东源核电厂址（候选）水文地质条件初探

蒋峰

（核工业二七○研究所， 南昌 330200）

东源核电厂址（候选）水文地质条件初探

蒋峰

（核工业二七○研究所， 南昌 330200）

从地下水形成的自然条件， 地下水赋存条件及分布规律， 地下水类型， 地下水的补给、径流、排泄，地下水的渗透性评价等方面出发，论述了东源核电厂址水文地质条件的适宜性。

核电厂； 水文地质； 厂址； 初探

大唐国际东源核电厂址位于赣中南的赣江东岸，是江西核电项目候选厂址之一，高速公路、铁路旁侧而过，赣江航道由鄱阳湖连通长江可直达上海港等港口，交通方便。发展内陆核电，是优化内陆省份能源结构的战略选择。作者主要从水文地质条件方面论述了东源核电厂址的适宜性，为厂址候选提供参考［1］。

1 厂址区域地质概况

1.1 地形地貌

东源核电厂址区位于赣江中游的东岸，地形高差较大，地势东高西低，东部为山地，西部为河谷盆地，即东部为补给及径流区，西部为河床排泄区。地貌主要有两大成因类型：东部为构造剥蚀低山丘陵区；西部为侵蚀堆积的河谷区。两区之间为坡积及冲洪积成因的山麓斜坡带，即由沟口洪积扇和山前坡积裙构成狭长斜坡过渡带的微地貌区，其范围较小且不连续［2-6］。

1.2 地层岩性

地层自震旦系至第四系断续出露。上震旦统老虎塘组（Z2l3）见于厂址区西北缘； 下 寒武 统牛 角 河 群 （∈1nj）是 厂 址 区 主 体 ， 位 于 西洞—蟹坑复式向斜东段转折端的核部，与震旦系整合接触，与泥盆系呈不整合接触；上泥盆统分布于厂址区的东、北两侧；下石炭统分布于东部；古近系新余群分布于厂址区南及北西侧，不整合于各老地层之上。

厂址区出露的主要是第四系全新统的砂砾石层和含碎石黏土；下寒武统牛角河群下段的绢云母板岩、砂质板岩、变余砂岩；上震旦统老虎塘组的绢云母板岩、砂质板岩等。

1.3 地质构造

厂址区区域地质构造相对较复杂，褶皱及断裂构造均较发育。由于各构造阶段的作用方式、强度及影响程度不同，形成了较为复杂的构造格局。厂址区处于区域上近东西向展布的西洞—蟹坑复式向斜的东段转折端（基底褶皱）和近东西向展布之西洞—黄家边复背斜的中东段北翼（盖层褶皱）。

厂址区断裂构造较发育， 尤其是盖层（泥盆-石炭系）分布区断裂构造呈带出现， 这也是浅层变形机制的一个重要特征，其主要形成于海西和燕山期。厂址区周边的断裂构造均属受赣江断裂带制约的次级构造。

2 地下水赋存条件及分布规律

厂址区内地下水主要赋存于五种含水岩组， 见图1， 即松散岩类孔隙含水岩组， 红色碎屑岩类孔隙裂隙含水组，碳酸盐岩类构造岩溶含水岩组，杂色碎屑岩类裂隙含水岩组及含炭硅泥变质岩类含水岩组。各含水岩组富水性特征见表1。

3 地下水类型

图1 综合水文地质图Fig.1 The syntheticalmap of hydrogeology

表1 各含水岩组富水性特征表Table 1 Technical parameter of different water bearing lithologic group

按含水介质赋水条件，地下水类型主要有松散介质孔隙水、半松散介质孔隙-裂隙水、碳酸盐介质岩溶水及碎屑岩介质裂隙水。从 表1 可 见 ， 全 新 统 冲 积 砂 砾 层 （Q4al）和 下 更新 统 （Q1-3dl+el、 Q1-3dl+pl） 及 下 石 炭 统 横 龙 组 （C1hn）地下水富水性强；中更新统冲积残积层（Q2al+el）、 下 石 炭 统 三 门 滩 组 （D3sh）、 上 泥 盆 统（D3z、 D3sh）、 下寒武统牛角河群（∈1nja-b）和上震旦统老虎塘组（Z2l） 地水下富水性弱， 分布零星，多在雨季存在，径流短、排泄快，地下水贫乏；其它地层中地下水富水性中等。各类地下水的含水层及分布分述如下：

1） 松散介质孔隙水

该 类 地 下 水 的 主 含 水 层 是 Q4a1或 Q4al+pl，次 要 含 水 层 是 Q2al+el或 Q1-3al+el＋Q1-3dl+pl。 前 者 具小型供水价值，分布于赣江河床及近岸地带，后者局部具小型农田灌溉意义。

2） 半松散介质孔隙-裂隙水

该地下水类型即为红色碎屑岩类孔隙－裂隙水。主要含水层是古近系下始新统新余群E1-2xn， 其孔隙水主要是砂岩钙质胶结物局部被溶蚀而形成的孔隙和空洞含水，也可称之为岩溶水；裂隙水主要是构造破碎带赋水，亦即构造脉状水，其水量在一定条件下可满足中小型供水的需求，但水质较差，应慎用。

3） 碳酸盐介质岩溶水

区内含水层是下石炭统横龙组 C1hn白云质大理岩和白云质灰岩，岩溶水是赋存于可溶性岩层的溶蚀裂隙和溶洞中，分布于厂址区的东部。

4） 碎屑岩介质裂隙水

构成裂隙水含水介质的是本区最基本的地层，即上泥盆统石英质砂岩类裂隙含水层及含炭、硅、泥质的下寒武统至上震旦统变质岩类裂隙含水层。前者属印支准地台盖层褶皱构造层底部层位，以此构成厂址区东部和北部相对高位的低山丘陵地形；后者属加里东地槽褶皱构造层，籍以构成低位的山前台地、河谷阶地及第四系覆盖层的基底。

4 地下水的补给、径流、排泄

东源厂址区的地貌条件决定了一个自成体系的地下水补给-径流-排泄系统。 测区东部和北部均属由低山丘陵组成的分水岭补给区， 分水岭峰顶标高 300 m； 测区的整个西部和南部为赣江河谷盆地（平原）区， 即地下水径流→排泄区， 区内侵蚀基准面的标高 27 m 左右。

4.1 地下水补给条件

构造剥蚀丘陵地貌区各类型地下水补给初始来源主要是大气降水，其次是各种地表水渗漏，地下径流和灌溉回归水等。

碎屑岩类和碳酸盐岩类含水介质及半松散和松散岩类含水介质均首先接受大气降水的垂直补给，然后再接受地表和地下径流的水平补给。

低山丘陵区接受大气降水垂直补给后首先通过植被在斜坡坡积-残积层中形成坡面流，然后通过下渗形成风化裂隙水和构造裂隙水。裂隙水的一部分迁移至山坡或山麓的地形切割处形成接触泉或构造泉排泄至地表；另一部分则按构造裂隙系统进行深部水平迁移，形成低位处的山前地下水径流，为山前平原区提供补给水源，以此构成分水岭补给区全部功能。

4.2 地下水径流条件

地下水的径流排泄主要受地形、地层岩性等条件制约，其运动方向总的趋势是自厂址北侧、南侧、东侧构造剥蚀低山丘陵的分水岭流向厂址区的冲洪积侵蚀堆积阶地，进而汇成地表水或者以地下水形式向赣江排泄，这与地形变化基本一致。

河谷盆地的部分山前台地，基底阶地及堆积阶地各单元基本上均属松散介质孔隙含水层，此类孔隙水在接受大气降水垂直补给的同时，尚接受部分山岭-斜坡区的地下径流补给， 籍以形成山地与河床之间广阔的地下水径流带。

由于厂址区丘陵地带地面坡度较大，一般径流途径短、速度快。第四系比较松散，与基岩接触带具有良好的径流条件。同时厂址区内的岩层倾角大，节理裂隙较发育，岩体比较破碎，也为径流提供了较好的条件。

碎屑岩类和碳酸盐岩类含水介质、半松散和松散岩类含水介质中的地下水接受补给后一般通过河床边岸排泄形成地表水。根据山麓及山前台地边缘地下水露头总流量的测定和估算，低山丘陵区的地下径流模量 Mj≈0.66 L/s·km2。

基座阶地及堆积阶地各地下水单元则形成山地与河床之间广阔的地下水径流带。根据枯水期河床排泄总流量的测定和估算，径流区地下径流模量 Mj≈1.76 L/s·km2。

4.3 地下水排泄条件

测区内地下水整体上是从地势较高处向四周排泄，测区内以地势较高的丘陵脊岭为分水岭，地下水顺地形变化向两侧排泄。丘陵地带的第四系孔隙含水层渗入的大气降水，以较快的径流速度向地表或其下伏基岩排泄，或者通过地表蒸发、向河流缓慢渗流、径流等方式排泄；地下水多从分水岭向其两侧和下游运动，排泄于各主要河谷沟道，形成地表径流，最后汇入赣江。

赣江河床基底与河岸阶面标高相差近十米，因此除了洪涝淹没期外，全年枯水期和平水期赣江河床始终是地下径流的强力排泄源，河床是主要的径流排泄区。

另一部分地下水则沿分山岭以地下径流方式向厂址区外侧排泄。此外人工开采，潜水蒸发亦是地下水排泄方式之一。

第四系沉积层松散岩类孔隙含水岩组的民 井单 井 涌水量 为 2.15～15.60 m3/d， 渗透 系数 为 2.2～15.6 m/d， 透 水 性 好 ； 基 岩 裂 隙 水（风化裂隙水）的单孔涌水量 1.00～25.00 m3/d，渗透系数为 1.33～2.08 m/d， 属中-弱透水。

地下水排泄方式有泄流、下降泉出露、蒸发及人工排泄。泄流为裂隙含水层向溪谷及低凹处排泄，形成季节性或者常年性小溪流入赣江。 溪水流量一般为 3～20 L/s。 下降泉接受风化裂隙水和孔隙水的补给，多在沟谷和坡脚出露， 下降泉流量一般为 0.01～0.80 L/s。蒸发主要以地面蒸发为主，人工排泄主要为民井农业灌溉用水和居民生活用水。

5 地下水渗透性评价

本次勘查共布置压水试验孔2个，分别布置在 ZK2 和 ZK4 钻孔中进行， 共做 6 段；试验压力按 0.3～0.6～1.0～0.6～0.3 MPa 五个压力阶段进行［7］。

5.1 试段透水率计算

透水率采用本试段第三阶段压力值（P3）和流量值（Q3）按式（1）计算：

式中： q―试段的透水率，Lu； L―试段长度， m； Q3―第三阶段的计算流量， L·min-1； P3―第三阶段的试段压力， MPa （P3＝PP＋PZ－PS；PP为压力表压力， PZ为水柱压力， PS为管路压力损失。 PS根据 《岩土工程试验检测手册》查表取值。

5.2 试段岩体渗透系数 K 的计算

根据 《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL 31—2003） 附录 C， 当试段位于地下水位以下， 透水率 q＜10 Lu、 P－Q 曲线为 A 型时直接按（2）式计算渗透系数； P－Q 曲线为 B 型时， 用第一阶段的压力 （换算成水头值， 以 m计）和流量 Q 代入（2）式近似的计算渗透系数；P－Q 曲线为 C、 D、 E 型时， 渗透系数直接采用 1 Lu≈10-5cm/s 进行近似计算。

式中： K―岩体渗透系数， m·d-1； Q―试段 压 入 流 量 ， m3·d-1； H― 试 验 水 头 ， m； L ―试段长度， m； r0―钻孔半径， m。

5.3 压水试验成果综合分析

压水试验主要在中等风化和强风化的绢云母板岩、变余砂岩中进行，其渗透系数在K＝1.33～2.08 m/d 之 间 ， 属 于 中 - 弱 透 水 岩体。各钻孔的压水试验结果见表2。

表2 钻孔压水试验一览表Table 2 The list of packer permeability test in bore holes

6结论

1） 厂址区域地下水主要赋存于五种含水岩组，即松散岩类孔隙含水岩组，红色碎屑岩类孔隙-裂隙含水岩组， 碳酸盐岩类构造岩溶含水岩组，杂色碎屑岩类裂隙含水岩组及含炭硅泥变质岩类含水岩组。

2） 全新统冲积砂砾层和下更新统冲积地层及碳酸盐岩类构造岩溶含水岩组中地水下富水 性 强 ； 第 四 系 中 更 新 统 冲 积 残 积 层 Q2al+el、下寒武统牛角河群组∈1nj和上震旦统老虎塘组Z2l 以及杂色碎屑岩类裂隙含水岩组富水性弱。

3） 地下水补给来源为大气降水渗入补给，丘陵脊岭成为地形分水岭，也是本区地下水的天然分水岭，地下水运动方向总的趋势是自厂址北侧、南侧、东侧剥蚀丘陵的分水岭流向厂址区的冲洪积侵蚀堆积阶地，进而汇成地表水沿冲沟低洼处或者以地下水形式向赣江排泄，这与地形变化基本一致。

4） 调查区地下水富水性属弱-中等区，涌水量和渗透性受岩层风化和节理裂隙发育程度、充填情况控制，呈现不均匀性。本区第四系全新统冲洪积层富水性强。基岩裂隙水 （风化裂隙水） 的涌水量为 1.0～25.0 m3/d，其渗透系数 1.33～2.08 m/d 之间， 属于中-弱透水岩体。

5） 调查区地下水类型为松散介质孔隙水、半松散介质孔隙-裂隙水、 碳酸盐介质岩溶水及碎屑岩介质裂隙水。地下水属弱酸性水至偏中性水，为超低矿化淡水。

［1］ 中国建筑工业出版社.注册岩土工程师必备规范汇编［M］.北京： 中国建筑工业出版社， 2003．

［2］ 江西省地质 矿产局.1:50 万江西省 地质图［M］.北京： 地质出版社， 1984．

［3］ 江西省地质矿产局.江西省区域地质志［M］.北京：地质出版社， 1984．

［4］ 江 西 省 水 文 工 程 地 质 大 队.江 西 省 1∶20 吉 安 幅 水文地质图及说明书［R］.南昌： 江西省水文工程地质大队， 1985．

［5］ 江西省地质矿产局.江西省 1∶5 万 谷村 幅地质 图及说明书［R］.南昌： 核工业二七○研究所， 1988．

［6］ 江 西 省 地 质 矿 产 局.江 西 省 1∶5 万 吉 水 幅 地 质 图 及说明书［R］.南昌： 核工业二七○研究所， 1988．

［7］ 水利部东北勘测设计研究院.水利水电工程钻孔压 水 试 验 规 程 ［M］.北 京 ： 中 国 水 利 水 电 出 版 社 ，2003．

Preliminary study on hydrogeological conditions of Dongyuan nuclear power plant site （candidate）

JIANG Feng
（Research Institute No.270， CNNC， Nanchang 330200， China）

Based on the formation of groundwater natural conditions， occurrence and regularities of distribution of groundwater， groundwater type， recharge， runoff and drainage of groundwater，groundwater permeability evaluation and other aspects， the author discusses the suitability of the hydrogeological conditions of Dongyuan nuclear power plant.

nuclear power plant； hydrogeology； plant site； preliminary study

TM623.1

A

1672-0636（2017）02-0087-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2017.02.004

2017-03-31

蒋峰（1968—）， 男， 江苏武进人， 工程师， 主要从事铀矿水文地质科研管理工作。E-mail:270jf@163.com