城市水文与地质的概念与特征
——扬州市区浅部水文地质特征研究与应用
题 目 城市水文与地质的概念与特征 姓 名
学 号
所在学院 建筑与景观设计学院 年级专业
指导教师
1. 城市水文与地质学
城市水文学（urban hydrology）研究发生在大中型城市环境内部和外部，受到城市化影响的水文过程，为城市建设和改善城市居民生活环境质量提供水文依据的学科，又称都市水文学，是水文学的一个分支。主要内容包括城市化的水文效应、城市化对水文过程的影响、城市水文气象的观测实验、城市供水与排水、城市水环境、城市的防洪除涝、城市水资源、城市水文模型和水文预测以及城市水利工程经济等。是一门综合性很强的边缘学科。对城市发展规划、城市建设、环境保护、市政管理以及工商企业的发展和居民生活都有重大意义。
城市地质学主要研究城市地形地貌及地质构造条件、地基岩土的工程地质性质，岩土体的出露和埋藏条件、地下空间的可利用程度等，使城市土地得到合理利用；研究水文地质结构和水文地质条件、地下水埋藏和分布规律、地下水的水质和水量、地下水的补给和排泄、地下水的可利用程度等，合理开发利用城市供水水源；研究与城市有关的地震、活断层、滑坡、泥石流、洪水、地面沉降、水土流失等，解决城市地质灾害问题；研究城市建筑材料、地热、矿产资源开发利用的经济论证；研究城市中工业和生活垃圾的处理、地下水环境污染等，进行城市地质环境质量综合评价与环境保护。
2. 缘由
在第四纪覆盖层相对较厚的长江中下游地区，由于地下水位高、地层渗透性好等原因，许多工程（特别是深基坑、地下工程、隧道、暗挖工程、道路工程）在施工阶段，由于对地下水的特征不甚了解或处理方式不当，而造成工程事故，并危及相邻工程。为了减少这类事故的重复发生，有必要对长江下游的浅层地下水水文地质特征和地下水处理时的关键问题进行探讨。
3. 扬州市区浅部水文地质特征
3.1 地质环境与地貌类型
扬州市区位于长江北岸，处在长江三角洲顶端，由一级阶地、高砂平原和长江河漫滩组成。地面标高3.35～40.26 m（黄海高程系，下同），是典型长江下游流水地貌特征。
3.2 地貌单元及其特征地层
扬州市西北接丘陵山区，东临淮河入江水道，南濒长江。地质构造主要发育有6 条断裂即甘泉山断裂（EW 走向）、蒋王镇断裂（NNE 走向）、凤凰河断裂（NX 走向）、双桥断裂（NE 走向）及沿江断裂（幕府山—焦山断裂，EW 走向）。这些断裂全部被第四系所覆盖，是隐伏构造，但对第四系有控制作用。市区是指北至槐泗河，南至瓜洲江边，东至廖家沟，西至樟木桥河的范围。在这范围内存有呈田字形分布的人工河流，这些河流与长江相互连通，构成了地表水体的循环体系（本文仅讨论浅层地下水特征）；地下水的赋存条件，取决于所处地质环境，在这个范围内下伏基岩为白垩系浦口组紫红色泥质砂岩、泥质砂砾岩，基岩的埋深由西向东，由北向南呈斜坡状由浅到深（4～85m ），呈单斜构造，产状SEE ，倾角64°，从地貌来看，扬州市区处在长江河谷的北岸，在这范围内存有三个大的地貌单元，其走向基本与长江平行：从平山堂向北为长江蜀岗一级阶地，地面标高大于20 m ，主要为下蜀粘土组成（厚度大于50 m ），简称为A 区；从扬州平山堂向南至汊河镇与杭集镇一线为高砂平原，地面标高6～10 m，主要由砂性土组成（厚度0～65 m ），又根据砂性土下伏土层是Q33 的粘性土层还是更早的Q31 的粘性土层，分别划分为B 、C 两个区；从汊河镇与杭集镇一线向南至江边为近代河漫滩，地面标高4～6 m，主要由砂性土与粉质粘土组成（厚度10～35 m），简称为D 区。不同的地貌单元，地下水赋存形式是不同的，城区范围内土层分布及分区概况在平山堂蜀岗向北的长江一级阶地（A 区），区内有甘泉山断裂（走向近东西，由断面北倾2～3 条断裂组成的断裂带），主要为风积下蜀粘土组成，覆盖在白垩系浦口组紫红色泥质砂岩上。浅层地下水主要存在形式为裂隙水，由于下蜀粘土是相对隔水层（渗透系数K=1.0×10-5 cm /s），在其顶部为不连通的收缩裂隙，地下水的补给主要是地表径流的入渗和地表人工河流的渗透，地表水经耕作层入渗到地下裂隙中形成的裂隙水，在粘土层顶面局部形成上层滞水。在下蜀粘土底部为中粗砂，该层为一承压含水层。在高砂平原区（B 、C 区），由于砂性土覆盖在白垩系浦口组紫红色泥质砂岩上（下蜀粘土由北向南逐步缺失），构成一个巨厚层的潜水含水层（渗透系数K=1.0×10-3 cm /s）。在这个地貌单元，地下水主要以潜水的形式存在，地下水的补给主要是大气降水的入渗补给和人类活动用水的渗漏补给。在构成高砂平原的砂性土中，局部较深部位夹有薄层粉土和粉质粘土，造成局部地下水为微承压水。在这区域，几千年来人类
的活动，破坏原有地貌，造就了许多微地貌，如埋藏河、湖等。在高砂平原区存在的人工河流既是其补给源，又是其排泄区；当河水位高于潜水位时，河水补给地下水；当河水位低于潜水位时，地下水补给河水。这些河流是扬州市主要的泄洪通道。从汊河镇与杭集镇一线向南至江边为河漫滩区（D 区），区内有沿江断裂（幕府山—焦山断裂），主要由砂性土（渗透系数K=1.0×10-3 cm / s ）与弱透水层或不透水层粉土、粉质粘土（渗透系数K=1.0×10-5 cm / s） 组成。这些砂性土与粉质粘土呈互层状，近地表地下水为潜水，3～4 m 以下地下水为微承压水。其微承压含水层与潜水含水层之间及微承压含水层之间上下层水力联系较差，在微承压含水层内部地下水呈水平流动。这一区域地下水位一方面受区域内河流水位的影响，另一方面受长江潮水位的动水压力的影响。
4. 各区地下水处理的关键问题
由于地下水在不同的地貌单元，贮存形式是不同的，地下水的补给、排泄与径流都不相同，因此在不同的地貌单元进行工程建设，对地下水的研究的重点也不相同。在长江一级阶地（A 区），一般对地下水的研究主要是裂隙的连通性及上层滞水的范围，基坑开挖主要考虑的是排水，而不需要考虑排水对相邻建筑物的影响；对于基桩工程，应充分考虑下伏承压水的影响，不应钻穿粘土隔水层，以免造成孔内突水事故。在高砂平原区（B 区、C 区），一般对地下水的研究主要针对土的渗透性，含水层的厚度、地下水的补给、排泄与径流等特点以及埋藏河、湖等的范围。如工程的降水方案不当，一方面, 不能有效的进行基坑降水，使施工受阻；另一方面，基坑降水过大，造成影响范围大，易使相邻工程产生危害。这些都是需要引起重视的关键问题。在高砂平原区与一级阶地接合处采用针井降水时必须考虑如何排除下蜀粘土层面向上过滤器范围地下水问题（当相对隔水层在基坑开挖中部）。在河漫滩区（D 区），则需要认真研究土层分布及地下水赋存的特点。在确定工程的降水方案时，不仅要考虑地下水的水文地质参数，同时要考虑透水层和不透水层的分布，必要时采用人造构造窗———用切割的方法将上下两个含水层间的相对隔水层切开，来增加上下不同含水层的水力联系，只有这样，才可能把地下水位控制在工程需要的范围内。
5. 结语
在地貌单元过渡带特别需要研究透水层与相对隔水层的空间关系、相对隔水层与基坑开挖深度的关系。对于具体工程应结合工程所处的岩土工程特性，综合分析研究，选择正确的降排水方案和水文地质参数，才可能把地下水控制在工程需要的范围内。
参考文献：
［1］ 江苏省地质矿产局. 江苏省及上海市区域地质志. 北京：地质出版社，1982.7 ［2］长江三角洲第四纪地质. 北京：海洋出版社，1987
［3］水文地质学基础. 北京：地质出版社，1980.7
［4］江苏省地质矿产局. 江苏省地下水资源研究. 南京：江苏科学技术出版社，1991
［5］扬州市城市抗震防灾规划. 扬州市抗震防灾规划编制办公室.1991.1
城市水文与地质的概念与特征
——扬州市区浅部水文地质特征研究与应用
题 目 城市水文与地质的概念与特征 姓 名
学 号
所在学院 建筑与景观设计学院 年级专业
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1. 城市水文与地质学
城市水文学（urban hydrology）研究发生在大中型城市环境内部和外部，受到城市化影响的水文过程，为城市建设和改善城市居民生活环境质量提供水文依据的学科，又称都市水文学，是水文学的一个分支。主要内容包括城市化的水文效应、城市化对水文过程的影响、城市水文气象的观测实验、城市供水与排水、城市水环境、城市的防洪除涝、城市水资源、城市水文模型和水文预测以及城市水利工程经济等。是一门综合性很强的边缘学科。对城市发展规划、城市建设、环境保护、市政管理以及工商企业的发展和居民生活都有重大意义。
城市地质学主要研究城市地形地貌及地质构造条件、地基岩土的工程地质性质，岩土体的出露和埋藏条件、地下空间的可利用程度等，使城市土地得到合理利用；研究水文地质结构和水文地质条件、地下水埋藏和分布规律、地下水的水质和水量、地下水的补给和排泄、地下水的可利用程度等，合理开发利用城市供水水源；研究与城市有关的地震、活断层、滑坡、泥石流、洪水、地面沉降、水土流失等，解决城市地质灾害问题；研究城市建筑材料、地热、矿产资源开发利用的经济论证；研究城市中工业和生活垃圾的处理、地下水环境污染等，进行城市地质环境质量综合评价与环境保护。
2. 缘由
在第四纪覆盖层相对较厚的长江中下游地区，由于地下水位高、地层渗透性好等原因，许多工程（特别是深基坑、地下工程、隧道、暗挖工程、道路工程）在施工阶段，由于对地下水的特征不甚了解或处理方式不当，而造成工程事故，并危及相邻工程。为了减少这类事故的重复发生，有必要对长江下游的浅层地下水水文地质特征和地下水处理时的关键问题进行探讨。
3. 扬州市区浅部水文地质特征
3.1 地质环境与地貌类型
扬州市区位于长江北岸，处在长江三角洲顶端，由一级阶地、高砂平原和长江河漫滩组成。地面标高3.35～40.26 m（黄海高程系，下同），是典型长江下游流水地貌特征。
3.2 地貌单元及其特征地层
扬州市西北接丘陵山区，东临淮河入江水道，南濒长江。地质构造主要发育有6 条断裂即甘泉山断裂（EW 走向）、蒋王镇断裂（NNE 走向）、凤凰河断裂（NX 走向）、双桥断裂（NE 走向）及沿江断裂（幕府山—焦山断裂，EW 走向）。这些断裂全部被第四系所覆盖，是隐伏构造，但对第四系有控制作用。市区是指北至槐泗河，南至瓜洲江边，东至廖家沟，西至樟木桥河的范围。在这范围内存有呈田字形分布的人工河流，这些河流与长江相互连通，构成了地表水体的循环体系（本文仅讨论浅层地下水特征）；地下水的赋存条件，取决于所处地质环境，在这个范围内下伏基岩为白垩系浦口组紫红色泥质砂岩、泥质砂砾岩，基岩的埋深由西向东，由北向南呈斜坡状由浅到深（4～85m ），呈单斜构造，产状SEE ，倾角64°，从地貌来看，扬州市区处在长江河谷的北岸，在这范围内存有三个大的地貌单元，其走向基本与长江平行：从平山堂向北为长江蜀岗一级阶地，地面标高大于20 m ，主要为下蜀粘土组成（厚度大于50 m ），简称为A 区；从扬州平山堂向南至汊河镇与杭集镇一线为高砂平原，地面标高6～10 m，主要由砂性土组成（厚度0～65 m ），又根据砂性土下伏土层是Q33 的粘性土层还是更早的Q31 的粘性土层，分别划分为B 、C 两个区；从汊河镇与杭集镇一线向南至江边为近代河漫滩，地面标高4～6 m，主要由砂性土与粉质粘土组成（厚度10～35 m），简称为D 区。不同的地貌单元，地下水赋存形式是不同的，城区范围内土层分布及分区概况在平山堂蜀岗向北的长江一级阶地（A 区），区内有甘泉山断裂（走向近东西，由断面北倾2～3 条断裂组成的断裂带），主要为风积下蜀粘土组成，覆盖在白垩系浦口组紫红色泥质砂岩上。浅层地下水主要存在形式为裂隙水，由于下蜀粘土是相对隔水层（渗透系数K=1.0×10-5 cm /s），在其顶部为不连通的收缩裂隙，地下水的补给主要是地表径流的入渗和地表人工河流的渗透，地表水经耕作层入渗到地下裂隙中形成的裂隙水，在粘土层顶面局部形成上层滞水。在下蜀粘土底部为中粗砂，该层为一承压含水层。在高砂平原区（B 、C 区），由于砂性土覆盖在白垩系浦口组紫红色泥质砂岩上（下蜀粘土由北向南逐步缺失），构成一个巨厚层的潜水含水层（渗透系数K=1.0×10-3 cm /s）。在这个地貌单元，地下水主要以潜水的形式存在，地下水的补给主要是大气降水的入渗补给和人类活动用水的渗漏补给。在构成高砂平原的砂性土中，局部较深部位夹有薄层粉土和粉质粘土，造成局部地下水为微承压水。在这区域，几千年来人类
的活动，破坏原有地貌，造就了许多微地貌，如埋藏河、湖等。在高砂平原区存在的人工河流既是其补给源，又是其排泄区；当河水位高于潜水位时，河水补给地下水；当河水位低于潜水位时，地下水补给河水。这些河流是扬州市主要的泄洪通道。从汊河镇与杭集镇一线向南至江边为河漫滩区（D 区），区内有沿江断裂（幕府山—焦山断裂），主要由砂性土（渗透系数K=1.0×10-3 cm / s ）与弱透水层或不透水层粉土、粉质粘土（渗透系数K=1.0×10-5 cm / s） 组成。这些砂性土与粉质粘土呈互层状，近地表地下水为潜水，3～4 m 以下地下水为微承压水。其微承压含水层与潜水含水层之间及微承压含水层之间上下层水力联系较差，在微承压含水层内部地下水呈水平流动。这一区域地下水位一方面受区域内河流水位的影响，另一方面受长江潮水位的动水压力的影响。
4. 各区地下水处理的关键问题
由于地下水在不同的地貌单元，贮存形式是不同的，地下水的补给、排泄与径流都不相同，因此在不同的地貌单元进行工程建设，对地下水的研究的重点也不相同。在长江一级阶地（A 区），一般对地下水的研究主要是裂隙的连通性及上层滞水的范围，基坑开挖主要考虑的是排水，而不需要考虑排水对相邻建筑物的影响；对于基桩工程，应充分考虑下伏承压水的影响，不应钻穿粘土隔水层，以免造成孔内突水事故。在高砂平原区（B 区、C 区），一般对地下水的研究主要针对土的渗透性，含水层的厚度、地下水的补给、排泄与径流等特点以及埋藏河、湖等的范围。如工程的降水方案不当，一方面, 不能有效的进行基坑降水，使施工受阻；另一方面，基坑降水过大，造成影响范围大，易使相邻工程产生危害。这些都是需要引起重视的关键问题。在高砂平原区与一级阶地接合处采用针井降水时必须考虑如何排除下蜀粘土层面向上过滤器范围地下水问题（当相对隔水层在基坑开挖中部）。在河漫滩区（D 区），则需要认真研究土层分布及地下水赋存的特点。在确定工程的降水方案时，不仅要考虑地下水的水文地质参数，同时要考虑透水层和不透水层的分布，必要时采用人造构造窗———用切割的方法将上下两个含水层间的相对隔水层切开，来增加上下不同含水层的水力联系，只有这样，才可能把地下水位控制在工程需要的范围内。
5. 结语
在地貌单元过渡带特别需要研究透水层与相对隔水层的空间关系、相对隔水层与基坑开挖深度的关系。对于具体工程应结合工程所处的岩土工程特性，综合分析研究，选择正确的降排水方案和水文地质参数，才可能把地下水控制在工程需要的范围内。
参考文献：
［1］ 江苏省地质矿产局. 江苏省及上海市区域地质志. 北京：地质出版社，1982.7 ［2］长江三角洲第四纪地质. 北京：海洋出版社，1987
［3］水文地质学基础. 北京：地质出版社，1980.7
［4］江苏省地质矿产局. 江苏省地下水资源研究. 南京：江苏科学技术出版社，1991
［5］扬州市城市抗震防灾规划. 扬州市抗震防灾规划编制办公室.1991.1