内蒙古归流河生态治理工程的工程地质特征及问题评价

陈跃

(华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄050021)

归流河是嫩江右岸最大支流－洮儿河的一级支流，发源于大兴安岭吉山南麓，由西北流向东南，于乌兰浩特南小靠山屯东汇入洮儿河，干流全长277.3 km，流域面积9 706 km2。归流河为多泥沙游荡性河道，工程段现状河道宽300～1300 m，主槽宽约30～150 m，每年汛期发洪水时，主槽容易改道，冲刷两岸堤防。同时，当地群众在河道内乱挖、乱采，造成河道沙坑密布、植被退化，严重破坏了河道的生态环境以及两岸城市的人居环境。

本次对归流河生态治理工程位于科右前旗归流河镇段［1］，治理段范围北起省际通道归流河大桥以北200 m，南至G111国道归流河大桥以南200 m，治理河段全长6.8 km，平均坡降1.79‰，总面积7422亩，两侧以河道现状堤防为界，在河道治理段内设置河流主槽，并在主槽布设橡胶坝蓄水，共设置4道橡胶坝。

1 区域工程地质条件

1.1 地形地貌

归流河生态治理段位于大兴安岭南麓余脉向松嫩平原过渡地带，地形属大兴安岭南段山地及山前丘陵洪积谷地，地势西北高，东南低，以低山、浅山、山麓台地和河谷平原组成。地貌类型如下:地貌类型主要有三类:构造蚀低山地貌，山麓斜坡堆积地貌和防谷地貌。构造剥蚀低山地貌，分布于本治理区的山丘区，山体高程350～450m，地形波状起伏，受强烈风化剥蚀作用，山体外观多呈浑圆状，岩石产状20°～40°，倾向多呈NNE或NEE向;山麓斜坡堆积地貌，由第四系更新统残坡积碎石土堆积而成，分布于河流两侧的山前地带和河谷上游谷坡地带，海拔300～400 m，坡度20°～30°，基本为缓坡丘陵状地貌;归流河侵蚀、堆积形成的宽缓“U”型河谷地貌，海拔250～300 m，河谷宽500～1 700 m，主要由河床、河漫滩和和阶地构成，二级及以上阶地不明显，河床宽度50～400 m，呈蛇曲状摆动，河漫滩由全新统冲洪积堆积物构成，地形开阔平坦，由上游向下游微倾，地面比降0.14%，阶地宽缓向两侧展布，植被发育，地貌界线不明显。

1.2 地层岩性

1)二叠系哲斯组(P1Z)

主要分布于本区北部，地层岩性主要为灰黑、灰绿色粉砂岩、板岩和砂岩、生物碎屑岩，及火山碎屑岩、硅质岩，总厚度大于500 m。

2)侏罗系

侏罗系满克头鄂博组(J3m):主要分布于本区西部。地层岩性为浅灰色酸性火山熔岩、酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩，为本区主要基底地层，总厚度大于1 035 m。

侏罗系白音高老组(J3b):分布于全区，地层岩性为杂色酸性火山碎屑岩、熔岩、凝灰岩夹中酸性火山碎屑岩及正常沉积岩。

3)第四系

第四系更新统沉积物(Qp):分布于本区山麓台地和河流两侧与山麓接触地带，岩性为微风化凝灰岩、砂、黏性土。厚度5～20 m，胶结或半胶结状态。

第四系全新统冲洪积物(Qhfl):主要分布于本区归流河流域，河流及两侧一、二级阶地，岩性为灰褐色黏土、粗中砂、砾石和卵石，河流弯道河漫滩地段分布少量淤泥质土。厚度5～25 m，表层多为含根系黏土，下部主要为砂砾卵石。

4)岩浆岩

本治理区的燕山期构造活动较强烈，伴有岩浆侵入。主要为燕山期中浅—浅成相的花岗岩类侵入体，中性岩浆岩侵入体。岩性主要有花岗闪长岩、花岗闪长玢岩等组成。它们与二叠系和侏罗系接触带的岩体产生不同程度的蚀变，岩浆岩大部分沿着各组底部侵入，空间上呈多层状分布或脉状分布，造成本区基底岩石分布形态、厚度、埋藏深度产生较大变化。

1.3 区域地质构造及地震参数

本治理区位于天山—兴安地槽褶皱区内蒙—大兴安岭褶皱系，内蒙晚华力系褶皱带，乌兰浩特—哲斯复向斜北西翼，华力西期运动奠定了主要构造方向北东40°～50°基底构造格架。燕山运动为主要的构造运动，表现为北东和北西向断裂构造、沉积盆地及基底断裂构造继承性活动所引发的大规模多期次陆相火山活动和岩浆侵入。形成广泛分布的中生代火山岩及规模不等的侵入岩体。治理区内褶皱构造和断裂构造极为发育，褶皱构造主要发育在华力西构造层和燕山构造层。华力西构造层的褶皱为开阔－紧闭的线形背斜和向斜，褶皱轴总体走向为北东向。而发育在燕山构造层的褶皱为宽缓的短轴背、向斜，褶皱轴走向一般为北东向，部分短轴背、向斜为北北东向或北东东向。断裂构造在区内的北东向近于平行排列的区域性断裂最为突出，如归流河断裂构成贯穿全区的主干断裂，次之为北西向的张性断裂，近东西向及近南北向断裂在表现规模较小，但数量较多。

根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011－2010)及本地区经验判定本场地覆盖层厚度大于5 m小于50 m。本场地地震分组为第一组，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05 g，特征周期为0.35 s。

2 区域水文地质条件

2.1 主要含水层(组)

1)侏罗系中酸性凝灰岩裂隙含水层(组)

岩性主要为中厚层块状侏罗系上统的中酸性凝灰岩，，埋藏于山前倾斜区和河流冲洪积区之下，地下水一般埋藏较深为30～40m，渗透系数一般小于1.0m/d，基岩山区地段由于风化裂隙受降水和雪水融化影响和拓展，透水性强于本区第四系下伏基岩，总体上，本岩组透水性和富水性较弱。局部地段在构造作用下，形成一定富水性的带状含水层，但范围较小，水量有限。水质较好，地下水呈低矿化度的中性水，水化学类型基本为－Ca2+－Mg2+。

2)岩浆岩类孔隙裂隙弱含水层(组)

岩性主要燕山期侵入的花岗岩，分布于本区的东部和南部，孔隙和裂隙欠发育，孔隙裂隙充填泥质和钙质。地下水位埋藏深度大于40 m，透水性和富水性弱，渗透系数小于0.5m/d，单位涌水量一般小于0.1m3/h·m。

3)第四系砂砾卵石孔隙含水层(组)

本治理区的主要含水层，岩性为圆砾、卵石和少量黏性土，分布于归流河河床、河漫滩、两侧一级、二级阶地，各主要支流从山谷出口到进入归流河，其两侧也分布扇状或条带状的第四系冲积物。第四系厚度5～25 m，从基岩出露的山丘区往河道的盆地中心厚度渐次增厚。受地形高差、含水岩性和地下水流速的影响，第四系含水层透水性和富水性不均一，山麓台地地层岩性基本为含黏土的角砾和砂性土，半胶结，透水性差，旱季基本无水，雨季降水积存，缓慢补给河流或冲沟孔隙地下水，渗透系数小于1.0 m/d;一级阶地中上部及二级阶地，含水层岩性主要为含黏土或淤泥质砂砾卵石，分选性和磨圆度较差，厚度10～25 m富水性和透水性中等，地下水位5～10 m。根据钻孔及民井抽水试验资料，渗透系数5－15 m/d，单位涌水量 q=0.1～0.5L/s·m;归流河河床、河漫滩及两侧一级阶地、主要冲沟的带状沟谷内，含水层岩性主要为粗中砂、圆砾和卵石，磨圆度及分选性较好，厚度6～20 m，地下水埋深0.2～4.0 m，地下水径流畅通，富水性和透水性强，渗透系数183.08－587.18 m/d，单位涌水量q=12.84 ～41.47 L/s·m。地下水呈低矿化度的中性水，水化学类型为或

2.2 地下水的补给、径流、排泄关系

本治理区为山间盆地，四周山丘区剥蚀和切割强烈，岩石裸露，风化作用强烈，岩屑坡和岩融裂隙发育，利于大气降水和融雪水的渗入。基岩风化裂隙水得到补给后，随地势径流汇集，部分在山丘出口一带沿节理裂隙和风化破碎带流入低邻谷，部分在地层接触带以泉的形式排泄，流入冲沟地表水中，部分侧向径流补给山前台地的低洼地带形成湿地和沼泽地，地下水以潜水蒸发的形式排泄掉。由于山丘区地带地势相对较高，地形高差较大，在降水补给充沛的条件下，基岩风化裂隙水的径流条件较好。

基岩构造裂隙水分布本区深部基岩中，它通过构造带获得风化裂隙水和大气降水的补给，顺构造裂隙径流运动，在山丘区的低端通过破碎带或导水断裂排泄到山间河谷地表水和补给第四系地下水，其循环条件差，水量有限。

治理区内的归流河冲洪积平原的松散岩类孔隙水，为本区主要含水层，归流河地表水和地下水为区内地表水和地下水的集纳区和排泄通道。第四系地下水主要获得大气降水、基岩风化裂隙水及地表水的补给。第四系孔隙地下水接受山丘区基岩风化裂隙水(少量构造裂隙水)后，从山麓台地，向盆地中心的河流汇集，由于二级阶地以上地层透水性较弱，地下水径流缓慢，部分地下水在低洼地段形成湿地，以潜水蒸发形式排泄，很少部分地下水在沟脑或陡坎下以泉的形式排泄，大部分排泄到冲沟内，最后归集到归流河河道一带，由于下部为广泛分布的侏罗系凝灰岩，全风化和强风化层厚度约2～10 m，下为中风化或弱风化的较完整基岩，产状平缓，裂隙欠发育，透水性弱，形成了良好的相对隔水底界，第四系孔隙水在河床及两侧阶地一带径流十分畅通，向东南于乌兰浩特市靠山屯一带排出区外。

综上所述，山区基岩地下水受天然降水补给和雪融水补给，主要在风化裂隙中赋存和传递、补给冲沟和第四系孔隙地下水，径流条件较好;山麓台地、二级阶地以上地段和低洼地带地下水径流条件较差;河流及两侧一级阶地、带状冲沟地下水径流畅通，河道地下水和地表水联系紧密，相互交换、相互补充。归流河成为本区地表水和地下水的主要排泄通道。

3 主要工程地质问题

3.1 防洪堤工程地质问题

防洪堤沿线全部被第四系冲洪积物覆盖，出露地层主要为圆砾层和淤泥质粉质黏土层。防洪堤的堤基持力层为第四系圆砾层，密实，局部夹级配不良砂、低液限粘土透镜体。漂卵砾石呈次圆～圆状，成份主要为凝灰岩、花岗岩，漂、卵石含量平均值21.9%，砾石含量平均值58%，砂粒含量平均值15%，粉粘粒含量平均值3.8%，不均匀系数平均值Cu=23.7，曲率系数平均值Cc=1.9。动力触探修正击数 N63.5＞20击，属密实;圆砾层渗透系数12.7～ 38.81 m/d，为强透水层，凝灰岩渗透系数0.02～0.08m/d，为弱透水层;一级阶地圆砾层渗透系数为183～587m/d，为强透水层。按照《堤防工程设计规范》(GB50286－2013)假设堤防宽度L=1m，垂直修建，左岸渗漏系数取平均值18.7m/d，右岸渗透系数取平均值19.55m/d。对设置的每道橡胶坝上游蓄水区的防洪堤渗漏量进行计算，认为1号坝左岸为76 399 m3/d，右岸为82 588 m3/d;2号坝左岸为102 992 m3/d，右岸为107 756 m3/d;3号坝左岸为88 157 m3/d，右岸为92 349 m3/d;4号坝左岸为46 273 m3/d，右岸为48 865 m3/d。因此，防洪堤的渗漏问题为其工程地质问题之一。

整体拟建防洪堤座落于归流河河漫滩和阶地上，地形开阔平坦，地层岩性为淤泥质粉质黏土和圆砾，淤泥质粉质黏土出露少，工程性质较差，不宜作为河堤持力层，应全部清除，并对堤基圆砾层进行碾压与夯实，增加密实度，消除架空结构，使其满足承载力要求;圆砾层分布连续，厚度2.1～14.2 m，地基承载力280 kPa，饱和抗剪强度凝聚力为0，内摩擦角为34°，工程性质较好，宜作为防洪堤持力层。堤基低于地下水冲刷深度或位于地下水位附近，施工时存在基坑涌水问题，需考虑排水措施，并进行防渗处理。

3.2 河流蓄水区工程地质问题

1)渗漏

蓄水区覆盖层均为第四系冲洪积物，圆砾层直接出露，层厚4～13 m，分布连续，层厚较大，渗透系数为 2.58 ～587.18 m/d，为强透水层，为蓄水区渗漏层位。蓄水区两侧无相对隔水物，圆砾层向四周延展分布，蓄水后存在向左右两侧及下游渗漏问题，需要采取防渗处理措施。

2)浸没

通过对河流两岸外围调查，地下水含水层为圆砾层，透水性较好，上覆土层较薄。河流治理区中部具有小湖，地势相对低洼，河流蓄水后，受1号橡胶坝上游水位影响，地表水体产生绕坝渗流，改变整体地下水流场，迫使湖面水位抬升，离湖较近地势低洼处易被淹没;里程号Z3+700右岸，一支流从西向东汇入归流河，支流两侧地势低洼，蓄水后受2号坝蓄水影响，该支流水位将抬升，支流两侧低洼处可易被淹没。

3)淤积

河流蓄水区上游阶地及蓄水区河床及河堤分布有粉质黏土、圆砾及级配不良的砂等松散堆积物，易受到雨水冲刷或洪水侵蚀搬运，将淤积于蓄水区。因此，采取绿化或者开挖等措施，减少松散物流入蓄水区，并采取防渗措施，确保蓄水区由于冲刷及渗透带来的问题。

4 结语

1)归流河生态治理区主要分布构造剥蚀低山地貌、山麓斜坡堆积地貌和“U”型河谷地貌，而主要的含水层为第四系砂砾卵石孔隙含水层。

2)防洪堤的地基持力层宜选择第四系圆砾层，而淤泥质粉质黏土不宜作为河堤持力层，需全部进行清除，同时需对圆砾层进行碾压与夯实，增加其密实度，消除架空结构，使其满足防洪堤的地基承载力要求。

3)归流河生态治理区的防洪堤主要具有渗漏问题，而蓄水区主要存在渗漏、浸没和淤积等问题，因此，在对防洪堤施工和开挖主槽时须进行防渗漏处理，同时对蓄水区进行减小淤积效果的措施。

［1］张宁.内蒙古科右前旗归流河生态治理工程设计［J］.山西水利，2014，11:20－22.

［2］中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范(GB50011－2010)［S］.中国建筑工业出版社.2010.

［3］中华人民共和国水利部.堤防工程设计规范(GB50286－2013)［S］.中国计划出版社.2013.