暗河管道系统（共4篇）
暗河管道系统 篇1
近些年, 我国大部分城市都出现了不同程度的缺水现象, 地表水的供给不足, 导致过度开采地下水, 造成地下水由于补给水量严重不足, 大面积地下漏斗的产生。同时, 各城市由于暴雨的袭击使得城市被水淹、城市洪涝现象也越来越多。雨水作为淡水资源, 是城市开辟第二水源的重要资源, 让这些数量可观的雨水资源白白流失, 既使环境水体受到了污染, 又加剧了城市排水系统的压力, 同时也浪费了水资源。如果能采用合理的方法把城市雨水合理的收集起来或者是引导入渗到地下, 补充地下水资源, 这样就能够缓和城市水资源的危机, 又能够改善城市水环境, 调节气候, 增加土壤湿度, 减轻城市排水系统压力。
1 城市雨水集蓄利用主要模式
雨水集蓄利用是将降雨产生的径流收集贮存起来, 为人类开展的各种社会生产活动所利用。在我国的干旱、半干旱地区, 雨水集蓄利用历史悠久, 尤其在农业灌溉方面发展迅速。
1.1 屋顶雨水的集蓄和利用
近年来, 城市化后屋顶雨水的利用已为人们所重视。例如在每幢建筑中设置储水箱, 将屋顶雨水引入箱内, 以备洗涤、冲厕和卫生之用, 可以节省供水系统的优质水。
1.2 路面集雨补给地下水
城市中有许多不透水或基本不透水的路面, 径流系数很大, 雨后水体流失, 不能就地利用。对这类路面的集雨利用, —般有三种方法:第一, 在道路两旁设边沟, 沟内铺砌过滤层, 使雨水径流流入沟内, 下渗补给地下水;第二, 筑路材料, 使其有一定的透水性能, 雨水亦能透过路面渗入地下;第三, 城市立交桥下路面段或两旁草坪下可以修建雨水储蓄池或增渗池, 加强对城市雨水资源的集蓄利用。
1.3 下凹式草坪和园地的集雨利用
城市中有不少成片的草坪和绿地, 常年的灌浇, 用水量颇大。节水灌溉固然很重要, 但若考虑利用雨水, 会更有成效。新修草坪或翻整旧草地时, 如果条件允许, 可以在草坪下 (在地面以下0.5 m~1.0 m, 据草种根系所需深度而定) 放置简易的滤水层, 再在下面修建水池。—般, 其降雨入渗补给系数较大, 据观测, 约0.7。这样, 入渗的水能反复利用, 省水效果不言而喻。
2 人工暗河雨水蓄排技术原型基础
暗河就是指地面以下的河流, 是一种地下岩溶地貌, 是由地表水通过地下的岩石缝隙渗入地下或者地下水在溶洞里面的汇集形成的。岩石被溶蚀然后坍塌, 经过水的搬运作用就形成了地下河道。地下暗河的实质就是一种过水的通道, 有一定的空间容积, 是由于岩石有缝隙或者被溶蚀形成其过流的能力高于周边从而形成了地下河流。其形成原理就是地层中局部呈带状土体孔隙率大幅度大于周围的土体。
3 人工暗河雨水蓄排技术设计
以城市雨水的综合有效利用为基点, 给人们生活和生产造成大的危害的水为灾害水, 带给人的后果是水灾;水多水少水脏水浑都能形成水灾;洪涝渍灾就是水多, 旱灾就是水少, 面源污染就是水脏, 水土流失是水浑。排水和蓄水是解决水多水少的基本措施, 即水多就要利用排水的方法, 让多出来的水排掉, 达到需要的安全标准;水少了则要在降雨时用存蓄的方式贮存雨水, 补充水资源的不足。在工程型措施方面, 蓄水和排水是相互对立统一的, 蓄水是排水的调节和制动, 排水是蓄水的前提和基础。排水不足容易出现安全问题, 如防洪、排涝问题得不到解决, 这样不但不能有效利用水资源, 反而会加剧灾害的发生, 甚至会因为未排除的水引发灾难。
人工暗河蓄排设计是根据城市河湖岸外绿地、城市小区或者临河小区中不同的地质状况建雨水集水井, 设置一条地下透水通道, 利用尾矿或建筑废料碎渣填筑。填筑暗河的尾矿和建筑废料碎渣简称暗河构料。人工暗河可以把雨水集水井与河湖相连。当集水井中积蓄的雨水水量超过需要利用的水量时, 多余的雨水将通过人工暗河通道经过过滤层, 排泄到河湖中或者就地入渗, 回补地下水。雨水集水井收集到的雨水提供给小区作杂用水或者周围绿地浇灌等, 提高雨水资源的利用率。暗河上方绿地可以在绿地中修筑暗河垛口, 垛口是在绿地中栽种绿化树木的树坑, 也可以是像绿地喷灌水管一样的管径加过滤装置, 并与地下暗河相连通, 垛口周围可以有20%~30%用暗河构料围筑。当下暴雨时, 雨水降到绿地上, 经过坡面汇流到垛口里, 过多雨水可以通过人工暗河排向河流或者湖泊。当干旱时候, 河湖水位较高时, 通过毛管力作用, 河湖水也可由人工暗河补给绿地生态用水。
人工暗河蓄排系统的集水井可作为传统的雨水蓄水设施, 如蓄水池、水窖、地下蓄水箱等。人工暗河是该系统的核心也是各个集水井、垛口和渗透井的连接通道及排泄通道, 不同粒径的填料使得人工暗河孔隙率及透水率远远大于周边土壤孔隙率和透水率, 从而使人工暗河具有一定的贮水能力、排水能力、渗透补给地下水能力和调节雨水能力, 人工暗河占地少, 又在地下, 方便城市市政和交通施工, 便于在城市城区、道路、城市公园和生活小区设置, 它可以与入渗池、渗水井、垛口等综合使用, 也可以单独使用。
4 人工暗河雨水蓄排技术特点
人工暗河雨水蓄排系统集城市中雨水收集、利用、滞蓄与排水为一体, 具有资源有效利用特性、实用性、节能性以及生态环保等特性, 是社会可持续发展中的有效途径, 具体特点有:
1) 人工暗河蓄排系统具实现雨洪资源化的特点。
人工暗河蓄排系统的集雨面是城市屋面、道路和植被良好的绿化地带。植被和土壤对雨水中污染物有滞留和吸收的作用, 对初期降水中污染浓度大的雨水效果最为明显。集水井收集到的雨水可以是一段降雨后经过绿化植被初级净化过的雨水, 也可以是降水初期就收集的雨水;后期水质化学指标较好, 所收集雨水资源用途相对更为广泛;从初期就收集的雨水经过过滤层的过滤作用也可以达到水质的要求, 然后加以利用。人工暗河蓄排系统的设计相对增加了雨水资源可利用量, 也增加了系统雨水循环速度, 充分发挥系统更大的收集雨水资源特性。
2) 人工暗河蓄排系统具有节能减排的特色。
人工暗河雨水蓄排系统的雨水收集、滞蓄以及地下排水消减
收稿日期:2015-05-04
作者简介:冯振国 (1982-) , 男, 工程师了暴雨期城市地面积水量和洪峰量。该系统同时也具有节能特点, 由于夏季的汛期到来会有暴雨的发生, 排水泵站就是排解城市内涝的有效工具, 能够减轻排水泵站的压力和城市排洪压力, 同时能够节省排洪耗电量。
3) 人工暗河蓄排系统便于管理、易于推广。
人工暗河雨水蓄排系统的暗河部分由砂砾碎料构成, 能够承重, 地下暗河的设计不会影响到地面上建筑物和道路的使用。如果在进行城市建设时需要占用人工暗河的空间, 可以在基础回填时使用类似暗河的材料补充好原有的暗河即可。可见, 人工暗河雨水蓄排系统的建设性和实用性均较好。
摘要：结合城市雨水集蓄利用的主要模式, 分析了雨水资源化的可行性, 指出将雨水经过相关技术集蓄起来, 并最终形成人工暗河, 可达到合理、充分地利用雨水补充地下水源, 缓和城市水资源危机, 改善城市的生态环境的目的。
关键词：雨水,人工暗河,蓄排系统
参考文献
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[3]游春丽.城市雨水利用可行性研究[D].西安:西安建筑科技大学, 2006.
贵州地区井筒穿地下暗河施工技术 篇2
因建设需要, 该项目按一期60万t/a生产能力在贵州省办理项目前期手续, 一期矿区范围东西长约3.5 km, 南北宽2.0～4.7 km, 面积11.38 km2, 一期井田内资源量为9 872.4万t。
根据初步设计, 新田矿井工业场地位于长坡西北部, 采用斜井单水平开拓, 初期设主、副、回风斜井3个井筒, 工业场地分台阶、分区布置。其中, 主斜井井口标高+1 234 m, 井筒倾角14°45′, 采用半圆拱形断面, 断面净宽4.4 m, 净断面面积14.6 m2, 斜长1 448 m, 担负全矿井的煤炭运输、人员运送、辅助进风等任务;副斜井井口标高+1 234 m, 井筒倾角17°30′, 采用半圆拱形断面, 断面净宽4.8 m, 净断面面积17.2 m2, 斜长1 235 m, 担负全矿井的辅助运输和进风任务;回风斜井井口标高+1 271 m, 井筒倾角20°, 采用半圆拱形断面, 断面净宽5.0 m, 净断面面积18.3 m2, 斜长1 181 m, 担负全矿井的回风任务, 一期开采水平标高为+865 m。规划同步建设矿井原煤生产系统, 预留选煤厂位置。矿井一期建设总投资为59 334万元 (根据集团公司要求, 目前已经委托设计院对该矿井概算进行了调整, 调整后的概算约为94 000万元) , 服务年限为70.7 a, 投产井巷工程量17 270 m (189 851 m3) , 其中底板瓦斯抽放巷为3 700 m, 工业场地占地面积27.8 hm2, 矿井设计建设工期42个月, 计划建设工期48个月。
1 井筒涌水概况
新田煤矿回风斜井井筒在施工至498 m时, 工作面标高+1 106 m (顶板) ;该层位为玉龙山段, 灰色、浅灰色, 石灰岩, 厚约126 m, 上部具缝合线构造发育, 产瓣鳃类动物化石, 岩石击打声脆, 坚硬, 中部夹一层鲕粒状灰岩, 岩溶裂隙发育;经过物探证实, 掘进面前方围岩中富水较强;在井筒施工期间, 采用长探孔探水, 并配合5 m短探。在该位置掘进前施工5 m短探时, 探孔内涌水, 现场观测并测得涌水量为6.01 m3/h;随后采用风动潜孔钻机沿巷道水平方向施工1个探孔进行探水。经现场测定, 涌水量达25.8 m3/h, 水压0.15 MPa, 水温为14 ℃, 经初步分析, 水源为上部裂隙通过地下暗河流入工作面涌水。拟定向巷道前方探地下暗河、裂隙发育状况及水量来源来确定探放水方案, 通过钻探和物探相结合的手段探明前方含水层段的空间分布情况。
2 地下暗河探测
2.1 物探
新田煤矿采用便携式矿井地质探测仪对工作面进行了超前探测:采用反射共偏移探测方法, 探测方向从左帮向右帮布线。因目前掘进面前方岩层破碎, 根据地震勘探中岩层风化破碎对地震波在岩层中传播速度的影响, 综合考虑目前掘进面地质构造变化和岩层物理性质的变化, 根据经验, 掘进面岩层波速采用1 400 m/s, 根据波形分析, 掘进面前方5, 15 m附近存在异常界面, 推断为构造或岩层裂隙发育带, 另结合目前掘进面已经钻探结果, 0～4 m范围内波形正常, 4～15 m范围内波形变异严重, 为破碎带和溶洞。
2.2 钻探
根据物探情况在工作面设计了8个钻探孔, 以探明地下暗河、裂隙的空间分布关系。具体情况如下:①1#孔深12.18 m, 倾角0°, 方位角341°, 0～4.36 m段为石灰石, 4.36～12.18 m段为黄泥, 其中出水点位置在9.43 m, 水量8.37 m3/h。②2#孔深13.30 m, 倾角+7°, 方位角340°, 0～4.62 m段为石灰岩, 4.62～11.72 m段为黄泥夹岩石, 11.72～13.30 m段为石灰岩;出水位置为9.52 m, 水量9.43 m3/h。二次透孔40.5 m。③3#孔深19.60 m, 倾角-7°, 方位角342°, 0～4.5 m段为石灰岩, 4.5～5.0 m段夹有少量黄泥, 5.00～7.02 m段为石灰岩, 7.02～13.02 m段为黄泥夹岩石, 13.02～19.60 m段为石灰岩;出水位置为10 m, 水量5.62 m3/h。④4#孔深13 m, 倾角-20°, 方位角320°, 0～4.04 m段为石灰岩, 4.04～13.00 m段为黄泥夹鹅卵石;出水位置为5.83 m, 水量为6 m3/h。⑤5#孔深13.16 m, 倾角-25°, 方位角340°, 0～4.73 m段为岩石, 4.73～9.20 m段为黄泥, 9.2～9.6 m段为较大块的鹅卵石, 9.60～12.66 m段为黄泥夹鹅卵石, 12.66～13.16 m段为石灰岩。出水位置为11 m, 单孔涌水量为85 m3/h。⑥6#孔深15.68 m, 倾角-35°, 方位角342°, 0～4.1 m段为岩石, 4.1～5.7 m段为黄泥, 5.70～12.29 m段为黄泥夹鹅卵石, 12.29～13.10 m段为石灰岩。出水位置为13.2 m, 出水量为4.8 m3/h。二次透孔42 m。⑦7#孔深9 m, 倾角0°, 方位角340°, 0～5.17 m段为灰岩, 5.17～9.00 m段为黄泥。出水位置为5.17 m, 水量为6 m3/h。⑧8#孔深14 m, 倾角-3°, 方位角340°, 1～4 m段为灰岩, 4～5 m段为灰岩夹黄泥, 5～12 m段为黄泥、沙, 12～14 m段为灰岩。二次透孔42 m。钻探成果如图1所示。
2.3 探测结果分析
(1) 巷道工作面前方5
m以外发育为一不规则的串珠状溶洞, 形成过水地下暗河通道, 内充填为黄泥、鹅卵石组成的河床沉积物, 其走向为NE55°, 河床延伸到巷道底板以下, 在巷道两帮的宽度为6～9 m。
(2) 巷道工作面水源主要来源于上方裂隙补给, 单孔最大涌水量为85
m3/h, 水源补给充足, 水温为14 ℃, 水压0.15 MPa。
3 施工方案确定
按回风斜井设计目的, 并根据井筒在498 m处探测结果, 认为可采取的方案有巷道改向、巷道变坡、预注浆。为达到经济合理、安全可靠、快好省的施工目的, 现将主要方案进行对比。
(1) 巷道改向。
从所施工的探钻情况分析, 该地下暗河以NE55°斜交井筒, 向北东、南西方向延伸, 无论巷道如何改道, 均须穿过该地下暗河, 将同样遇到该问题。
(2) 巷道变坡。
从所施工的探钻情况分析, 该地下暗河以SN80°倾向延伸至巷道顶底板以外, 无论巷道如何改变坡度均须穿过该地下暗河, 将同样遇到该问题。
(3) 预注浆。
从所施工探钻情况分析, 该地下暗河发育宽度为6～9 m不规则的、内充填黄泥、鹅卵石组成的松散体, 以NE55°斜交井筒, 向北东、南西方向延伸, 以SN80°倾向延伸至巷道顶板以外, 结合巷道改向、变坡均须要注浆通过该地下暗河。
综上分析, 确定采用预注浆方案。
4 注浆方案实施
4.1 注浆机理
根据物探及钻探结果, 并进行多个方案对比分析, 决定通过抬高暗河河床底部, 利用水泥浆液置换河床沉积物。通过采取打眼注浆的方式抬高河床底部从而在巷道轮廓线外形成5 m以上的注浆加固帷幕。同时通过对巷道掘进长度25 m进行注浆加固, 以达到全井筒注浆堵水加固的目的。注浆结束后, 再施工检验孔, 对井筒周围10 m范围注浆效果进行检验, 确定是否达到单孔出水量小于1 m3/h以及全井筒涌水量小于3 m3/h的设计要求。
4.2 注浆设计
通过利用原探查孔和重新补充设计的注浆钻孔, 对井筒掘进面前方的地下暗河进行注浆抬底充填, 同时通过检验孔检验注浆效果, 并利用检验孔加强井筒周边的注浆效果以保证井筒整体的注浆效果, 最终达到注浆设计目的。注浆孔参数见表1, 回风斜井498 m处注浆孔布置如图2所示。
4.3 注浆检验及效果
在注浆实施过程中采用水泥和水玻璃双液浆注浆方案, 当注浆孔内注浆终压达到设计压力5 MPa, 经凝固期后, 打孔验证 (验证孔设计为12个 (表2) , 布置在巷道周边及巷道中部, 终孔点位于巷道四周轮廓线外5 m处) , 如单孔涌水量不超过1 m3/h, 工作面涌水量不超过3 m3/h时, 可视为此次注浆效果显著, 达到设计要求, 否则, 将补充钻孔注浆, 直到检验达标为止。回风斜井498 m处检验孔断面如图3所示, 检验孔平面、剖面布置及注浆效果如图4所示, 注浆完成后充填效果良好。
5 应用效果
通过施工注浆孔及循环扩孔, 钻孔进尺量累计1 108.42 m, 注入纯水泥480 t。
(1) 通过检验孔的实际揭露, 井筒周围10 m范围内没有明显出水现象, 且原地下暗河裂隙均被注浆液充填。
(2) 通过对井筒前进方向进行远距离超前钻探, 80 m范围内未出现涌水现象。
(3) 通过注浆加固, 井筒周围的帷幕已形成, 能够保证井筒在掘进过程中不受水害威胁, 具备恢复掘进的条件。
摘要：贵州新田井田地处贵州高原西北部, 系黔西北高原过渡带, 属高原岩溶丘陵地貌, 井筒在夜郎组灰岩段掘进过程中易遇到地下暗河, 严重制约着矿井的建设速度。根据井筒所遇到地下暗河的实际发育情况, 使用钻探与物探相结合的方法查明暗河赋存情况后, 采取了注浆抬高河床的措施, 利用水泥浆液置换河床沉积物, 并采取在井筒周围形成注浆帷幕的注浆方案, 最终确保井筒顺利通过地质复杂地段, 实现了斜井井筒安全快速优质施工。
暗河管道系统 篇3
米仓口隧道位于湖北省秭归县境内,是三峡库区沿江公路重要组成部分,全长1352m,距西陵峡岸边200多米。由中铁十九局集团第二工程有限公司承建本隧道的出口段,长833m。
2 地质和水文情况
隧道地层岩性为花岗岩,与浅变质风化岩接触部位裂隙较为发育,岩体呈巨块状整体结构。本隧道断裂构造受其影响而以NE-NNE向断裂为主,且均为张性浅表断裂。地下水主要为岩层中的孔隙潜水和基岩构造裂隙水。
3 溶洞概述
当本隧道施工至K7+521时边墙左侧(出口方向)及地面出现溶洞,多为泥夹石充填,在K7+517处溶洞扩充地面,并且出现通越隧道横断面走向的暗流,据探测,此暗流斜向下通往长江方向,通过岩层裂隙汇入长江,此时溶洞极为发育,斜向上逐渐向拱顶方向发展。溶洞及地下暗河如下所示:
4 施工方案
4.1 处理方案。
(1)原设计K7+490~K7+523为局部挂网锚喷衬砌,现设计为复合衬砌,采用I18工字钢钢架、锚杆挂网进行喷射混凝土,二次支护采用模筑混凝土,在两层之间设防水层。(2)暗流段采用盖板涵通道排水。(3)衬砌边墙处设置边墙底托梁。(4)隧道拱顶溶洞采用二层套拱进行支撑,洞穴内注M20水泥砂浆,最后回填轻型材料做为缓冲层。
4.2 施工技术。
(1)地下暗河处理。由于地下河流穿越隧道横断面,重点处理方法是将水引排到隧道洞外,以防隧道路面涌水,影响正常通车运营。据探测,此暗河斜向下通往长江方向,通过岩层裂隙溶洞汇入长江,根据暗河的流向及工程施工的实际情况,在隧道路面下设置盖板涵通道排水。
盖板涵施工:a.隧道底溶洞进行清淤,清至稳定的基岩,用M5浆砌片石回填。边墙底处溶洞清除泥土,采用M10浆砌片石回填,其厚度不小于143cm。b.盖板涵与隧道垂直,净跨2m,入水口净深1.5m,涵底纵坡3%,入水口前应清淤顺坡,出水口处与右侧溶洞贯通;台墙设置在稳定的基岩上,每隔5m设置1条沉降缝,缝宽2cm;盖板涵顶面至路面板底间采用C10混凝土填充。c.盖板涵盖板采用C30混凝土预制,尺寸为250×55×18cm。
(2)边墙底托梁处理。由于盖板涵横跨隧道断面,造成隧道衬砌的边墙底脱空,因此在隧道边墙底设置托梁纵跨盖板涵,作为衬砌混凝土的基础。
托梁施工:a.隧道边墙底处溶洞进行清淤,清至稳定的基岩,采用C15片石混凝土回填,其厚度不小于143cm。b.每侧边墙底托梁布置两榀,托梁铺设前采用M10砂浆找平,托梁跨越涵洞2m后向前后各延伸1m,每榀托梁的尺寸为400×50×55cm。c.托梁采用C30混凝土预制。
(3)溶洞处理。由于溶洞面积较大,扩充到整个隧道断面,根据实际情况,溶洞位于隧道起拱线以上的利用套拱的处理方案,位于隧道边墙位置的溶洞采用M7.5浆砌片石回填,回填的厚度不小于200cm。本方案重点讲述套拱的施工。
套拱施工:a.塌方段隧道主洞采用I18工字钢拱架(间距50cm)、锚杆挂网进行喷射混凝土,二次支护采用模筑混凝土,在两层之间设防水层。b.沿溶洞轮廓线铺设Φ22钢筋网片,网格间距为20×20cm,利用I14工字钢竖、斜支撑将网片顶紧焊接,支撑与网片之间采用钢板垫片焊接牢固。最后采用C20喷射混凝土进行封闭,喷射混凝土的厚度不小于25cm。c.在主洞I18工字钢上焊接I14工字钢纵向托梁,纵向托梁的环向间距为200cm,最后将I14工字钢竖、斜支撑焊接在纵向托梁上,竖、斜支撑的纵向间距为100cm,呈梅花型布置。在工字钢与工字钢、工字钢与钢筋连接处均采用钢板垫片,并且焊缝饱满。并且将I14工字钢竖、斜支撑涂刷防腐油漆。d.套拱施工完毕后进行隧道主洞的初期支护,注意在溶洞孔穴范围内,在喷射混凝土之前需要增加外模板,使纵向托梁的混凝土保护层不小于5cm。同时预留施工操作孔,便于溶洞孔穴内的注浆和回填。e.最后在溶洞孔穴内压注M20水泥砂浆,水泥砂浆的厚度不小于100cm,待砂浆的强度形成后,在孔穴内回填轻型材料,做为保护衬砌的缓冲层。
5 结束语
在这项工程处理中,我们可以看出根据隧道溶洞及地下暗河实际工程特征,然后制定出合理有效的施工处理方案。
针对本隧道溶洞及地下暗河的施工处理过程,总结体会如下:(1)掌握本工程的地形地貌,收集工程地质、水文地质情况。(2)制定出符合本工程实际情况的处理方案。(3)在施工中根据实际地质情况,对隧道溶洞及地下暗河处理进行动态设计,现场合理调整施工。
以上是对米仓口隧道溶洞及地下暗河施工处理技术的阐述,希望能对今后类似隧道问题处理有所帮助。
摘要：本文介绍了三峡库区沿江公路米仓口隧道地下暗河及溶洞的处理施工技术。重点阐述了隧道地下暗河及溶洞施工处理方案,并详细的介绍了该施工处理方法的全过程。
暗河管道系统 篇4
渔塘暗河位于文山马关县坡脚镇,区内为中低山构造侵蚀、溶蚀地貌,地势由北向南逐渐降低。该暗河属清水河中游段,流经至马固天然湖泊由碳酸盐岩落水洞没入地下以伏流的形式径流约20km后从渔塘村流出,往东径流8.5km汇入盘龙河,最终流入红河。
渔塘暗河处于岩溶水的补给、径流区,地下水循环交替较快,常发生地下袭夺现象。大气降水为主要的补给来源,但区内降水分布不均,呈现南西多,北东少的特点,每年7~12月份易发生洪涝灾害,而旱季又缺水严重。因此地下暗河的考查尤为重要,能为拟建暗河水库提供有力的资料依据,若建库成功,可解决当地居民季节性水淹和缺水的问题,对周边气候环境改善亦可起到积极地作用。
1地质概况
1.1地层岩性
区内出露主要地层以泥盆系(D)和第四系(Q)出露为主。其中泥盆系分为中统和上统,中统古木组(D2g)以中厚层白云岩夹泥灰岩、白云质灰岩及灰岩为主,局部夹薄层硅质岩、硅质灰岩;中统东岗岭组(D2d)以灰色-深灰色中层至块状隐晶和细晶灰岩夹白云岩为主;上统(D3)以灰色、深灰色中-厚层夹泥质灰岩及鲕状灰岩为主,局部夹白云岩。第四系中坡残积层(Q4el+dl)含红褐色、褐黄色粘土、粉质粘土夹角砾等,冲洪积层(Q4al+pl)以灰色、灰黄色、灰褐色粘土、砂卵砾石混漂石为主,强度低且厚度变化大。
1.2地质构造
区内褶皱、断裂发育,新构造运动强烈(图1)。根据构造行迹的组合规律和其所反映出来的地壳运动方式和方向可分为文山巨型环状旋钮构造、八寨底泥断裂、文麻大断裂、山车桥头断裂四种构造类型。
文山巨型环状旋钮构造主要由一系列弧形褶皱和断裂组成,整个旋钮构造分为维摩~珠琳褶皱带、裸家邑~旧莫中生带沉降带、文山~那洒褶皱带、懂马中生沉降带四个构造层。八寨底泥断裂为压性断裂,形状呈舒缓波状,由南西向北东延伸,有碎屑岩夹层分布在其断层带上。文麻大断裂属压扭性断裂,呈歹字型分布。山车桥头断裂属压性断层,形态呈舒缓波状,由西北向东南斜冲,沿其断层带见有辉长辉绿岩侵入体,地层直立、倒转现象明显。
1.3岩溶发育特征
区域内岩溶发育具有多期性,早期以水平溶蚀作用为主,晚期由于地壳上升侵蚀不断增强,以垂向形态为主,形成典型的古峰、峰从、洼地和岩溶山地等地貌特征,局部形成落洞、漏斗、天窗、岩溶塌陷等地表现象。
勘察区内岩溶发育具有明显的水平分带及垂直分带特性,属强岩溶发育区,地表岩溶形态以溶洞(图2~3)、落水洞、岩溶洼地(图4~5)、漏洞等为主,岩溶率5%~10%。地面以下至100m以上为垂直渗流带,岩溶发育以垂向的溶隙、溶洞、落水洞、天窗为主,属强岩溶发育带;100~160m为地下水平径流带,岩溶以完整的水平溶洞、溶隙、暗河径流通道居多,属中等岩溶发育带;160m以下为地下水深不循环带,岩溶发育以溶孔、溶隙为主,属弱岩溶发育带。溶洞、暗河及洼地特征如下图。
1.4水文地质条件
区内大气降水是地下水最主要的补给来源,径流多以暗河、宽大溶隙形式呈紊流状态运动,暗河流域内以溶蚀管道、溶蚀裂隙排泄为主。受地下溶蚀空间影响,局部排泄不畅,丰水期可形成天然湖泊。
库区地下水类型为松散岩类孔隙水和碳酸盐岩类岩溶水两大类,其中以岩溶水为主。孔隙水赋存于第四系残坡积层和冲洪积层中,残坡积层厚度薄,地下水补给微弱,透水性和富水性较弱,冲洪积层分布于库区底部,透水性相对较强。岩溶水埋藏于D2d、D3碳酸盐岩含水岩溶裂隙和溶洞中,透水性中等,岩溶发育以溶隙、溶孔为主,其中溶隙是地下水的主要赋水空间和运移通道。
1.5工程地质条件
测区主要为坚硬层块状结构碳酸盐岩岩组、较坚硬至坚硬层状结构碎屑岩岩组、软至硬塑状松散结构土体等三种类型的岩组。一把伞库区地形坡度约20°~30°,局部为陡崖,库盆多为石漠化,局部为第四系残坡积层覆盖,库岸基岩裸露。经现场调查,未发现滑坡、崩塌等不良地质现象。石丫口库区呈“V”字形槽谷,库岸地形坡度45°~60°,局部较陡,库盆多为石漠化,局部为第四系残坡积层覆盖,库岸基岩裸露,其边坡稳定性较好。小坡脚、旧寨等地工程地质条件与石丫口基本一致。马固库区内地形坡度约10°~15°,盆地内大部份地段为第四系残坡积层覆盖,局部地段有基岩零星出露,残坡积层厚度变化大,库岸基岩裸露,库岸边坡类型为碎裂结构岩质边坡。
2暗河分布及发育特征
区内发育有较完整的呈东西向分布的暗河系统,在空间上呈树枝状展布,主通道从马固至水淹坝,在主河道南北两侧各发育一条次级暗河。暗河流域内主要有三条断裂,分别为F2、F3、F5,其中F2和F5断层对暗河影响较大。F2断层为北侧暗河的主控断层,总体走向呈NE62°,倾向WS,倾角较陡,在65°~70°之间,断层破碎带较宽,富水性和导水性强。F5断层总体走向呈NE52°,倾向NE,倾角较陡,在55°~70°之间,断层面有明显的擦痕、断层崖分布,属压扭性断裂。断层及暗河分布特征见图6。
2.1暗河主通道探查及其特征
暗河主通道从大马固往东经小坡脚、一把伞、水淹坝至磨古科,转往南至淹平再往东至出口。经探查,大马固片区为暗河上游段,由于落水洞、溶隙、溶孔等发育,与地下暗河相连。片区主要分布碳酸盐岩地层,区内构造发育,大马固北部盆地分布有F2、F3断层,控制着暗河分布,南侧有F5断层,为碎屑岩与碳酸盐岩的分界线,其暗河水流量为1~2.0m3/s,与下游观测流量(4~6.0m3/s)相差较大。分析此为上层通道,并非暗河主通道。石丫口片区毛毛树洼地发育有落水洞(D03),呈近东西向展布,与暗河主管道相连通,判断暗河主通道分布在落洞(D03)与石丫口溶洞之间。一把伞区内构造发育,主要分布F2断层,断层横穿一把伞湖泊,且控制着暗河北侧支流发育,洼地内发育有2处落水洞。据地下水位长观资料分析,推算暗河地下水位标高在1288m附近,为暗河主管道。山车电站至下阴洞段,分布有F5断层,为碎屑岩与碳酸盐岩分界线。受断层构造控制,暗河管道主要沿F5断层延伸。岩溶发育以落水洞、溶隙、溶孔、管道为主。
经进一步的探查和资料分析,由于岩溶发育的不均一性,暗河具有明显的三个阶梯。第一级阶梯为底层岩溶发育区,岩溶发育以暗河、管道为主,体积岩溶率较低,蓄水空间少;第二阶梯为中层岩溶发育区,岩溶发育以暗河、管道、溶孔为主,溶蚀空间较大,储水空间较多;第三阶梯为顶层岩溶发育区,岩溶发育形态以暗河、管道、溶孔为主,溶蚀空间较大,储水空间较多;近地表岩溶形态主要表现为孤峰、溶蚀洼地、槽谷。
2.2暗河北侧支流特征
该次级暗河发育于主河道北侧,其上游主要沿F2断层延伸,发育在D2d地层中,下游主要发育在D2g地层中。暗河为季节性河流,丰水期由于阻水点的存在,使主河道水位迅速抬升,北支的河道变成低邻河谷。枯水期,北侧河道靠周围山体地下水侧向补给暗河水,流量较小。
2.3暗河南侧支流特征
主河道南侧次级暗河主要沿F5断层延伸,丰水期暗河主通道排泄不畅水位抬高,从地形地貌看南支河道明显与旧寨、石丫口形成低邻谷关系,然而在丰水期旧寨、石丫口形成湖泊,南侧支流未发现明显水位变化。说明南侧支流在上游与主河道无水力联系,且汇水面积较小,迳流量小。
3渗漏分析
主河道与次级河道间有地下分水邻存在,枯季时水位较低,但在洪水季节由于阻水点的存在,致使主河道水位迅速抬升。
区内主要渗漏地段为越谷进入北支河道地段和越谷进入南支河道地段,北支河谷与一把伞湖泊形成低邻河谷关系的主要有销厂和下长冲两个点;销厂地势低凹,分布在主河道与北支河道的地下水分邻附近,无断层等构造通过,其地下水通道应以管道、溶孔、溶隙为主,连通不畅,不易形成较大溶蚀管道,越谷水流从此处经过的可能性较小。一方面,F2断层经上长冲至下长冲呈北东南西向展布,利于溶蚀作用的产生;另一方面,北支河道上游段沿F2断层展布,通过分析,当一把伞湖泊水位抬升至1338m左右时,地下水沿F2断层带越谷进入北支河道中,初步查明一把伞至下长冲(F2断层)为主要渗漏段。南支河道地段,暗河主管道与南侧支流形成明显低邻谷关系的为石丫口湖泊,经过探查,当石丫口湖水位抬升至1375m左右时出现侧向渗漏,抬升至1386m左右时湖水沿石丫口低凹点出流,渗漏及出流水从石丫口往南流入南支暗河中。水库蓄水后石丫口落水洞附近为主要渗漏段。
4暗河对工程的影响评价
暗河探明对于工程建设具有重要的科学意义。初步探查,暗河主管道径流区出露地层、岩性、构造、水文工程地质条件及暗河主管道岩溶发育特征已基本查明,但暗河具体位置尚未探明,暗河通道截流位置及防渗处理所需地质资料不完善,对于建库有较大影响。
暗河北侧支流中,当地下水抬升至1337m附近时,地下水开始越流往北侧暗河管道排泄,建库时易造成渗漏问题。因此,需查明暗河北侧支流分布位置及渗漏问题,并对其作防渗帷幕灌浆处理。
暗河南侧支流中,当石丫口湖水位抬升至1375m左右时出现侧向渗漏,抬升至1386m左右时湖水沿石丫口低凹点溢流,往南坡脚镇方向排泄。对于建库影响较大,需进一步探明其水文地质条件。在一把伞地区附近,封堵暗河主管道,可能产生沿F2断裂渗漏;另外,水库蓄水后,水位抬高至1386m,湖水会沿石丫口溢流或沿溶蚀裂隙、管道产生渗漏。
5结论
综上所述,暗河区内具备良好的储水空间,溶蚀洼地、槽谷为天然的储水场所,暗河补给、径流、排泄条件复杂的水文地质单元较清晰,单元内地层、岩性、构造、水文及工程地质条件明了,为拟建暗河水库提供了有利的地质条件。因此根据上述分析,在借鉴已有类似研究的基础上,特提出以下建议措施:
(1)渔塘暗河全长18km,落差近480m,流域内具备良好的储水空间,因此可进行水库与电站联合开发。
(2)暗河封堵后可能产生的渗漏会对建库工程造成严重的影响,可结合建库地址防渗帷幕进行帷幕灌浆处理。
(3)水位抬高至1386m时,石丫口主要为侧向渗漏段,建议进一步对石丫口做勘察工作,查明岩体风化程度、渗透性及地下水位变化情况,为下一步工作开展提供更加充分的资料依据。
摘要：暗河对于地下水资源的开发保护和岩溶地区的地质工程稳定性评价有十分重要的科学意义与经济价值,其研究亦对暗河水库工程顺利建设与施工有着重要的指导价值。结合详细的野外调研,对马关县坡脚镇季节性天然湖泊拟建库区的地质构造、地层岩性、水文地质条件和工程地质条件进行了分析。基于以上条件,分析了暗河的形成条件、空间展布、主通道和渗漏等特征,为拟建暗河水库工程提供科学的理论依据。
关键词：暗河,水文地质条件,工程地质条件,发育特征,马关县
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