報(bào)告，1990年。。

1 白泉泉群歷史及現(xiàn)狀

白泉泉群其范圍西至東塢斷裂，北至冷水溝、白泉、梁王莊一帶，南至王舍人鎮(zhèn)，東到濟(jì)鋼至梁王莊一線，面積25km2，集中出露區(qū)，南起楊家屯村北，北到濟(jì)青高速，西起水坡村，東到韓倉河，面積約13.7km2。

20世紀(jì)五六十年代白泉泉群涌水量達(dá)18.66萬m3/d，泉水涌量大，形成開闊的水域和縱橫交錯(cuò)的水渠、河溝，使該地區(qū)成為旱澇保收的萬畝稻田，素有“魚米之鄉(xiāng)”和“小江南”之稱。

20世紀(jì)六七十年代以來，隨著工業(yè)在該地區(qū)的發(fā)展，大量地下水的開采，上述自然景觀逐漸消失，近年來，濟(jì)南市委、市政府加大名泉保護(hù)力度，白泉泉群的水量有較大恢復(fù)，自2003年9月以來泉水保持了持續(xù)噴涌，到目前泉水實(shí)現(xiàn)持續(xù)噴涌近9周年。在加以保護(hù)的情況下，巖溶水水位完全具備恢復(fù)到以往歷史水平的條件，白泉泉群將大范圍出露，完全可能恢復(fù)到以往“稻畦荷蕩湖田闊”的優(yōu)美景觀。

2 白泉的形成機(jī)理

白泉是由來自濟(jì)南東南部補(bǔ)給區(qū)的巖溶水徑流至紙房村附近，遇到西側(cè)濟(jì)南巖體和北側(cè)石炭二疊系的阻隔，在南北高差的壓力下，使部分巖溶水在地形低洼部位通過松散土層上升而形成。其成因機(jī)理有以下幾點(diǎn)：

濟(jì)南地區(qū)位于泰山背斜北翼的濟(jì)南單斜構(gòu)造區(qū)，巖層傾向總體向N，向N傾斜的單斜構(gòu)造與南高北低地勢(shì)的一致性，為泉水的形成奠定了地質(zhì)地貌基礎(chǔ)。在補(bǔ)給區(qū)來源主要為白泉南部山區(qū)基巖裸露區(qū)的大氣降水入滲補(bǔ)給和地表水的滲漏補(bǔ)給[2-3]。

入滲的大氣降水和滲漏的地表水，沿裂隙、巖溶垂直下滲，當(dāng)達(dá)到區(qū)域水位后，作水平方向運(yùn)動(dòng)，基本上沿巖層傾向由南向北徑流，當(dāng)徑流至奧陶紀(jì)灰?guī)r與石炭系接觸帶時(shí)，巖溶水流向轉(zhuǎn)為北西，沿接觸帶向白泉方向徑流,形成巖溶水富集區(qū)。巖溶裂隙發(fā)育的巨厚石灰?guī)r層為巖溶地下水的補(bǔ)給、儲(chǔ)存、運(yùn)移提供了良好場(chǎng)所和通道，已形成的巖溶地下水順地勢(shì)和巖層傾向自南向北流動(dòng)，匯集于白泉區(qū)域，形成承壓排泄區(qū)。在這些地段形成巖溶水的強(qiáng)富水區(qū)，同時(shí)由于東塢斷裂、冷水溝斷裂、紙房斷裂等溝通，使部分承壓巖溶水頂托補(bǔ)給松散巖類孔隙水上升成泉[4-5](圖1)。

圖1 白泉泉群形成示意圖

3 目前規(guī)劃建設(shè)對(duì)白泉泉群的影響

根據(jù)濟(jì)南總體規(guī)劃，濟(jì)南新火車東站及其專業(yè)配套建設(shè)的軌道交通R3線和M1線擬選址在歷城區(qū)鮑山街道紙房村附近，處于白泉泉群出露地區(qū)，項(xiàng)目建設(shè)將會(huì)對(duì)泉域生態(tài)產(chǎn)生影響，為科學(xué)處理與濟(jì)南新火車東站及軌道交通等項(xiàng)目建設(shè)與白泉泉群保護(hù)之間的關(guān)系，使泉域生態(tài)環(huán)境不產(chǎn)生災(zāi)難性的破壞，對(duì)此從水文地質(zhì)方面進(jìn)行全面深入分析，為濟(jì)南市的規(guī)劃建設(shè)提供參考。

3.1 濟(jì)南新火車東站對(duì)白泉泉群的影響

根據(jù)濟(jì)南市規(guī)劃院提供的資料，濟(jì)南新東站及其石濟(jì)客運(yùn)專線在白泉地區(qū)將敷設(shè)路基并大規(guī)模施工橋樁[4]，路基主要布設(shè)于冷水溝村至韓倉河?xùn)|450m路段，其余線路采用橋樁。橋樁埋深45m，橋樁樁徑10.4m×5m，橋樁間隔27.7m；路基采用CFG樁加固，埋深15m。根據(jù)同類工程的施工經(jīng)驗(yàn)，CFG樁的間距為1.8m，樁徑為600mm。對(duì)白泉泉群的影響主要有以下幾個(gè)方面。

3.1.1 樁基的影響

密集的CFG樁形成一條東西向的阻水柵欄，使地下水徑流過水?dāng)嗝娲竺娣e減小，阻擋第四系孔隙水側(cè)向徑流補(bǔ)給，造成泉流量減少甚至部分泉點(diǎn)消失。鐵路線采用CFG樁的路段線路長4170m，該段路基位于白泉泉群集中出露區(qū)的南側(cè)，也就是第四系孔隙水上游，距離白泉泉群較近，約為260m，距離漫泉僅60余米，石濟(jì)鐵路在白泉泉群南側(cè)穿過含水層頂板埋深10～20m的區(qū)域，即在該段區(qū)域內(nèi)密集的CFG樁會(huì)破壞第四系含水層，從而形成一條東西向的阻水柵欄。

由于白泉泉群是由巖溶水垂向補(bǔ)給和第四系孔隙水側(cè)向徑流補(bǔ)給共同作用形成的,CFG樁路基的建設(shè)必然會(huì)阻擋水平和垂直方向的第四系孔隙水對(duì)白泉泉群的補(bǔ)給，造成白泉泉群泉流量減少甚至部分主要依靠第四系孔隙水側(cè)向補(bǔ)給形成的泉消失。

3.1.2 路基建設(shè)的影響

新火車東站及鐵路路基建設(shè)過程中，對(duì)地基巖土體的夯實(shí)和碾壓作業(yè)將破壞土體的原生結(jié)構(gòu)，減少土體中裂隙和孔隙，降低土體滲透系數(shù)，阻斷地下水垂向和水平方向運(yùn)移通道，阻斷泉水的運(yùn)移，使得泉群出露區(qū)補(bǔ)給量減少，涌水量隨之減少，部分泉點(diǎn)可能因此而斷流。

3.1.3 基坑開挖的影響

新火車東站建設(shè)期間將大面積開挖深基坑，預(yù)計(jì)進(jìn)行長周期高強(qiáng)度排水施工，高強(qiáng)度的抽水將改變周邊區(qū)域自然流場(chǎng)，形成大面積的降水漏斗，致使白泉泉群出露區(qū)地下水位大幅下降，涌水量大幅減少，造成工程建設(shè)期間泉群的斷流。

3.2 軌道交通建設(shè)對(duì)白泉泉群的影響

根據(jù)濟(jì)南市規(guī)劃院提供的資料，濟(jì)南市軌道交通R3和M1線經(jīng)過白泉地區(qū)，在該區(qū)以地鐵的方式建設(shè)，地鐵最大埋深發(fā)生在R3線和M1線換乘位置，埋深22m左右，該區(qū)向東一路爬坡至韓倉河后出露地表。軌道施工方式根據(jù)地質(zhì)條件情況具體而定，分開挖或者盾構(gòu)，換乘區(qū)為開挖方式施工(圖2)。

圖2 軌道交通線與含水層頂板埋深關(guān)系圖

軌道交通R3和M1線對(duì)白泉泉群的影響主要有以下幾個(gè)方面：

3.2.1 地鐵建設(shè)對(duì)地下埋深的影響

軌道交通R3和M1線形成東西向和南北向的阻水墻，阻擋第四系孔隙水側(cè)向徑流補(bǔ)給，造成泉流量減少甚至部分泉點(diǎn)消失。根據(jù)第四系孔隙水含水層頂板埋深等值線圖結(jié)合軌道交通線路位置，可以看出，地鐵R3線(E-I段，長1010m)裴家營村北側(cè)橫穿含水層埋深10～20m的地區(qū)，M1線在紙房村南側(cè)(E-F段，長850m)和梁王莊西側(cè)(G-H，長260m)橫穿含水層埋深10～20m的區(qū)域，在這些地區(qū)建設(shè)地下埋深20m的地鐵必然會(huì)破壞第四系孔隙水含水層。尤其M1線為東西走向，位于白泉泉群出露區(qū)南側(cè)，M1線地鐵通道要進(jìn)行嚴(yán)格的防滲措施，建成后構(gòu)成了一道東西向隔水墻，阻斷了由南向北的側(cè)向地下水徑流，在一定程度上減少白泉泉群出露區(qū)的涌水量，使部分主要依靠側(cè)向徑流補(bǔ)給的泉點(diǎn)水量減少甚至消失。

3.2.2 地鐵排水施工的影響

地鐵線路埋深22m，必然位于地下水水位之下，預(yù)計(jì)需進(jìn)行長周期的強(qiáng)排水施工，高強(qiáng)度的抽水將改變周邊區(qū)域自然流場(chǎng)，形成大面積的降水漏斗，致使白泉泉群出露區(qū)地下水水位大幅下降，涌水量大幅減少，造成工程建設(shè)期間泉群的斷流。

3.2.3 地鐵地基的影響

地鐵地基開挖深度為22m，根據(jù)現(xiàn)有水文資料計(jì)算，車站地下建筑的地面及墻面將承受13.5～19m的水頭壓力，為克服這部分頂托力，地下建筑建造成本將會(huì)大大增加。在降雨量特大年份，地下建筑的底面及墻面所承受的頂托力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述計(jì)算值，存在泉水突破薄弱部位突入地下建筑造成事故的安全隱患。

4 保護(hù)對(duì)策

(1)濟(jì)南新火車東站建設(shè)應(yīng)盡量避開白泉核心區(qū)域。建議對(duì)濟(jì)南新火車東站的規(guī)劃選址進(jìn)行必要的調(diào)整，如向西遷移1500m，該區(qū)第四系之下為巖漿巖分布區(qū)，或向東遷移至韓倉河以東，該區(qū)第四系之下為石炭二疊紀(jì)地層，這些地區(qū)富水性差，不但有利于泉水保護(hù),且有利于地下工程的建設(shè)。

(2)規(guī)劃的軌道交通R3號(hào)線和M1號(hào)線正好東西向橫穿白泉泉群區(qū)域，這對(duì)白泉將產(chǎn)生極大的影響，建議軌道交通R3和M1線重新選址，遷移至白泉泉域以北進(jìn)行建設(shè)，避開泉群保護(hù)區(qū)。

(3)如交通R3號(hào)線和M1號(hào)線無法重新選址移線，則應(yīng)采取相應(yīng)的工程措施，如設(shè)置地下水過流通道等以保證地下水徑流通道的暢通。

總之，保護(hù)白泉泉群，使之能長期噴涌是一復(fù)雜的系統(tǒng)工程，各部門要統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，近期措施與長遠(yuǎn)目標(biāo)相結(jié)合，分步實(shí)施，才能恢復(fù)到以往“稻畦荷蕩湖田闊，獨(dú)立蒼茫殘照催”的優(yōu)美景觀。

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