荆沙线纪山车站水源勘察

2014-07-25倪章勇

铁道勘察 2014年5期

关键词：储水第四系泥岩

倪章勇

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

荆沙线纪山车站水源勘察

倪章勇

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

荆沙线纪山车站位于泥岩地区、地下水贫乏区。通过对区域水文条件、地层及构造的分析，认为站区黏土层和泥岩之间可能局部存在第四系早期的圆砾土沉积层，圆砾土层和平原区含水层具有良好水力联系，为良好的含水层。利用电法物探找到了这种特殊的储水构造，经钻探揭露了这种构造，并经过开采性抽水试验，证明了这种水力联系，满足了供水要求，也为泥岩地区找水提供了经验。

车站供水水文地质物探抽水试验

荆沙线纪山车站位于湖北省荆州市北部，为一中型给水站，站中心里程DK57+400，机车牵引类型为电气化。需水量50 m3/d，主要供该站生活、生产用水。

1 自然地理条件

气象:属于北亚热带季风气候，多年平均气温在13.9～21.6 ℃，多年平均降水量1 097.1 mm，蒸发量803.2 mm，最大积雪深度为9 cm，年平均雷暴日数为26.8 d。

水系:属长江水系，长江在车站南侧40 km处流向东。

地形地貌:垄岗起伏平原，垄岗与岗间谷地相间，呈不连续带状，岗地高程一般40～100 m，相对高差为10～15 m，岗顶开阔平缓，岗坡缓斜一般为5°～10°，主要为水田、鱼塘、旱地和林地。

2 构造及地质

构造:在地质构造上，本区主要为新生代沉积带江汉凹陷的一部分—江陵凹陷，除凹陷边缘有中生代红层和古生代灰岩、砂岩分布外，其余均为新生代地层所覆。第四系地层在紫荆岭、响岭向沙市一带增厚，至江陵第四系地层厚度达到150 m。站区地震烈度为6度。

地质:根据钻孔显示(如图1)，站区地表为第四系上更新统(Q3)冲洪积黏土，厚度15～30 m，下伏第三系(N)泥岩、泥质砂岩。

图1 车站工程地质纵断面

3 水文地质条件

本站处于垄岗倾斜平原，即长江冲洪积平原往低山丘陵区的过渡地带，水文地质分区为水量贫乏区(如图2)，有充沛的降水，并形成了众多的河流和湖泊，但河流和湖泊对倾斜平原地下水补给有限。

图2 水文地质分区

3.1 孔隙潜水

主要含水层为第四系粉质黏土，底部为上中更新统黏土及泥岩，总厚度较小，水量较小，表现为上层滞水，水位一般0.5～5 m，受大气降水及地表水补给，随季节变化较大。

3.2 基岩裂隙水

基岩裂隙水主要分布于垄岗与岗间谷地相间区，主要赋存于第三系泥岩、泥质砂岩的节理裂隙及风化层中，含水层为风化、构造所形成的裂隙带，水量较小，沟谷、洼地附近水量略大。一般风化影响带内为层状碎屑岩类孔隙、裂隙潜水，下部为碎屑岩类层间承压水，由于成岩度低，一般泥岩为半固结状态，局部砂岩略有固结，多为松散状态，有一定的水量，但含水量不均，主要补给来源为大气降水、湖泊河流越流及侧向径流补给，主要以泉水形式向深切沟谷排泄。

3.3 供水意义分析

第一含水层为孔隙潜水，含水层为粉质黏土，弱含水性，下部为老黏土，具中等膨胀性，为隔水层，水量较小，不能满足车站水量要求；而且受降雨影响比较大，雨季充沛，旱季干涸，不能给车站提供稳定的水源。取地表湖泊水进行水质分析，铁离子一般大于0.3 mg/L，水质不能满足饮用水的标准，供水意义不大。

第二含水层为基岩裂隙水，埋深较大，水质一般为HCO3-Ca·Mg·Na型，矿化度一般小于1 g/L，水质较好。但由于以泥岩为主，泥质砂岩夹层状，局部表现为透镜体，分布也不均匀。经估算，若钻孔深度120 m，含水层厚度按照20 m估计，预计涌水量小于30 m3/d。

经过分析，站区的地下水难以满足车站的供水要求。需要继续调查研究，否则只能舍弃采取地下水的供水方案。

4 水源井的位置选择

4.1 区域水文地质调查

对车站附近进行了详细的水文地质调查，共完成调绘10 km2，调查发现，站区部分河沟地表水均流向了南侧的庙湖、长湖，而村民的小压井出水量存在很大的差别，部分出水量较大，且具有承压性。

如图1，车站位于垄岗起伏地段，但车站南侧20 km即为长江冲积平原，地形开阔平坦，高程一般20～40 m，相对高差1～5 m。

冲积平原上部为粉质黏土、淤泥质粉质黏土，构成其隔水层，含水层主要为下部的粗圆砾土、卵石层，充填有细砂以及中粗砂，总厚度一般大于100 m，沉积层未见底，水量丰富，为承压含水层，但承压力不大。一般水位为0.2～2.0 m，均为负水头，钻孔最大可能水量小于1 000～5 000 m3/d，主要补给方式为长江的越流补给、上游的地下径流补给。

水质一般为HCO3-Ca·Mg·Na型，矿化度一般小于1 g/L，水质良好。

冲洪积平原地下水位较丰富、稳定，是较好的供水水源地，但是距离太远。由于长江冲积平原粗圆砾土层很厚，沉积时间长，从第四系中更新统(Q2)至第四系全新统(Q4)，沉积范围很广，因此可以推断，纪山局部地段可能存在早期沉积的圆砾土夹层，且为尖灭段(如图3)，如果确实存在这种储水构造，那么纪山和平原区就有良好的水力联系，水量完全满足要求。

4.2 水文地质物探

黏土跟粗圆砾土、卵石层电阻率差异很大，故采用高密度电法查找储水构造，采用对称四极电阻率测深法。在纪山站两侧以勘探线的形式布置工作量，勘探线布置形式为“川”字形，测点间距10 m。通过解译，各条剖面存在连续和不连续的低阻异常带，且其中一个剖面有较厚且连续性好的低阻异常带，推测为圆砾土含水层。

图3 推测水文地质剖面

4.3 水文钻探验证

根据物探资料，布置一个水文钻孔，钻孔深度52 m，钻探后揭示情况如下。

①-1黏土：灰褐、黄褐色，硬塑，切面光滑，含白色团块、姜石，厚度31.4 m，隔水层，不含水。①-2粉土：褐黄色，稍密，土质较均匀，厚1.3 m，相对隔水层，含毛细水。①-3细砂：黄褐，中密，饱和，以石英、长石为主，含约30%卵石，一般粒径5～8 cm，圆棱状，母岩以砂岩为主，厚度3.7 m，透水性较高，含孔隙水，各向同性。①-4卵石土：黄褐色，密实，饱和，粒径6～10 cm约占50%，最大约14 cm，充填细砂约20%，圆棱状，母岩以砂岩、花岗岩为主，揭露厚度为1.3 m，透水性较高，含孔隙水，各向同性。

②第三系泥岩(N)：褐红色，全-强风化，砂质结构，层状构造，泥质胶结，岩芯呈土柱状，相对隔水层不含水。

场区主要含水层为：①-3细砂、①-4卵石土，为承压含水层。地下水以接受长江河流补给为主，部分通过孔隙通道和土岩接触带补给临近的水文地质单元。由于补给来源稳定，所以场区地下水位比较稳定，水量充足，和之前的推测一致。