岩溶地区水景观湖工程的勘察思路和治理建议

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵阳 550081）

0 引言

云贵高原是我国著名的喀斯特地貌区，其中不乏岩溶湖。过去岩溶系统性的研究主要来自水利水电、铁路、公路等行业，但随着城市化进程的加快，围绕着岩溶湖、泉打造城市核心景观工程需求逐步增加。该类工程主要有以下特点：（1）围绕已存在的岩溶湖打造核心景观区，设计正常蓄水位在现有水位上有所提高，湖区面积扩大；（2）湖区水量补给有限，多以地下水为主，随着城市建设，破坏或减少地面补给途径；（3）技术难点突出，该类项目是不太接受市政补水，需在小范围内研究精确的地下水分布及补排通道；对于景观来说，湖区水位需保证常年在设计水位以上，且是“活水”。本文以贵州西部地区某水景观湖工程为例，通过地质测绘，查明水文地质单元和边界条件。分析湖区可能产生的渗漏区段，有针对性的布置和加密钻孔。根据地下水位与蓄水位的关系，验证及查明渗漏的具体位置，并提出治理建议。

1 项目概况

水景观湖区利用天然冲沟地势和右侧的天然水塘-黄家塘。沟底高程1368～1384m，黄家塘水位1383.5～1384.5m，水深2～3m，面积约1.9万m2。湖区分上、下湖。上湖设计水位1385.5m，下湖设计水位1380.4m。设计水深2m，修建后整个湖区面积增加至10.8万m2。工程区内分布多个天然水塘，且常年有水。沟谷中下游分布水井。区内地表不见落水井、暗河。利用天然沟谷修建景观湖成库的方案值得研究。

2 勘察思路及成果

本工程勘察思路如图1，各阶段成果如下：

（1）项目分析

项目区气候条件干旱，降雨和蒸发量基本相当，年平均量为1000mm，湖区不接受市政补水方案。

上下湖区设计水位与现有地下水位比较，是分析建设后渗漏与否的一个标准。

（2）地质测绘：

工程区地势南高北低。拟建湖区（冲沟）由南向北，沟底高程1368～1384m。东西两侧见低邻谷，东侧距邻谷500～1000m，谷底高程1340～1362m；西侧、北侧分布深切

图1-勘察技术路线图

河谷，距离1000～2000m，谷底高程1300～1350m。邻谷底高程低于湖区天然高程。南侧为金海湖—营盘山，金海湖为天然岩溶湖泊，水位高程约1398.5m；营盘山最高高程1585.8m。

工程区外南侧出露的三叠系关岭组第二段（T2g2）中厚层灰岩。工程区内出露为三叠系关岭组第一段（T2g1）。地层，该层岩性复杂，含有灰岩、泥灰岩、泥岩。对该地层进行细分为三个亚段，第一亚段（T2g1-1）为灰岩、泥灰岩夹泥岩；第二亚段（T2g1-2）为泥岩、泥灰岩夹少量灰岩；第三亚段（T2g1-3）为灰岩、泥灰岩夹泥岩。

工程处于营盘山向斜的北西翼。岩层产状总体平缓。近场区内断层不发育，区内未见断层。

区内存在一天然水塘，当地人称为黄家塘，常年有水，水位高程1383.5～1384.5m，由于工程区内人类活动工程强烈，在区内仅发现两处泉眼。在下游湖区外围，沟内常年有流水，流量2～3L/s，经调查，沟内不见明显的排污现象。区内见多个洼地、天然水塘。局部开挖面偶见裂隙性溶腔。

根据地质测绘，该区的水文地质单元为北、西侧深切河谷-东侧深邻谷-南侧营盘山、金海湖。地层中见泥岩、泥灰岩，区内未见较大岩溶通道。地下水活动途径应以小型岩溶管道、岩溶型裂隙水为主。通过工程措施，湖区成库具有可行性。南侧地势高，金海湖水位高于设计水位，可布置少量钻孔验证；东西两侧存在低邻谷，应针对性布置钻孔查明地下水位。

（3）初步勘探：对于岩溶地区，在小流域或小范围内查明地下水位特征，钻孔是最有效和最直接的途径。结合地质测绘分析成果，以较大间距把钻孔布置在分水岭的垭口一带，见图2。在南侧布置两个钻孔，编号为ZKJ5、ZKJ6。在西侧布置3个钻孔，编号为ZKJ2、ZKJ3、ZKJ4，并结合上下坝址的2个钻孔，编号为ZKJ1（上湖）、ZKX2（下湖）。东侧布置2个钻孔，编号为ZKJ7、ZKJ8，并结合上下坝址的2个钻孔，编号为ZKS1（上湖），ZKX1（下湖）。

（4）中间成果分析：根据水位观测成果。南侧钻孔ZKJ5（1387.8m）、ZKJ6（1387.9m），高于设计水位，是湖区的补给方向；

图2 工程区水文地质平面图

图3 东侧黄家塘典型剖面

东侧钻孔ZKJ7（1367.5m）、ZKJ8（1371.2m）、ZKS1（1385.8m）、ZKX1（1382.1m），黄家塘处钻孔地下水位低于湖水10m以上，见图3-3。但对钻孔之间的区域水位变化特征及关键点不明确，有加密钻孔的必要。西侧钻孔ZKJ2（1399.3m）、ZKJ3（1378.5m）、ZKJ4（1382.8m）、ZKJ1（1388.6m）、ZKX2（1371.6m）。结合南侧ZKJ5钻孔，分水岭西侧中部存在低地下水位段，需进一步缩小范围，有增加钻孔的必要。

（5）详细勘探：根据中间成果分析，除南侧外，东西两侧均有加密勘探点的必要性，并延用钻孔的方式。东侧增加钻孔ZKJ9（ZKJ7、ZKJ8之间，查明地下水位分布规律）、ZKJ10（ZK8、与南侧ZK6之间，详细查明低水位范围）、ZKJ11（ZKJ7、ZKS1之间，详细查明低水位范围）。西侧增加钻孔ZKJ12（ZKJ2、ZKJ3之间，详细查明低水位范围）、ZKJ13（ZKJ4、ZKJ5之间，详细查明低水位范围）ZKJ14（位于ZKJ4外侧，弥补ZKJ4未在分水岭的不足）。

（6）成果分析

对新的钻孔水位观测，西侧ZKJ12（1386.5m）、ZKJ13（1388.3m）；东侧ZKJ9（1368.8m）、ZKJ10（1378.6m）、ZKJ11（1373.7m）。

增加钻孔后，钻孔的间距缩短在200～400m，对分水岭地下水位的推测可精确在100～200m范围内。观测成果合理，不存在与水文地质测绘分析成果矛盾的现象，且对渗漏的位置已经查明。没有进一步增加钻孔的必要。

通过本次勘察，验证前文提出可能的补给方向和渗漏位置。工程区南侧为地下水补给区，修建后，东西两侧可能存在渗漏的区段。东侧黄家塘处地下水位低于湖水位10m以上，且岩体极破碎，距离低邻谷近，山脊单薄，溶蚀风化强烈，见图4、5。

图4 东侧分水岭钻孔ZKJ7岩芯照（30.3～40.7m）

图5 西侧分水岭钻孔ZKJ13、ZKJ14岩芯照（30.3～40.7m）

西侧分水岭地下水位变化在5～8m，岩层平缓，岩体较完整，见图4，岩芯表部见溶孔。钻孔ZKJ3施工中发生1m的掉钻，但高程在设计水位以上。地表未见落水洞等岩溶现象，渗漏途径应以裂隙性溶蚀通道为主。

（7）结论

湖区位于北、西侧深切河谷-东侧深邻谷-南侧营盘山、金海湖水文地质单元内，南侧地下水位高，且高于设计的蓄水位，是补给区；东西两侧是可能产生渗漏的方向，通过钻孔查明了渗漏的具体位置。采取工程措施，湖区成库在技术上可行。

3 治理建议

对于岩溶地区湖、库工程防渗思路可以分为水平防渗与垂直防渗。该工程除降雨外没有地面补给，且不接受市政补水，景观工程本身要求是“活水”。水平防渗思路是不可取的。垂直防渗是该类工程防渗的主要选择。

根据勘察成果，东侧黄家塘处地下水位低，且该区钻孔岩芯极其破碎，是防渗重点，建议2～3排灌浆孔，长度约700m。西侧地下水位差距相对较小，岩芯完整性较好，建议采用单排灌浆孔，长度约600m。治理后效果见图6。

图6 治理后蓄水照

4 心得体会

通过对本工程的勘察，主要有两点体会：

（1）认识到水文地质测绘在岩溶勘察中的重要性。在水文地质测绘成果上，划分水文地质单元，明确边界条件，分析可能渗漏的位置，有针对性性的进行钻孔。避免盲目和过剩的勘探。它的意义是非常重要的。

（2）勘察必须要有阶段性。勘察密度必须是由粗到密的过程，是有阶段性的，及时分析成果，调整或加密钻孔位置，不仅能及时调整勘察的方向，而且还节约时间与成本。