某内陆核电厂水文地质条件研究

胡学玲，陈多宏，王朝品

(1.广东省电力设计研究院，广东 广州 510663；2.广东省环境监测中心，广东 广州 510045；3.中国科学院广州地球化学研究所，广东 广州 510640；4.广东科诺电力岩土工程有限公司，广东 广州 510600)

1 工程概况

规划兴建的广东某内陆核电厂规划容量为4台百万千瓦级压水堆核电机组，拟采用目前国际较为先进的AP1000技术。厂坪设计标高为80 m，核岛基底标高68 m。

2 厂址区地质概况

2.1 地形地貌

厂址近区域范围的地貌类型简单，据地貌形态、成因、地貌组合、物质组成及海拔高程的差异，划分为低山丘陵和冲积平原(阶地)两个地貌单元。地形总体表现为西高东低、南高北低的特征。厂址区外部北东侧为江，走向北西-南东向。冲积平原(阶地)沿江及其支流分布，形成冲积小平原。由江岸向厂址区方向共形成四级冲积阶段。

2.2 地层和岩石

厂址区出露的地层主要为泥盆纪天子岭组(D3t)，岩性为泥岩、粉砂岩、泥晶灰岩，以及第四纪全新世(Q4)、晚更新世(Q3)、中更新世(Q2)和早-中更新世(Q1-2)地层，岩性由含砾、含粗砂、细粉砂粘土层、砂质粘土、粉质粘土，粗砂及少量卵石组成，局部含有淤泥。

厂址区广泛出露燕山期花岗岩，根据侵入时代和岩性可分早侏罗世中粒斑状黑云母二长花岗岩(J1η γ)和早白垩世细粒黑云母二长花岗岩(K1η γ)，以前者为主体，呈岩基状产出，后者呈小岩株或脉状零星出露。侵入岩为核岛及常规岛的奠基岩石。

2.3 地质构造

厂址区地质构造主要有断裂、节理构造。

厂址区出露于地表、延伸较长的断裂有2条，规模较小的硅化带共有12条，走向以北东东及北东—北北东向为主，此外还有北西及近南北向。厂址区节理主要发育在早侏罗世中粒斑状黑云母二长花岗岩中。节理力学性质以剪节理为主，节理面较平直，大部分为闭合，少量为微张，常见有石英细脉沿裂隙充填，节理面常被铁锰质渲染，局部发育绿泥石化或绢云母化。

3 厂址区水文地质条件

3.1 地下水类型及其特征

厂址区内地下水主要有松散岩类孔隙水、块状岩类裂隙水、裂隙溶洞水三种类型。

3.1.1 松散岩类孔隙水

主要分布于厂址区西北部和东部冲积阶地地段。地下水赋存于第四系冲积层中，局部赋存于人工填土层中，含水土层为卵砾石、含砾粘土、中粗砂、碎石土等，分布连续。地下水属潜水型，水位埋深0.50 m～13.10 m。根据钻孔KK06抽水试验结果，钻孔单位涌水量为0.010 L/s·m，含水层渗透系数为0.223 m/d，富水性弱，水量贫乏。

3.1.2 块状岩类裂隙水

除厂址区北部和东部局部地段外，其余地段均见分布。地下水赋存于早侏罗世和早白垩世二长花岗岩中，以风化裂隙水为主。地下水主要贮存于强风化～中等风化岩体风化裂隙和浅部石英晶洞中，为潜水。水位埋深0 m～57.20 m。根据钻孔KK32、KK35抽水试验成果，钻孔单位涌水量为2.99 L/s·m，渗透系数为0.065 m/d～0.219 m/d，该含水层富水性弱～中等，水量贫乏～中等。

3.1.3 裂隙溶洞水

地下水主要赋存于晚泥盆系天子岭组地层中，岩性为灰岩。地下水贮存或运动于层面、溶蚀裂隙、溶洞和溶蚀及侵蚀管道中。区内的裂隙溶洞水根据岩溶出露条件可分为裸露型裂隙溶洞水和覆盖型裂隙溶洞水两种类型。

覆盖型裂隙溶洞水仅分布于厂址区西北部和东北部冲积阶地地段，上部为全新世和晚更新世冲积层覆盖，分布松散岩类孔隙水。该含水层中溶洞和溶蚀裂隙发育，揭露灰岩的9个钻孔中有7个揭露到溶洞，为半充填～全充填溶洞，充填物为粉质粘土、灰岩碎块。大部分钻孔钻进至溶洞时出现微漏水现象。根据揭露灰岩钻孔钻进期间水位情况，钻孔水位在钻进过程中未见明显异常。因此，该类地下水在大部分地段与上部松散岩类孔隙水为同一整体，水力联系密切，多属潜水型，仅在厂址区西北部局部地段具微承压性。因所揭露溶洞较小，且呈半充填～充填状，初步判断溶洞含水量不大，地下水主要接受上部松散岩类孔隙水垂向补给，未见大的地表水体与裂隙溶洞水连通。

裸露型裂隙溶洞水仅分布在厂址区北西部附属建筑物地段，分布面积非常小。

3.2 岩、土层的渗透性

为初步查明岩、土层的渗透性，在厂址区部分钻孔中进行了钻孔注水和压水试验。

3.2.1 注水试验

野外勘测时在9个钻孔中进行注水试验，试验段为冲积粉质粘土、坡积粉质粘土、残积砾质粘性土、全风化和强风化花岗岩。注水试验结果见表1。

表1 钻孔注水试验成果

根据不同岩土层注水试验结果分析，由于土层粘粒含量的不同及岩石风化程度的不同，各岩土层渗透性存在一定差异，具有非均匀性、各向异性的特点。厂址区土层透水性总体为极微透水～弱透水层，冲积阶段地段卵砾石、砂层及部分强风化花岗岩体透水性中等。

3.2.2 压水试验

本次调查在8个钻孔中进行了压水试验，试验段岩性为中等风化和微风化花岗岩。压水试验结果见表2。

表2 钻孔压水试验成果

根据压水试验结果，所得P～Q曲线类型主要为D(冲蚀)型，表明在最大试验压力范围内，流量出现显著增大，试段的裂隙状态产生变化，岩体渗透性增大，且这种变化是永久性的，结合各试段节理裂隙分布和发育特征，多半是由于岩体劈裂且与原有的裂隙相通或裂隙中的充填物被冲蚀、移动造成的。

通过压水试验可以定性评价岩体的裂隙发育程度，对照各钻孔岩芯节理裂隙，对不同地段不同深度试验结果进行比较发现，浅部岩体节理裂隙发育，岩体透水率偏大；由浅到深，岩体的节理裂隙相对减少，透水率逐渐减小。整体上厂址区中等风化花岗岩为弱透水岩体，微风化花岗岩为微透水岩体。

3.3 地下水的补给、迳流、排泄条件

厂址区内地下水主要接受大气降水补给，Ⅰ、Ⅱ级阶地还接受北江水补给，其次为溪沟和山塘水的渗入补给。沿土层孔隙、土洞和岩体溶洞、溶蚀裂隙及节理裂隙运移。其迳流方向主要以丘陵山包为中心，从坡顶流向四周谷地或低洼地带，排泄于附近溪沟或山塘，或直接以下降泉的形式排泄。

3.4 地下水化学类型及腐蚀性评价

据水样水质分析成果，厂址区地下水化学类型为HCO3-Ca (或Na、Ca·Na)型，溪沟水化学类型为HCO3-Ca 型或HCO3·SO4-Ca·Na·Mg型，均属微硬、弱酸～中性～弱碱性的淡水。

厂址区地下水和地表水对建(构)筑物腐蚀性总体较弱。

4 水资源利用和污染情况

4.1 水资源利用情况

区内最大的地表水为江，其余为溪沟、水库和山塘。溪沟主要呈树枝状、网状分布。水库、山塘在沟谷及地势低洼和平坦处密布。此外，各自然村民井众多，自然村均位于Ⅰ、Ⅱ级冲积阶地地段。调查区附近居民目前以山泉水为主要饮用水，主要将山泉水自丘陵地段通过水管输送至各家各户，井水主要用于生活用水。调查区Ⅰ、Ⅱ级冲积阶地地段分布大面积水田，以江水、井水和溪沟水为灌溉用水。除此之外，区内未见较大规模的取水点及工、矿业等工业用水。区内被利用的水量仅占地表水与地下水总量的小部分，水资源的开发利用程度低。

4.2 水资源污染情况

江水在进入厂址区前，受上游地区工矿企业排出的大量污水的影响，已受到初步污染，其污染物主要是铅、镉、汞、砷、铬和放射性物质。厂址区下游的火力发电厂烟囱中排出煤灰、二氧化硫严重污染周围的大气，释放的热能到大气中或冷却水中而产生一定的热污染。由于区内工业规模还不大，污染程度不高。但在枯水期，河流自净能力降低，江水的污染程度会加重。总体上厂址区附近居民点较少，居民主要从事种植业，没有厂矿企业，地表水与地下水水质仅受人类活动及畜牧养殖业的影响，基本未受污染或污染轻微。

5 厂址区水文地质条件与工程建设间的相互影响评价

水文地质条件对工程建设的影响首先表现在厂区内地下水和地表水对建(构)筑物具有一定的腐蚀性，但腐蚀性总体较弱。

厂址区北部和东部冲积阶地地段拟建建筑物主要为附属建(构)筑物，基础埋深浅，由于局部分布红粘土，该类土遇水易软化解，加上地下水自身的水压力，对工程支护体系及地基稳定性将造成影响，但影响不大。厂址区其余地段为一期和二期主厂房布置区及边坡开挖区，属丘陵区，岩性为花岗岩，地下水为块状岩类裂隙水，以风化带裂隙潜水为主。潜水位埋深0.00 m～57.20 m，高程64.00 m～135.59 m，部分地段地下水位高出厂坪(高程+80 m)5 m～20 m，最高高出约55 m。因此，在核岛、常规岛、联合泵房基坑开挖过程中地下水会从四周渗入基坑内，造成基坑少量积水。一期和二期主厂房西南部地势最高区为边坡开挖区，潜水位埋深9.9 m～42.7 m，高程83.75 m～165.55 m，地下水均位于厂坪高程以上，因此地下水将对边坡开挖造成影响。

厂址区沟谷较发育，区内分布两条溪沟，分别位于1、2号核岛和2、3号核岛之间，流量分别为0.794 L/s、3.795 L/s。1、2号核岛之间溪沟流量较小，为常年性水流，最终顺地形流入下游山塘内。2、3号核岛之间溪沟流量较大，属常年性水流，为附近村民生活饮用水，直接排泄于东北部江内。如不采取适当措施，溪沟水在基坑开挖过程中会对基坑直接充水或沿节理裂隙间接充水，且会对边坡开挖造成影响。

核电厂建成后，厂区内水文地质条件会发生改变。地下水流场、迳流途径、方向、排泄等均会发生改变。

核电厂施工过程中及施工后电厂的运营阶段可能产生的污染物将沿地下水、地表水径流方向向下游排泄，可能将对下游局部地段地下水和地表水水质产生一定影响。但因厂区岩土层透水性较弱，致使渗流速率慢，当地下水流经冲积平原(阶地)及沟谷等地势平坦地段，水力坡降小，迳流缓慢，因此，对周围地下水和地表水的影响范围有限。

6 结论

综上所述，内陆核电厂水文地质条件研究的主要方法如下：

⑴ 通过现场水文地质调查、测绘、钻探等多种手段，查明厂址区地形地貌类型、基础地质条件、地下水和地表水类型与分布、含水层的厚度、岩性等；

⑵ 通过各种水文地质原位试验及样品室内分析实验，查明厂址区各含水层的主要水文地质参数、岩、土层的渗透性、各含水层之间及其与地表水体之间的水力联系、地下水的补给、迳流、排泄条件、各层地下水位及其动态变化、地下水的水化学类型及腐蚀性等；

⑶ 通过对厂址区附近地表水、地下水用户分布、开采情况、人类活动情况等的调查，以及对周围村民的走访，了解厂址区附近水资源的利用和污染情况，进而评价核电厂的建设及运营对地下水及地表水用户的影响；

⑷ 根据已查明的厂址区水文地质、基础地质、地形地貌等条件，以及核电厂建设设计方案，评价厂址区水文地质条件与工程建设间的相互影响，以便在核电厂的施工与运营过程中采取适当的处理措施，并为核电厂建设设计方案的优化提供依据。

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