汾陽市西南局部松散層地下水富水性初步研究

陳運(yùn)龍，武宏濱，靳歡歡

(山西省汾陽市水務(wù)局，山西 汾陽032200)

近年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，生產(chǎn)生活用水量越來越大，水的供需矛盾日益突出，開發(fā)利用地下水源無疑是解決矛盾的一個(gè)有效途徑。以往該區(qū)域150 m以淺的供水水井，由于大量開采，已出現(xiàn)區(qū)域性的地下水降落漏斗，甚至有的水井干涸、報(bào)廢，不能滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活需水要求。

由于該區(qū)域下部為第四系下更新統(tǒng)和第三系地層，以往認(rèn)識(shí)該類地層富水性較差，不宜布井。2013年呂梁市下達(dá)了“千井富民”工程任務(wù)。汾陽市組織有關(guān)科技人員對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了水文地質(zhì)調(diào)查，地球物理勘探，共設(shè)計(jì)供水管井30余眼，全部成功，所設(shè)計(jì)供水井地層也由原來的第四系中上部加深至第四系底部和第三系上部，井深大多數(shù)超200m，經(jīng)鉆探驗(yàn)證涌水量均能滿足要求，解決了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活需水要求，具有實(shí)用的開發(fā)利用價(jià)值。

1 概況

汾陽市位于山西省呂梁山東麓，晉中盆地西南，經(jīng)緯坐標(biāo)東經(jīng) 111°29＇40" ～ 112°00＇00"，北緯 37°9＇26" ～ 37°29＇02".市境北連文水南接孝義，西跨呂梁山與離石為鄰，東與磁窯河與晉中市平遙縣為界。本市氣候條件屬溫帶大陸性氣候，一年四季分明，冬季干燥少雪，春季多風(fēng)，夏秋多雨，多年平均降雨量486.1 mm，多年平均水面蒸發(fā)量1 795.9 mm，蒸發(fā)量是降雨量的3～4倍，因而氣候干燥，多年平均氣溫9.7℃，風(fēng)向以西北風(fēng)為主，冬春季風(fēng)大，夏秋季較小，平均風(fēng)速2.5 m/s，最大凍土厚度0.84 m，無霜期180 d。境內(nèi)西北高東南低，西北為山區(qū)，最高海拔高程2 043.8 m，向東南漸變?yōu)榍鹆旰忘S土階地而進(jìn)入平川，總面積1 170 km2。作者把汾陽市西南栗家莊鄉(xiāng)南部，三泉鎮(zhèn)大部確定為研究區(qū)，區(qū)內(nèi)陽城河，虢義河，東西橫穿過境。

2 研究區(qū)地形地貌水文地質(zhì)條件

栗家莊南部，三泉鎮(zhèn)大部其地形為邊山丘陵下延的傾斜黃土臺(tái)垣區(qū)(或階地)海拔高程一般為800～900 m，虢義河、陽城河?xùn)|西橫穿研究區(qū)，沿垂直方向地質(zhì)地層依次為:新生代第四紀(jì)Q3、Q2地表黃土和淺表黃土、紅粘土，Q1紅粘土夾石子、姜石和第四系底部砂礫石膠結(jié)，新生代第三紀(jì)N2三趾馬紅粘土含鈣質(zhì)結(jié)核間夾第三系上部砂礫石膠結(jié)。丘陵區(qū)一般上伏于二疊系風(fēng)化砂頁巖地層之上，松散層厚度60～100 m，地下水埋深40～60 m;傾斜臺(tái)垣區(qū)200 m以淺仍為第三系紅粘土，地下水埋深40～60 m(見圖1和圖2)。

3 研究區(qū)水文地質(zhì)物探推斷

研究區(qū)地表、淺表一般為Q3、Q2黃土(紅粘土 C帶)，中部50～100 m為Q2紅粘土夾石子姜石，間夾第四系砂礫石膠結(jié)(其仍然為紅色粘土C帶)，深部100～200 m，一般為第四系底部Q1砂礫石膠結(jié)、紅粘土B帶和第三系三趾馬紅粘土A帶(含鈣質(zhì)結(jié)核)，間夾第三系砂礫石膠結(jié)地層。本區(qū)物探采用山西平遙卜宜儀器廠研制的JJ—3A型積分式激發(fā)電位儀進(jìn)行勘測(cè)。采用四級(jí)對(duì)稱溫納爾裝置AB/2=3×MN/2測(cè)量，最大AB/2一般為90～200 m。電阻率測(cè)深曲線一般為QQ型，在第四系底部和第三系上部砂礫石膠結(jié)發(fā)育的深度段，激發(fā)極化參數(shù) ηs一般為 1% ～3%，Js為 0.5% ～1.5%，Ds＞40%，含水層的富水性良好(見圖3和圖4)。

圖1 研究區(qū)平面布置圖

圖2 研究區(qū)Ⅰ——Ⅰ地質(zhì)地層示意剖面圖

圖3 義豐南井電阻率測(cè)深曲線

圖4 義豐南井激發(fā)極化測(cè)深曲線

4 工程實(shí)踐驗(yàn)證

研究區(qū)2013～2014年勘測(cè)鑿井10余眼，井深100～200 m左右，井孔涌水量15～40 t/h，其中第四系底部砂礫石和第三系上部砂礫石膠結(jié)含水層富水性較好，(見表1)?，F(xiàn)分述如下:

4.1 丘陵區(qū)

南石村井、北石村井涌水量分別為15 t/h，按分類為弱富水井，丘陵區(qū)第四系地層一般為貧水地層，然而第三系砂礫石膠結(jié)層和紅粘土含石子姜石孔隙、裂隙發(fā)育的地層為井孔提供了一定的地下水源，使得生產(chǎn)井有了一定的實(shí)用價(jià)值。

4.2 傾斜臺(tái)垣區(qū)

4.2.1 桑棗坡農(nóng)灌井等

桑棗坡村井Q1砂礫石及膠結(jié)累計(jì)厚度21 m，蘆家莊村井Q1砂礫石厚16 m，義豐北村井Q1砂礫石及膠結(jié)厚25 m。三個(gè)生產(chǎn)井孔涌水量分別為桑棗坡35 t/h、蘆家莊40 t/h，義豐北35 t/h。由此可見，砂礫石膠結(jié)與否與涌水量關(guān)系很大。鉆探證明第四系底部Q1砂礫石及膠結(jié)地層提供了大量的地下水源。

表1 研究區(qū)不同含水部位涌水量對(duì)比表

4.2.2 義豐南生活飲用水井

義豐南井至158 m見第三系地層，以上Q1砂礫石及膠結(jié)25 m;以下砂礫石膠結(jié)11 m且紅粘土夾石子姜石鈣質(zhì)結(jié)核發(fā)育，孔隙裂隙發(fā)育。對(duì)應(yīng)激發(fā)極化參數(shù)為富水異常。井孔涌水量50 t/h為富水井孔。證實(shí)Q1砂礫石及新三系上部砂礫石膠結(jié)為井孔提供了大量地下水源。

4.2.3 三泉鎮(zhèn)井等

三泉鎮(zhèn)井至131 m見第三系紅粘土，主要含水層為Q4、Q2砂礫石層，累計(jì)厚度25 m，井孔涌水量40 t/h以上為富水井孔。南垣村井至159 m見第三系紅粘土，主要含水層為Q4、Q2砂礫石層，累計(jì)厚度23 m，井孔涌水量40 t/h以上為富水井孔。崞村井至113.5 m見風(fēng)化泥巖系二疊系地層，缺失Q1及第三系地層，Q4、Q2砂礫石累計(jì)厚度18.5 m，井孔涌水量35 t/h以上為較富水井孔。

5 結(jié)語

通過近年的勘測(cè)和鉆探實(shí)踐，汾陽市西南局部丘陵區(qū)下延的傾斜臺(tái)垣區(qū)松散層地下水具有以下特點(diǎn):

1較大河流(虢義河、陽城河)階地的一些區(qū)域，第四系底部和第三系上部砂礫石及膠結(jié)地層發(fā)育，存在富水或較富水含水地層，該地層大體呈南西—北東向展布，呈條帶狀。

2條帶狀分布的富水砂礫石地層，電測(cè)深曲線類型一般為QQ型，第四系底部以及第三系上部電阻率曲線下降平緩，數(shù)值介于25～40 Ω·m之間，激發(fā)極化參數(shù) ηs介于1% ～3% 、Js介于 0.5% ～1.5% 、Ds大于 40% 。

3第四系底部及第三系上部砂礫石累計(jì)厚度15～30 m時(shí)，井孔涌水量一般為35～50 t/h之間，開發(fā)的生產(chǎn)井孔一般為富水或較富水井孔，能滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活需求，具有實(shí)用開發(fā)價(jià)值。

電測(cè)深曲線和井孔地質(zhì)柱狀圖均為實(shí)測(cè)和實(shí)際揭露地層，井孔涌水量也為配套抽水實(shí)際涌水量，引用資料真實(shí)可靠。由于作者水平有限，一些認(rèn)識(shí)、觀點(diǎn)和結(jié)論不妥之處敬請(qǐng)有關(guān)專家批評(píng)指正。

［1］鐘新淮，陳居和.找水新法—激發(fā)極化法.北京:水利電力出版社.1987.8.

［2］劉本培.地史學(xué)教程.北京:地質(zhì)出版社.1986.10.

［3］杜恒儉，等.地貌學(xué)及第四紀(jì)地質(zhì)學(xué).北京:地質(zhì)出版社.1981.7.

［4］R·H·布朗，等.地下水研究.北京:學(xué)術(shù)書刊出版社.1989.10.