兰州市城区地下水水文地质特征研究

李建宏

（兰州市城市建设设计院，甘肃 兰州 730000）

0 引 言

兰州市位于甘肃省中部，是黄河唯一贯穿市区的省会城市。由于南北两山之限和黄河纵贯盆地之中，致使兰州市发展成为一个东西长、南北窄、沿河两岸分布的带状城市。

本文依托兰州市城市轨道交通1号线一期工程沿线岩土工程勘察资料，对兰州市主城区城关区、七里河区、安宁区内地下水的类型、赋存条件、地下水动态、补排关系、腐蚀性及水文地质参数等进行了分析、评价，以供同行参考。

1 兰州市城区水文地质条件

1.1 地下水的类型及赋存条件

根据兰州市城市轨道交通1号线一期工程勘察资料，兰州市区主城区在勘察深度范围内普遍存在地下水，一般属于第四系松散层孔隙潜水类型，根据含水层性质可分为第四系松散层孔隙潜水和第三系强风化砂岩孔隙、裂隙潜水。

1.1.1 第四系松散层孔隙潜水

1.1.1 .1 西固-七里河盆地内孔隙潜水

该段主要位于七里河断陷盆地内，所揭露的地下水为第四系松散层孔隙潜水，地下水主要赋存于第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）砂卵石土以及下更新统冲积（Q1al）卵石土层中，地下水类型属兰州断陷盆地松散岩类孔隙潜水，是兰州市的主要水源地。区内埋藏有大厚度砂卵石构成的含水层，最大厚度可达316.77 m。该区砂卵石层大致可以分为2层，上部150 m左右为疏松的砂卵石，下部砂卵石颗粒变细，较密实；含水层主要位于上部150 m范围以内。

1.1.1 .2 城关-雁滩盆地内黄河阶地孔隙潜水

该区段位于黄河南岸I-Ⅱ级阶地，地下水类型为黄河阶地松散岩类孔隙潜水。地下水主要赋存于第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）砂卵石土层。区内由砂卵石构成的含水层，厚度可达7～17 m。卵石下部的砂岩为相对隔水层，砂岩顶部可能存在局部孔隙、裂隙水。

1.1.2 第三系强风化砂岩孔隙、裂隙潜水

根据原来对于兰州地区的普遍认识，兰州地区城关-雁滩盆地上部为第四系冲洪积碎屑堆积物，以人工填土、黄土状粉土、粉质黏土以及砂卵石组成，盆地基座为第三系砂岩（或泥岩）。城关-雁滩盆地内含水层主要为砂卵石层，下部第三系砂岩（或泥岩）一般为隔水底板。但根据本次轨道交通1号线沿线地质勘察资料以及在地铁施工开挖后降水情况表明，兰州地区第三系砂岩（或泥岩）中，上部强风化砂岩层风化严重，裂隙及孔隙又较为发育，导致上部强风化砂岩中存在少量地下水。由于强风化砂岩中含水量不大，勘察期间对强风化砂岩含水的认识不足，同时上部砂岩中地下水与卵石层中地下水相通，勘察作业时未采取有效的措施，勘察对强风化砂岩的含水情况揭示得不是很清楚，有待以后工作中完善解决。

1.2 地下水动态

由于现场勘察时对卵石地层钻探工艺普遍采用泥浆护壁钻探作业，这对地下水位的准确测量带来了一定的影响。因此在勘察时对于每个工点，在钻探完成后预留了2～3个水位观测孔，以便准确掌握勘察期间水位变化情况。

根据现场初、详勘资料，以及场地含水层及埋藏条件，地下水位变化主要受人工开采地下水、降水、蒸发等因素影响。地下水位一般夏、秋季节较高，春、冬季节较低，水位起伏变化一般±1～1.5 m。

代表区域马滩地下水位年变幅见表1。

表1 代表区域马滩地下水位年变幅

盆地地下潜水是原兰州市主要的供水水源。近年随着兰州市地表水源地的供水量增大，包括三滩水源地以及市区内地下水开采量减少，兰州市内地下水位正在缓慢恢复到20世纪60年代的水平。地下水位恢复造成的影响尤其以西固及城关区中心城区最为显著。

1.3 地下水的补给、径流及排泄条件

根据本次勘察资料揭示，城市轨道交通1号线沿线地下水补给来源主要来自上游地下水、大气降水、管道漏水等补给。

本地区地下水的总体流向与地形一致，由西南流向东北，排泄于下游黄河。

兰州市主城区地下水位一览表见表2。

表2 兰州市主城区地下水位一览表 m

地下水位具有由南西向北东缓慢降低的趋势，地下水流向由西南向东北，这与区域地质资料是一致的。

本地区潜水的排泄方式为蒸发、向下游径流排向黄河等。在城关区中心城区附近黄河边上可明显见到地下水向黄河排泄的现象。

2 地下水腐蚀性评价

本次勘察过程中对城市轨道交通1号线沿线各个工点钻孔中取水样进行了水质简分析。依据《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001、2009年版）附录G，该地区环境类型为Ⅰ类，环境地质条件为干旱区强透水层中的地下水。根据水质分析结果，按《岩土工程勘察规范》（GB 20021—2001、2009年版）综合判定，城市轨道交通1号线沿线（主城区）地下水的腐蚀性见表3。

3 水文地质参数的测定

本次城市轨道交通1号线一期工程勘察过程中，就沿线不同地貌单元分别进行了水文地质试验，以钻孔抽水试验为主。

3.1 黄河河道两侧河漫滩及I级阶地

黄河南岸I级阶地水抽水试验曲线图见图1。

图1 黄河南岸I级阶地水抽水试验曲线图

（1）根据现场钻孔抽水试验结果，计算求得大落程渗透系数为50.27～55.15 m/d，影响半径为226.23～292 m；中落程渗透系数为 57.18～58.07 m/d，影响半径为204～220.26 m；小落程渗透系数为63.03～72.70 m/d，影响半径为144～208.20 m。

表3 兰州市主城区地下水腐蚀性一览表

（2）现场采用三角形法对地下水流向进行测定，黄河南岸地下水流向为NE68°，黄河北岸地下水流向为ES41°。

（3）采用示踪剂法对地下水流速进行测定，计算结果为11.7～14.1 m/d。

3.2 黄河南岸II级阶地

黄河南岸II级阶地水抽水试验曲线图见图2。

图2 黄河南岸II级阶地水抽水试验曲线图

（1）根据现场钻孔抽水试验结果，计算求得大落程渗透系数为23.0 m/d，影响半径为212 m；中落程渗透系数为24.9 m/d，影响半径为209 m；小落程渗透系数为28.2 m/d，影响半径为165 m。

（2）采用三角形法对地下水流向进行测定，地下水流向为NE74°。

（3）采用示踪剂法对地下水流速进行测定，计算结果为8.7 m/d。

4 主要特色

（1）在各个工点预留的水位观测孔，可以在勘察结束后统一观测各个工点的稳定地下水位，为设计及施工提供了准确的水位参数。施工揭示的地下水位与勘察提供的地下水位基本一致。

（2）本次勘察统一要求“一抽三观”，准确查明了工程沿线不同地貌单元地层的渗透系数、地下水的流速、流向等水文地质参数，为设计及施工提供了较为合理的参数。通过施工中施工降水等揭示，勘察提供的参数基本合理可靠。

5 结 语

（1）根据本次全线勘察资料揭示，基本查明了兰州市轨道交通1号线沿线地下水位埋置深度。在西固陈官营附近地下水位约1 541 m，黄河北世纪大道站地下水位为1 519～1 520 m，西客站站地下水位为1 517～1 518 m，西关十字站约1 516 m，东方红广场站为1 512～1 513 m，东部市场站约1 506 m，东岗为1 502～1 503 m。地下水位具有由西南向北东缓慢降低的趋势，地下水流向由西南向东北，这与区域地质资料是一致的。

（2）根据现场初、详勘察资料，以及场地含水层及埋藏条件，地下水位变化主要受人工开采地下水、降水、蒸发等因素影响，地下水位一般夏、秋季节较高，春、冬季节较低，水位起伏变化一般±1～1.5 m。

（3）根据本次勘察室内水质分析资料，轨道交通1号线一期工程沿线地下水一般对混凝土结构具有弱-中-强腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下一般具有微腐蚀性，在干湿交替条件下一般具有弱-中等腐蚀性。根据腐蚀性结果，兰州市轨道交通1号线一期工程沿线地下水的腐蚀性等级一般自西向东有逐渐增强的趋势。经过分析，沿线地下水的腐蚀性等级与场地距离黄河水远近有关，场地地下水距离黄河水体越近，地下水与黄河水水力联系越紧密，地下水的腐蚀性等级越低，反之地下水的腐蚀性等级越高。

（4）根据现场水文地质试验结果，兰州市轨道交通1号线一期工程沿线土层的渗透性指标建议黄河两岸河漫滩-I级阶地区段渗透系数按50～60 m/d考虑，II级阶地内渗透系数按20～30 m/d考虑。根据1号线沿线降水施工是符合现场实际的。

（5）本次勘察对强风化砂岩的含水情况揭示得不是很清楚，有待以后工作中完善解决。比如可对上部卵石层地下水采取封堵措施，对下部强风化砂岩中的地下水进行相关取样及试验工作。