北京市某拟建公园水文地质条件分析

樊友丽 曹春山 王学胜

内蒙古自治区第二水文地质工程地质勘查院 鄂尔多斯 017000

1.地质条件概况

北京市区西、北及东北方向三面环山，山区东、南及东南部为平原区（北京平原）。第四纪以来由于受新构造运动影响，山区不断抬升，平原强烈下降并接受巨厚河流沉积物。第四纪沉积厚度由西向东逐渐增大，自西部山麓向东部平原，第四纪地层岩相逐渐变化。西部各大河流冲洪扇顶部地层以厚层砂土和卵、砾石地层为主；向东过渡为粘性土、粉土与砂土、卵砾石土层，在东部及北郊区，以厚度粘性土、粉土为主。

本工程场地在宏观地貌单元上处于永定河冲洪积扇的中部。在微观地貌部位上，场区跨越两个地貌单元，自西南向东北由清河古河道和金钩河古河道之间的河间台地区逐渐过渡为清河古河道区。

1.1 地层岩性

拟建场区内皆为新生界沉积层覆盖，以陆相沉积为主。其中，第四纪地层较厚，下伏为第三纪粘土岩层。根据岩土工程勘察所得地层资料，按成因类型、地质年代，将场地88m深度范围的地层划分为人工堆积层、新近沉积层、第四纪沉积层和第三纪沉积岩层四大类。

1.2 各沉积层地质条件

人工堆积层：地面标高为41.45m～51.54m，由粉质粘土、碎石填土、和房渣土等组成。于场内零星分布，薄厚不均，差别较大。该层土密实度较差，力学性质低，易变性。

新近沉积层：地面标高为37.01m～52.34m，以粉质粘土、粉砂岩、中细砂岩为主。主要分布于古河道内，该层土压缩性低，工程性质较差。

第四纪沉积层：该沉积地层在区内广泛分布，厚度达40m以上，沉积旋回较多，是由粉质粘土、中细砂岩、砂砾石等构成的冲积相沉积层。该地层上部为粉质粘土、粉砂、中、细砂岩，下部为砾砂、卵石层。

第三纪沉积层：为粘土岩沉积层，本层岩土呈低压缩性。

2.区域水文地质条件

根据对北京市地下水的长期观测数据以及在此基础上建立的地下水GIS系统和对北京市浅层地下水位动态变化规律的研究成果，按照浅层地下水的赋存分布特征及对地下工程的影响，可将北京市区划分为三个工程水文地质大区（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），再依据各大区之间的水力联系以及地下水的补、径、排条件可进一步细化为七个亚区（Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc；Ⅱa、Ⅱb；Ⅲa、Ⅲb）。本工程场区跨上述工程水文地质分区的Ⅰa、Ⅲa亚区，其中Ia为台地区，IIIa为清河古河道区。如图1所示。

图1 北京市区工程水文地质分区略图

不同水文地质分区的地下水分布特征不尽相同。Ⅰa区位于北京市东北郊，30m之内有2～4个含水层：上部为台地潜水，1～2个层间潜水含水层；下部为潜水或承压水。Ⅰb区位于东郊，地下水分布特征基本与Ⅰa相同，由于地处古金钩河下游的网状河流区域，台地潜水分布不连续。又因古河道岩性颗粒较粗，成为本区地下水汇水廊道。Ⅰc区位于东南郊，基本同Ⅰa区。受Ⅰb区内古河道影响，本区地下水流由EW向NE区别于其他区域。Ⅱa位于老城区东北部，围绕王府井一带，上层分布有丰富的上层滞水；下部为潜水——承压水。Ⅱb位于老城区其余部分，上部较少上层滞水；下部为潜水——承压水。Ⅲa区为清河流域，属潜水类型，分布特征受现代河流控制，河流一级阶地下分布有承压水。Ⅲb位于西郊和西南郊，属潜水，一般埋藏较深，受人为因素影响，水位变化幅度较大。北京市各工程水文地质分区地下水分布特征见表1。

表1 北京市区工程水文地质分区的地下水分布特征

3.工程场地水文地质条件

3.1 工程场地地下水特征

场区范围内地下水主要为潜水，以带状或线状形式分布，接受大气降水入渗和地表水体入渗补给，地下水具明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降。

根据区域水文地质特征及“北京市区浅层地下水长期观测网”的资料表明：本工程场区地表以下50m深度范围内一般分布有5层地下水：第1层地下水类型在Ⅰa亚区的赋存类型为台地潜水，在Ⅲa亚区的赋存类型为潜水；第2、3层地下水类型为层间水；第4、5层地下水类型为承压水。

（1）地台潜水（Ⅰ区）

水位埋深在6.30m～13.8m左右，天然动态类型为渗入——蒸发、径流型，含水层岩性主要为中细砂岩和砾石层，其下粉质粘土层为相对隔水层。接受大气降水和地表水的补给，稳定水位受季节性变化影响明显，高水位期出现在6～9月份，其他月份相对较低，水位的年变化幅度一般为1m～2m。

（2）潜水（Ⅱ区）

地下水位埋深一般在5.00m～10.10m左右，潜水层一般埋深为5m～7m，天然动态类型为渗入——径流、蒸发型。平均地下水位随季节性降雨的变化而变化，水位的年变化幅度一般为2m～3m。

（3）层间水

工程场区层间水天然动态类型为渗入——径流型。第一层层间水主要以细砂、粉砂为含水层，上下以粘土或粉质粘土为相对隔水层，地下水静水位埋深在9.80m～26.20m之间；第二层层间水主要以中砂、卵石为含水层，静水位埋深在19.30m～32.20m，上下均以粘土、重粉质粘土为隔水层。层间水接受潜水的越流补给，同时也以渗透方式补给深层地下水。水位年变化幅度一般在2m左右。

（4）承压水

场区承压水天然动态类型属渗入——径流型。以粉质粘土为相对隔水顶板，含水层厚度较大，分布相对稳定，水位受季节影响，每年11月至来年3月份水位较高，其他月份水位相对较低，其水位年变化幅度一般为5m～6m。

岩土勘察期间，于钻孔中实测到的上述5层地下水水位的埋深和标高变化范围参见下表。

表2 地下水位量测结果表

工程场区近3～5年最高地下水位位于西南部，标高44.40m～43.60m，自西向东逐渐降低；在东北部为37.00m～36.60m，自西向东逐渐降低，在场区局部地势低洼处接近自然地面。场区1959年出现最高地下水位， 在西部其标高45.10m左右。

3.2 土层渗透系数

渗透系数是评价介质渗透能力的重要水文地质参数，渗透系数的大小与介质的结构（颗粒大小、排列、空隙充填等）和水的物理性质（液体黏滞性、容重等）有关，不同的含水层渗透系数也存在差异。根据《岩土工程勘察规范GB50021—2001》中水文地质参数的确定，结合抽水试验资料，给出场区主要土层的渗透系数建议值。

表3 地层渗透系数（k）建议值

3.3 地下水腐蚀性评价

通过对第1层地下水（Ⅱ区潜水）、第2层地下水（层间水）、第3层地下水（层间水）和第4层地下水（承压水）各采取的1份式样，进行的水质试验分析所得的分析结果，并依据中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）进行判定：第1（Ⅱ区潜水）、2、3、4层地下水水质对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。由于场区内第1层（Ⅰ区台地潜水）地下水局部分布，水量较小，本次勘察未能取得有效地下水试样。

4.结论

（1）北京市地下水主要划分为三个工程水文地质大区，依据各大区之间的水力联系以及地下水的补、径、排条件可进一步细化为七个亚区，不同区域地下水分布特征不同。

（2）工程场区内的地下水类型为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，地下水类型主要有潜水、层间水及承压水三种。

（3）场区地下水主要接受大气降水和地表水体入渗补给，含水层透水能力强，渗透系数大。

（4）场区内地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。

[1]赵术升,张咏芙.天津地铁二期工程水文地质条件分析[J],铁道勘察,2005（3）.

[2]陆文庆,周文生.宁夏彭堡地下水库库区边界条件及水文地质参数分析[J],地下水,2010（11）.

[3]GB50021-2001.岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.