南水北调东线鲁北小运河段地质问题浅析

□许庆涛（聊城市水利工程总公司）

南水北调东线鲁北小运河段地质问题浅析

□许庆涛（聊城市水利工程总公司）

文章对南水北调东线鲁北小运河段的工程水文、地形地貌、地层条件、地质构造等地质条件进行了论述，分析了输水渠道及建筑物存在的诸如渠道边坡稳定、渠道渗漏、土壤盐渍化、土层液化等地质问题，提出了相应的针对性建议。

南水北调东线;鲁北小运河;地质问题

0 前言

南水北调东线鲁北小运河段输水工程途经鲁北西部的聊城市，是鲁北段的重要组成部分。主要任务是实现将两湖段调入东平湖的江水按50m3/s流量北送至临清邱屯闸上，在满足聊城地区用水的基础上，通过七一、六五河向临清以下段供水，同时使鲁北线路具备向河北、天津调引江水的能力。

鲁北段小运河输水工程自东阿县位山穿黄隧洞出口起，止于临清邱屯闸上，全长98.29km。其中新开挖输水河道40.13km，利用小运河、赵王河、周公河等现状河道长58.16km，该段输水工程沿线新建、改建、加固各类建筑物296处，371座。途经东阿县、阳谷县、东昌府区、茌平、临清等5个县市区。该段工程自2011年3月份开工，2013年3月份完工，于2013年6月、11月进行了2次试通水。笔者结合通水后的地质环境调查，对渠道边坡稳定、渗漏、土壤盐渍化、土层地震液化等地质问题进行了分析。

1 地质条件

1.1 工程水文

工程区地处鲁北平原地区，暖温带季风气候区，多年平均径流深50mm，多年平均水面蒸发量在1200mm左右，属半干旱半湿润地区。多年平均气温在11～14℃之间，月均气温1月最低，在-2.20～-3.30℃；7月最高，在26.50～26.80℃。工程区多年平均降雨量为559.70mm，主要集中在汛期7-9月份；区内降雨年际之间差别较大，最大年份为1964年，年降雨量989.60 mm，最小年份为1992年，年降雨量281.50mm，丰枯比达3.52。工程区内年降雨在地域分布上南北差别较接近。

工程区均位于山东省聊城市境内，区内有海河流域的徒骇河、马颊河、周公河、西新河、德王东支等河流。沿线地下水为第四系孔隙潜水，主要受大气降水及河道侧渗补给；以地表蒸发、地下水缓径流及人工开采为主要排泄方式。地下水水位埋深一般在0.50～6.50m，局部深度在8.50～10.00m，年变幅在2.00～4.00m。

1.2 地形地貌

输水渠道自位山穿黄隧洞向西北方向展布，至临清市折而向东北，地形上呈南高北低，西高东低之势；渠道附近地面高程31.30～38.70m。在地貌上属微倾斜低平原区（Ⅵ）的黄河冲积平原亚区（Ⅵ1）。该区河床、岗地呈条带状分布，浅碟式洼地星散其间，平缓坡地在岗、洼地之中，形成岗、坡、洼相间的微起伏地形。低洼处地表和地下水径流滞缓，易受涝、碱威胁。

1.3 地层条件

工程区基本被第四系地层覆盖，均为松散堆积层，受黄河摆动和泛滥影响，岩性相变较为频繁，多呈透镜体状交替分布，按沉积时代和沉积环境分为第四系全新统现代河流冲积层（Q4al)和冲积沼泽堆积层（Q4al+f)，岩性主要有砂壤土、粘土、壤土、粉细砂等，透镜体发育，分布不稳定；低洼处及河道两侧分布有少量人工填土。

1.4 地质构造

该工程区在地质构造上属华北地台的一部分，通过南西—北东向的聊考断裂带将本区分成华北台坳（Ⅱ1）和鲁西中台隆（Ⅱ2）两大二级构造单元。从南到北依次穿越阳谷凸起（V6)、莘县凹陷（V4)、新集凸起（V3)、临清凹陷（V2）。区内断裂带均程隐伏状，规模较大的有6条，分别为聊城～兰考断裂带、东阿断裂、茌平～阳谷断裂、齐河～广饶断裂、临清断裂、康庄断裂，均呈北东向展布。

2 地质问题

2.1 边坡稳定与渗透变形

该段输水渠道开挖深度一般在3～9m，边坡土质一般为砂壤土、壤土及粘性土，局部分布有淤泥质粘土或粉砂。地下水位年平均一般在0.50～6.50m，局部埋深在8.50～10.00m。0+00～86+347设计河道边坡 1:2.50～3.00，86+347～98+289段为1:3.25。影响边坡稳定的主要为地下水位埋深较浅地段的砂壤土，由于地下水位高，砂壤土黏粒含量低，砂壤土单层厚度大，极易出现流土渗透变形，即俗称的“流砂”现象，最终导致边坡坍塌破坏。

渠道25+327～60+638段（Ⅱ段）采用了全断面衬砌，开挖衬砌施工时临时采用管井进行降水，衬砌层下铺设了反滤排水层，避免了流砂现象，保证了渠道边坡的长期稳定；试通水后，通过对未衬砌段的调查，由于流砂引起的边坡坍塌、河道淤积在局部地段较严重，甚至影响到了设计通水要求和上部大堤的稳定。

2.2 渠道渗漏与土壤盐渍化

渠道渗漏问题主要涉及0+000～25+327（Ⅰ段）、60+638～98+289（Ⅲ段）未衬砌的两段，渠道两侧及渠底均普遍分布有砂壤土、裂隙粘土，均为中等透水层。Ⅰ段局部低洼存在设计渠水位略高于两岸地面高程，且地下水埋藏浅，试通水末期测得堤外水位埋深一般在0.50～0.90m，比未通水时升高了约1.80m，高于本地区浸没临界地下水位埋深1.50m，不仅存在渠道渗漏浸没问题，还可造成土壤次生盐渍化。Ⅲ段K67～K69设计渠水位与两岸地面持平，试通水末期测得堤外水位埋深在1.00～1.20 m，比未通水时升高了约1.60m，而且该段含水层多成孤立的近封闭状态，地下水水质较差，矿化度平均在2.30g/L，为咸水。因此该段产生浸没后，土壤次生盐渍化也比其它地段要严重。K80+800～K90+100段，也存在渗漏浸没土壤次生盐渍化问题。K90+150至渠末端，实测堤外地下水位埋深在7.10m，比未通水时升高了约1.30m，主要是存在渗漏问题。

2.3 断裂与地震活动

对工程区潜在影响最大的断裂为聊考断裂，在东昌府区潘屯村输水线路跨越该断裂。该断裂为迄今仍在活动的发震断裂带，自1502-1948年间Ms≥5.00级地震有6次，其中就包括1937年8月1日在菏泽发生的7级地震。按第四纪上新世以来的地质位错速率来讲，属我国东部中等稍强的一类活动断裂。历史上地震发生的地点一般在聊考断裂带与黄河交汇地带，时间集中在黄河汛期或汛期后，可能与黄河水的作用有关。根据地震部门监测，该断裂带近几年比较活跃。因此输水渠道通过聊考断裂带中部有引发地震的可能。

2.4 土层液化

本输水渠道抗震设防烈度均为为Ⅶ度，按《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-2008)对相应土层进行了液化判别，结果表明，第①层、③层、⑤层砂壤土、③-1层、⑥层粉细砂均为可液化层。根据本区的工程地质条件及建筑物类型，对建筑物地基采取了水泥土墙封堵液化土层的处理措施，施工工艺采用多头小直径水泥土桩搭接成墙工艺。施工表明，该处理方案经济合理、质量可靠，达到了设计要求。

3 结语

南水北调东线一期主体工程已经完工并顺利进行了2次试通水，但是有关工程的地质问题尤其是通水后的地质环境还应跟踪研究讨论。第一，输水渠道未衬砌段局部存在由于流砂引起的边坡坍塌、淤积现象比较严重，建议对该地段采取混凝土衬砌、浆砌石挡土墙或其它有效措施，保证渠道边坡及通水安全。第二，根据试通水后的地下水位调查，未衬砌段的局部低洼区、高水位咸水区域发生浸没问题，势必会引起土壤次生盐渍化，建议采取针对性的截渗、降排水等工程措施。第三，工程区跨越迄今仍在活动的发震断裂聊考断裂带，建议加强与沿线地震监测部门联系，实现信息共享，做好震前预防工作。第四，建立工程沿线地质环境与灾害监测系统，包括影响区域内地下水位、土壤含盐量、水土流失等监测，对工程运行过程中的地质环境影响与灾害进行预防和评估。

P56

A

1673-8853（2014）01-0036-02

许庆涛(1978-)，男，工程师，主要从事水利工程施工及水工环工程地质工作。

2013-12-23

李 迪）