沂蒙缺水山區(qū)地下水賦存規(guī)律及找水定井范例

賈德旺，趙慶令（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州 272100）

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沂蒙缺水山區(qū)地下水賦存規(guī)律及找水定井范例

賈德旺，趙慶令
（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州 272100）

沂蒙山區(qū)是山東省重點(diǎn)貧困缺水地區(qū)，缺水區(qū)域分布較廣，區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，找水難度極大。通過綜合分析區(qū)內(nèi)氣象水文、巖性特征、地質(zhì)構(gòu)造及地形地貌等地質(zhì)因素，初步查明了不同地段含水層的結(jié)構(gòu)和富水性；并結(jié)合水文地質(zhì)調(diào)查、物探、鉆探等綜合勘探方法和手段，實(shí)施了探采結(jié)合孔8口，成功率100%，滿足了區(qū)內(nèi)約3萬余人的飲用及300余畝土地灌溉用水需求，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。為我國北方嚴(yán)重缺水山區(qū)找尋地下水起到了寶貴的指導(dǎo)和示范作用。

找水定井；嚴(yán)重缺水；地下水賦存規(guī)律；沂蒙山區(qū)

引文格式：賈德旺，趙慶令.沂蒙缺水山區(qū)地下水賦存規(guī)律及找水定井范例［J］.山東國土資源，2016，32（5）：55-63. JIA Dewang，ZHAO Qingling.Occurrence Regularity of Groundwater Exploration and Drilling Well Location in Water Deficient Area in Yimeng Mountain Area［J］.Shandong Land and Resources，2016，32（5）：55-63.

0　引言

沂蒙山區(qū)是革命老區(qū)，為新中國的成立和祖國建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。由于區(qū)域自然環(huán)境惡劣，區(qū)內(nèi)大面積分布泰山巖群變質(zhì)巖及各類侵入巖，該類巖石裂隙不發(fā)育，賦水性極差，農(nóng)村人畜生活、生產(chǎn)用水非常困難，個(gè)別地方居民幾乎全靠水窖來維持生活［1］。自20世紀(jì)80年代以來，伴隨著一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的快速發(fā)展，對水資源的開采量逐漸加大，造成了地面河流趨于枯竭，地下水水位日漸下降，導(dǎo)致缺水山區(qū)面積劇增，并且加大了對地下飲用水的污染，細(xì)菌學(xué)、毒理學(xué)指標(biāo)檢出率越來越高，一些疾病發(fā)病率明顯升高。沂蒙缺水地區(qū)居民飲水難的問題嚴(yán)重影響著人民群眾的身體健康，制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

近十幾年來，國際社會和中央政府曾對沂蒙山區(qū)提供過無償經(jīng)濟(jì)援助，重點(diǎn)是解決區(qū)內(nèi)居民的吃水難問題，但由于缺少詳細(xì)、可靠的水文地質(zhì)資料，無法明確找水方向及準(zhǔn)確定位施工水井的位置，工作實(shí)施效果并不理想，多數(shù)村鎮(zhèn)居民的吃水難、用水難問題仍未得到解決。該文結(jié)合“2008年沂蒙缺水地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查”、“2011年山東國土資源系統(tǒng)抗旱打井”工作，對沂蒙缺水山區(qū)水文地質(zhì)特征進(jìn)行了詳細(xì)分析研究，并總結(jié)了找水定井實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以供為相關(guān)區(qū)域的類似研究工作提供寶貴參考依據(jù)。

1　研究區(qū)背景特征

1.1地理概況

研究區(qū)位于山東省中南部，行政區(qū)劃隸屬于臨沂市、泰安市，范圍主要包括沂水縣、蒙陰縣、沂南縣和新泰市等縣市的部分地區(qū)。面積約3 036 km2。該區(qū)域地處沂蒙山區(qū)低山丘陵區(qū)，地形以西北部望天陵為最高峰，海拔標(biāo)高655 m，山間谷地內(nèi)標(biāo)高一般小于100 m。地貌形態(tài)為淺切割低山區(qū)、構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)及巖溶低山丘陵區(qū)。區(qū)內(nèi)分布大面積的變質(zhì)巖、火成巖，該類巖石富水性差，碳酸鹽巖巖溶裂隙發(fā)育不均勻，且地勢較高，并多以崮的形式存在，地形地貌條件和地層巖性是造成沂蒙山區(qū)缺水的主要因素。

1.2 氣象水文概況

該區(qū)氣候類型屬暖溫帶半溫潤大陸性季風(fēng)氣候，略受海洋性氣候的影響。春季天氣干燥，降水量小、蒸發(fā)量大；夏季天氣炎熱，降水集中；秋季溫和涼爽；冬季寒冷干燥。區(qū)內(nèi)多年（1956—2009年）平均氣溫13.9℃，平均降水量768 mm，平均蒸發(fā)量1 247 mm。區(qū)域水系屬淮河流域，以蒙山山脈為中心，形成一輻射狀水系，區(qū)內(nèi)水系主要為沂河水系，包括沂河、東汶河；水庫則以跋山、岸堤水庫為主。由于降水時(shí)間過于集中，沂河、東汶河及其支流多屬季節(jié)性河流，巖石滲水性不強(qiáng)，降水來不及滲漏補(bǔ)給地下水就順地勢流失，這也是造成沂蒙山區(qū)貧水的原因之一。

圖1　研究區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)圖

1.3地質(zhì)條件概況

區(qū)內(nèi)出露地層較為齊全，發(fā)育的地層主要有新太古代泰山巖群、元古代震旦紀(jì)、古生代寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、中生代白堊紀(jì)、新生代古近紀(jì)及第四紀(jì)。沂蒙山區(qū)處于中朝準(zhǔn)臺地的東部，屬魯西中臺隆。區(qū)內(nèi)古生界蓋層較為發(fā)育，大部分成傾角平緩的單斜構(gòu)造復(fù)于基底巖石的的邊緣和北側(cè)。由于燕山運(yùn)動的影響，地臺的復(fù)活，巖漿活動強(qiáng)烈，斷裂發(fā)育，塊狀斷裂使該區(qū)成為一個(gè)隆斷區(qū)［2-3］。區(qū)內(nèi)構(gòu)造斷裂較發(fā)育，沂沭斷裂帶為全國有名的深大斷裂帶之一，斷裂帶總體走向?yàn)镹E—SE向，斷裂帶以西各斷裂走向呈NW—SE向展布的有韓旺斷裂、金星頭斷裂、泰安斷裂、新泰垛莊斷裂、馬牧池?cái)嗔?，近EW走向的為夏蔚斷裂，斷裂性質(zhì)均屬正斷層［4-5］。

2　沂蒙缺水山區(qū)水文地質(zhì)特征

根據(jù)區(qū)內(nèi)的地形地貌、巖性分布、含水巖組的富水性特征和地下水的補(bǔ)、徑、排條件差異，同時(shí)參照山東省水文地質(zhì)分區(qū)圖，將整個(gè)調(diào)查區(qū)劃分為5個(gè)水文地質(zhì)區(qū)，即蒙陰-界牌水文地質(zhì)區(qū)、岱崮-馬牧池水文地質(zhì)區(qū)、泉莊水文地質(zhì)區(qū)、沂水單斜水文地質(zhì)區(qū)及沂水-蘇村水文地質(zhì)區(qū)（圖1），現(xiàn)分述如下：

2.1蒙陰-界牌水文地質(zhì)區(qū)（Ⅰ區(qū)）

大部分位于新泰-垛莊斷裂西南側(cè)，面積約529 km2，地貌類型屬剝蝕殘丘丘陵和巖溶丘陵，分布的巖性主要為泰山巖群變質(zhì)巖、寒武-奧陶紀(jì)灰?guī)r、白云巖、白堊紀(jì)、古近紀(jì)的角礫巖、砂巖等。地下水以寒武-奧陶紀(jì)裂隙巖溶水為主，賦存于裂隙、巖溶中，蒙陰-界牌一帶為區(qū)內(nèi)主要富水地段，井（孔）單位涌水量一般大于100 m3/（d·m），地下水以大氣降水入滲補(bǔ)給及側(cè)向徑流補(bǔ)給為主，岸堤水庫北側(cè)地下水由西北向東南徑流，水庫南側(cè)由西界牌向西北徑流，以人工開采、泉方式排泄。其他地層中的地下水賦存于巖石的風(fēng)化裂隙中，儲水空間小，降水多以坡流和洪流的形式向溝谷與岸堤水庫匯集，入滲量小，富水性差，井（孔）單位涌水量一般小于10 m3/（d·m），水位埋藏淺，補(bǔ)、排條件為局部的就地入滲和就地滲出。

區(qū)內(nèi)東部以地表分水嶺為界，地層為泰山巖群，屬隔水邊界；南部受三山店斷裂控制，為阻水邊界；西部為泰山巖群變質(zhì)巖及巖漿巖，屬阻水邊界，西北部為寒武-奧陶紀(jì)地層，為地下水補(bǔ)給邊界。

2.2岱崮-馬牧池水文地質(zhì)區(qū)（Ⅱ區(qū)）

位于岱崮-馬牧池一帶，面積約1 284.76 km2，地貌類型屬構(gòu)造剝蝕低山丘陵，分布有大面積的寒武紀(jì)長清群灰?guī)r、頁巖、泥灰?guī)r，三山子組白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r及泰山巖群等。長清群灰?guī)r裂隙、節(jié)理較發(fā)育，地下水主要賦存于其中，在山間谷地及山腳坡麓處富水性較好，井（孔）單位涌水量一般在50～200 m3/（d·m），在坡里西北部則達(dá)到了500 m3/（d ·m）。三山子組白云巖裂隙巖溶較發(fā)育，但地層出露位置高，富水性一般，井（孔）單位涌水量一般小于100 m3/（d·m）。第四系孔隙水主要集中于夏蔚—坦埠、仲山—依汶一帶，賦存于汶河河谷沖積地層中，上部多為1～2 m厚的粉質(zhì)粘土，下為細(xì)砂及粗砂礫石層，地下水局部微具承壓性，岸堤水庫上游單位涌水量多在100～200 m3/（d·m），最大大于500 m3/（d·m）。下游單位涌水量多在300～1 000 m3/（d·m）。地下水主要以大氣降水入滲補(bǔ)給為主，地表水滲漏是另一補(bǔ)給途徑，地下水整體由北向南徑流，金星頭斷裂西側(cè)向西南、南徑流，排泄方式為徑流排泄和人工開采排泄。

該水文地質(zhì)區(qū)的西部為地表水、地下水分水嶺統(tǒng)一的隔水邊界；東部是由金星頭斷裂及地表分水嶺形成的弱透水邊界；北部地層為寒武奧陶紀(jì)灰?guī)r，為該水文地質(zhì)區(qū)的補(bǔ)給邊界，南部邊界兩側(cè)地層均為寒武-奧陶系，地下水由北向南徑流，屬排泄邊界。

2.3泉莊水文地質(zhì)區(qū)（Ⅲ區(qū)）

位于金星頭斷裂東側(cè)、鄌郚-葛溝斷裂西側(cè)、崔家峪武家洼地表分水嶺北側(cè)，面積約255.58 km2，地貌類型屬構(gòu)造剝蝕低山丘陵，分布的巖性在金星頭斷裂與韓旺斷裂之間以寒武紀(jì)灰?guī)r、頁巖、泥灰?guī)r為主，井（孔）單位涌水量一般在50～200 m3/（d· m），而在泉莊鄉(xiāng)附近，由于受金星頭斷裂影響，東盤相對上升，巖漿巖基底埋藏淺，區(qū)域水位以下含水層薄，富水性變差，一般井（孔）單位涌水量一般小于10 m3/（d·m）。韓旺斷裂東側(cè)主要為太古代變質(zhì)巖及火成巖，地下水賦存于巖石的風(fēng)化裂隙中，貯存空間小，降水多以坡流形式向跋山水庫匯集，入滲量較少，富水性差，井的單位涌水量一般小于10 m3/（d·m）。地下水以大氣降水入滲為主，多以泉的形式排泄。

西側(cè)、南側(cè)邊界均為地表水與地下水一致的分水嶺，東部邊界、北側(cè)東段地層巖性以泰山巖群變質(zhì)巖及火成巖為主，三者均視為阻水邊界，北側(cè)西段為寒武紀(jì)灰?guī)r，可視為透水邊界。

2.4沂水單斜水文地質(zhì)區(qū)（Ⅳ區(qū)）

位于馬牧池?cái)鄩K凸起單元的東部，面積約504.48km2，地貌類型屬構(gòu)造剝蝕丘陵，山體頂部屬淺切割低山，該區(qū)構(gòu)造發(fā)育，地形復(fù)雜，巖性多樣，分布有大面積的古生代長清群、九龍群碳酸鹽巖層和泰山巖群變質(zhì)巖和侵入巖，另外還有部分河流堆積物。長清群、九龍群地層在斷裂構(gòu)造以及侵入巖體的接觸帶附近分布有帶狀相對富水區(qū)，井孔單位涌水量在100～200 m3/（d·m）之間。沂河上游沖積地層含水層巖性為細(xì)砂及粗砂礫石層，地下水局部具承壓性，單位涌水量多在500～1 000 m3/（d·m），山間溝谷地段含水層巖性以粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、細(xì)砂礫層為主，富水性一般小于100 m3/（d·m）。大氣降水是區(qū)內(nèi)地下水的主要補(bǔ)給源，地表水滲漏是另一補(bǔ)給途徑，以人工開采、側(cè)向徑流排泄為主。

該水文地質(zhì)區(qū)北側(cè)、西側(cè)以地表水、地下水分水嶺為界，為弱透水邊界；東側(cè)邊界為鄌郚葛溝斷裂，斷裂兩側(cè)為寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)地層，西南邊界兩側(cè)均為碳酸鹽巖地層，為透水邊界。

2.5沂水-蘇村水文地質(zhì)區(qū)（Ⅴ區(qū)）

位于鄌郚-葛溝斷裂以東，面積約404.18 km2，地貌類型屬山間谷地沖洪積平原，地層以第四紀(jì)為主，在沂水縣城南側(cè)、許家湖西南部出露小面積奧陶紀(jì)地層。奧陶紀(jì)灰?guī)r、白云巖裂隙巖溶發(fā)育，但受斷裂構(gòu)造控制，地下水補(bǔ)給量小，富水性一般，井（孔）單位涌水量一般在100～200 m3/（d·m）。沂河沖洪積含水層以中粗砂、砂礫石層組成，含水豐富，井（孔）單位涌水量一般在500～1 000 m3/（d·m）。地下水主要以大氣降水入滲補(bǔ)給為主，側(cè)向徑流補(bǔ)給、河流滲漏補(bǔ)給為輔，由東北向西南向徑流，以人工開采、側(cè)向徑流為主要排泄方式。

該水文地質(zhì)區(qū)的西、南兩側(cè)地層與區(qū)內(nèi)一致，可視為透水邊界；東側(cè)以地表水、地下水分水嶺為界；北側(cè)邊界地層為白堊紀(jì)，東、北兩側(cè)均為隔水邊界。

3　找水定井實(shí)例分析

該次調(diào)查選取不同地段、不同地層巖性的缺水地區(qū)施工了8眼探采結(jié)合孔，孔位布設(shè)時(shí)均是在開展區(qū)域水文地質(zhì)、專項(xiàng)水文地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行的，少部分鉆孔則借助了物探方法。

3.1蒙陰縣高都鎮(zhèn)洪溝村T1號孔

洪溝村處于低山丘陵區(qū)，周圍無機(jī)井，居民用水基本靠地窖或泉水，缺水情況較為嚴(yán)重。村北側(cè)有一條近SE—NW向的季節(jié)性河流，周邊第四紀(jì)厚度較薄，地層以第四紀(jì)全新統(tǒng)沖積層為主，巖性主要為砂礫石、粗砂及粉質(zhì)粘土等，厚度一般小于10 m。該村南側(cè)由西向東出露的地層主要有青山組、馬家溝群、三山子組、饅頭組及泰山巖群（圖2）。青山組為紫紅色、褐黃色、灰綠色角礫巖、集塊巖、凝灰?guī)r夾少量輝石安山巖、粗面巖。三山子組以薄層、中厚層白云質(zhì)灰?guī)r和厚層含燧石結(jié)核的白云質(zhì)灰?guī)r為主。奧陶紀(jì)馬家溝群巖性以白云巖、泥灰?guī)r為主。饅頭組紫色鈣質(zhì)頁巖、砂巖及薄板灰?guī)r為主。從地表來看，馬家溝群地層裂隙巖溶發(fā)育，多呈溶槽狀分布。

受新泰斷裂影響，周邊次生小裂斷較發(fā)育，控制著各種地層的展布，斷裂呈SE—NW向，斷距較小，近垂直向切割地層走向。

綜上所述，由于斷裂作用使含水地層與弱含水層直接接觸，而該區(qū)分布有一定面積的馬家溝群碳酸鹽巖，故判定該區(qū)賦存碳酸鹽巖類裂隙巖溶水。整體上，地下水接受大氣降水補(bǔ)給后，地下水由東南向西北徑流，至洪溝村沖溝低洼處形成富集。故在此布設(shè)了T1號探采結(jié)合孔，0～10.2 m深度的鉆探口徑為Φ325 mm，10.2～15.0 m為Φ219 mm，15.0～113.6 m為Φ168 mm。該孔成井深度113.60 m，取水目的層為奧陶紀(jì)馬家溝群灰?guī)r，經(jīng)鉆探驗(yàn)證，孔深32.4～35.2 m，45.0～47.2 m裂隙巖溶較為發(fā)育，抽水試驗(yàn)水位降深5.28 m時(shí)，井孔涌水量約192 m3/d，水化學(xué)類型屬硫酸鈣鎂型，礦化度0.247g/L，通過該次工作解決了周邊約3 200余人的飲用水問題。

3.2沂水縣夏蔚鎮(zhèn)西山村T2號孔

該孔位于西山村東南約150 m處，孔位周邊被第四系覆蓋，厚度小于20 m，該點(diǎn)西側(cè)為一近SN向的沖溝，為汛期泄洪溝。溝內(nèi)地層巖性為朱砂洞組砂巖、灰?guī)r，地表出露基巖為饅頭組的頁巖、灰?guī)r及薄板灰?guī)r。地層總體傾向N、NE。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查了解，位于西山村東南約500 m處有鉆孔一眼，鉆孔南側(cè)出露地層為饅頭組頁巖、薄板灰?guī)r，收集殘余巖芯分析認(rèn)為該地段存在EW向斷裂的可能，該處匯水面積大，降水沿坡向順沖溝向東南徑流，降水補(bǔ)給地下水后，受南側(cè)EW向斷裂阻水作用，具備形成地下水富集的條件（圖3）。

圖3　西山村T2號孔地質(zhì)剖面示意圖

該孔0～10.15 m深度的鉆探口徑為Φ377 mm，10.15～105.26 m為Φ273 mm，105.26～201.2 m為Φ219 mm。成井深度201.2 m，取水目的層位長清群朱砂硐組灰?guī)r，含水層位74.20～77.05 m，182.35～187.54 m，據(jù)抽水試驗(yàn)結(jié)果，水位降深2.315m時(shí)，井孔涌水量達(dá)249.60 m3/d，滿足周邊約227畝農(nóng)田的灌溉用水需求。

3.3沂水縣黃山鋪鎮(zhèn)龍山前村T3號孔

該區(qū)新生代第四紀(jì)地層廣泛分布，巖性以沖積相沉積粘土、砂質(zhì)粘土為主，底部多分布?xì)埰路e碎石、砂礫層。厚度一般在6～18 m。

隱伏地層主要為古生代寒武紀(jì)長清群饅頭組、震旦紀(jì)土門群，饅頭組巖性以頁巖、薄板狀灰?guī)r為特征。震旦紀(jì)土門群巖性以頁巖、薄板灰?guī)r為主。另據(jù)測區(qū)附近鉆孔揭露，局部存在有花崗質(zhì)巖漿巖的分布。區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造發(fā)育以NW向、NWW向?yàn)橹鳎▓D4）。沿北側(cè)公路南側(cè)鉆孔出水量均較好，推測存在隱伏構(gòu)造，地下水接受大氣降水補(bǔ)給后，由南、西南向北、東北方向徑流，受斷裂阻隔具備形成地下水相對富集的條件。為了查明斷裂的位置，尋找裂隙巖溶相對發(fā)育較好地段，借助物探工作進(jìn)行了分析與論證。

圖4　龍山前村T3號孔地質(zhì)剖面示意圖

該區(qū)資料的數(shù)據(jù)處理工作主要由RES2DINV軟件完成，工作中為了盡量減小地表不均勻體及旁側(cè)干擾等因素的影響，電極排列采用溫納裝置（等間距對稱四極剖面裝置），測點(diǎn)點(diǎn)距（電極間距）5 m。A-A′測線由于場地條件所限，電極數(shù)為90個(gè)，最大隔離系數(shù)為26。B-B′及C-C′兩測線為有效增大勘探深度，電極數(shù)為120個(gè)，最大隔離系數(shù)為32。主要電極（測點(diǎn)）坐標(biāo)以GPS定位，點(diǎn)位誤差±5 m。首先在實(shí)測數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上（如突變點(diǎn)剔除、數(shù)據(jù)圓滑及地形改正等），通過剖面二維疊代反演，繪制出電阻率成像剖面。

據(jù)A-A′線反演剖面反映（圖5），擬合模型電阻率在測線方向上延續(xù)較好，同一深度變化較小，總體呈均勻分布。其中，近地表電性層（電阻率11～26.5 Ω·m），基本代表了第四紀(jì)粘土、砂質(zhì)粘土層，厚度一般在8～12 m。隨著深度的增加，電阻率逐漸增大，基本反映出寒武紀(jì)頁巖、薄板狀灰?guī)r的分布。50m深度之下，剖面225～310 m處所顯現(xiàn)的高阻異常，表現(xiàn)出寒武紀(jì)灰?guī)r的存在或增厚。但兩側(cè)電性的緩慢變化，僅能說明所對應(yīng)地層在水平方向上巖性的漸變。由B-B′線反演剖面可見（圖6），淺部電性層（電阻率13.6～35.4 Ω·m），同樣反映為第四紀(jì)粘土、砂質(zhì)粘土層，厚度由南向北逐漸增大。剖面130～195 m處（相對1號電極距離）所突出的高阻異常，由于其分布范圍較小，且在相應(yīng)深度電阻率值最高，更似巖漿巖類地層巖石的反映。其他地段電阻率值一般較低，且在測線方向上具較好的延續(xù)性，表現(xiàn)出寒武紀(jì)頁巖、薄板狀灰?guī)r的分布及穩(wěn)定。據(jù)C-C′線反演剖面反映（圖7），近地表電性層（電阻率9.75～57.2 Ω·m）之下，模型電阻率值在測線方向上變化較大，表現(xiàn)出所對應(yīng)地層在水平方向上的不連續(xù)。剖面0～260 m處（相對1號電極距離）電阻率值相對較低，主要反映出寒武紀(jì)頁巖、薄板狀灰?guī)r的分布。剖面260 m以北地段，深部高阻異常主要反映為寒武紀(jì)灰?guī)r的電性特征。其中，剖面365 m附近，電性層呈“V”型低阻異常，且發(fā)育較深，呈陡立低阻脈狀異常特征，推測為斷層破碎帶發(fā)育。

圖5　龍山前村A-A′測線視電阻率剖面及反演模型電阻率剖面

圖6　龍山前村B-B′測線視電阻率剖面及反演模型電阻率剖面

圖7　龍山前村C-C′測線視電阻率剖面及反演模型電阻率剖面

該孔設(shè)計(jì)孔深200 m，鉆至175 m時(shí)遇泰山巖群花崗巖，取水目的層為震旦紀(jì)土門群薄板灰?guī)r，終孔深度184.72 m，0～17.05 m深度的鉆探口徑為Φ377 mm；17.05～179.82 m為Φ273 m，179.82～184.72m為Φ219 mm。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，33.40～34.4 m，122.6～123.6 m，126.2～128.0 m，143.8～145.0 m裂隙發(fā)育，抽水試驗(yàn)水位降深39.328 m時(shí)，井孔涌水量約360 m3/d，水化學(xué)類型屬硫酸鈉鎂型，通過該次工作解決了周邊約6 000余人的飲用水問題。

3.4沂水縣南環(huán)路北東官莊村T4號孔

東官莊村位于沂水縣城南側(cè)，西距沂河約2 km，河流長年有水，地表水滲漏對地下水具有一定的補(bǔ)給作用。第四系覆蓋層較薄，巖性以粉質(zhì)粘土、砂礫石為主，厚度一般小于5 m。該村西南約2.5 km出露基巖為三山子組白云質(zhì)灰?guī)r，地表見一定的裂隙巖溶發(fā)育。推測孔位下伏地層巖性為炒米店組灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r等。該地處于沂水湯頭斷裂與鄌郚-葛溝斷裂中間，斷裂影響及次生小斷裂較發(fā)育，周邊地層變化較大。村莊東側(cè)發(fā)育一條近SN向斷裂，斷裂東側(cè)地層為白堊紀(jì)王氏組，上部為紫紅色、黃綠色砂頁巖夾砂巖、粉砂巖，中部為黃綠色、紫紅色砂頁巖夾泥灰?guī)r及砂礫巖，下部為砂礫巖夾鮮紅色、紫紅色粉砂巖、礫巖（圖8）。孔隙地下水由北向南徑流，巖溶地下水受構(gòu)造、地層巖性等控制，大致由南向北流動，于城區(qū)開采井附近集中排泄。

圖8　東官莊村T4號孔地質(zhì)剖面示意圖

綜上所述，該區(qū)分布有一定面積的碳酸鹽巖，而斷裂構(gòu)造使含水地層與弱含水層直接接觸，起到了一定的阻水作用，故判定該區(qū)賦存碳酸鹽巖類巖溶裂隙水。布設(shè)了T4號探采結(jié)合孔，該孔成井深度140.10 m，0～4.5 m深度的鉆探口徑為Φ273 mm，4.5～140.0 m為Φ219 mm。取水目的層為三山子組白云質(zhì)灰?guī)r、炒米店組灰?guī)r，經(jīng)鉆探驗(yàn)證，孔深48.9～52.6 m，61.4～65.0 m，85.4～88.5 m裂隙巖溶較為發(fā)育，抽水試驗(yàn)水位降深13.7 m時(shí)，井孔涌水量約276 m3/d，水化學(xué)類型屬重碳酸鈣鎂型，礦化度0.962 g/L，可解決周邊約4 600余人的飲用水問題。

3.5沂水縣院東頭鄉(xiāng)獨(dú)路子村T5號孔

該地處于馬牧池?cái)鄩K凸起單元內(nèi)，地勢較高，交通不便，僅有一條山路與外界聯(lián)系，生活、生產(chǎn)用水非常短缺，一般以收集大氣降水、小流量的泉水為主。地表為風(fēng)化層，厚度小于2.0 m，出露地層為長清群朱砂洞組，地層巖性上部為淺灰色厚層灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r及泥質(zhì)條帶灰?guī)r；中部為磚紅色泥質(zhì)粉砂巖、含礫細(xì)砂巖，下部為底礫巖，地層傾向NE。擬定孔位東側(cè)有元古-太古生代晚期二長花崗斑巖侵入（圖9）。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料分析及現(xiàn)場調(diào)查，該村東西兩側(cè)各發(fā)育一條近SN向斷裂，斷裂性質(zhì)均為正斷層，從而構(gòu)成地壘。大氣降水入滲地下后，大體由西南向東北方向徑流，受侵入巖體阻擋，具備地下水相對富集的條件，因此確定了T5號孔位。

該孔成井深度117.01 m，0～3.0 m深度的鉆探口徑為Φ273 mm，3.0～65.0 m為Φ219 mm，65.0～117.01 m為Φ168 mm。取水目的層為饅頭組灰?guī)r、薄板灰?guī)r，經(jīng)鉆探驗(yàn)證，鉆至約18 m處鉆孔漏水，17.96～20.13 m，55.72～56.68 m處裂隙發(fā)育，見有少量粘土充填，抽水試驗(yàn)水位降深20.56 m時(shí)，井孔涌水量約180 m3/d，水化學(xué)類型屬重碳酸鈣型，礦化度0.548 g/L，可解決全村3 000余人的飲水問題。

3.6 沂水縣院東頭鄉(xiāng)前石門村T6號孔

石門村位于獨(dú)路子村南側(cè)約3 km的山間谷地內(nèi)，沖積物堆積厚度約10 m，西北部有石門水庫，汛期泄洪河道由村北側(cè)彎延經(jīng)過，兩側(cè)山體出露地層為震旦紀(jì)土門群，巖性主要為黃綠色、灰紫色頁巖夾薄層狀或似層狀泥灰?guī)r、底礫巖、灰?guī)r等，西南部山腳處見有小面積的片麻狀中粗料黑云二長花崗巖。周邊小斷裂較為發(fā)育，近SN向展布，據(jù)實(shí)地調(diào)查，南側(cè)山體斷裂兩側(cè)地層分別為饅頭組及二長花崗巖，分析屬阻水?dāng)嗔眩▓D10）。大氣降水沿地形坡度向谷地內(nèi)匯集后入滲地下，上游水庫放水、滲漏也是地下水的一種補(bǔ)給方式。該孔位布設(shè)的依據(jù)為利用斷裂的阻水作用，尋找利用斷裂影響帶內(nèi)地下水，同時(shí)兼故河道拐彎處砂層沉積厚度較大，易于地下水的賦存。

圖9　獨(dú)路子村T5號孔地質(zhì)剖面示意圖

圖10　前石門村T6號孔地質(zhì)剖面示意圖

該孔成井深度150.20 m，0～9.8 m深度的鉆探口徑為Φ325 mm；9.8～150.2 m為Φ219 mm。抽水試驗(yàn)水位降深21.09 m時(shí)，單井涌水量達(dá)到109.44 m3/d，水化學(xué)類型屬重碳酸鈣型，礦化度0.962 g/L，可滿足100余畝農(nóng)田的灌溉用水要求。

3.7沂水縣許家湖西邱村T7號孔

西邱村位于沂河西側(cè)約1.2 km，地勢平坦，第四系大面積分布，厚度10～20 m不等。西側(cè)發(fā)育近NE—SW向斷裂，斷裂西側(cè)出露基巖為奧陶紀(jì)馬家溝群灰?guī)r、白云巖（圖11）。地下水由北向南徑流，補(bǔ)給方式為地下水的側(cè)向徑流、大氣降水入滲、地表水滲漏及農(nóng)田灌溉回滲補(bǔ)給。該孔位的布設(shè)主要是考慮到斷裂的影響。

該孔成井深度107.9 m，0～19.2 m深度的鉆探口徑為Φ325 mm；19.2～107.9 m為Φ219 mm；179.82～184.72 m為Φ219 mm。鉆孔揭露地層：0～15.7m為第四紀(jì)粉質(zhì)粘土及礫石，下部為砂頁巖夾薄板灰?guī)r。36.5～39.5 m，55.5～58.2 m處巖芯破碎，裂隙發(fā)育，見有小溶孔，抽水試驗(yàn)水位降深4.76 m時(shí)，井孔涌水量達(dá)192 m3/d，水化學(xué)類型屬重碳酸鈣鎂型，礦化度0.852 g/L，完全可以滿足約3 200余人的飲用需求。

3.8沂南縣依汶鎮(zhèn)薄板臺村T8號孔

薄板臺村南距依汶鎮(zhèn)約3 km，處于兩座山的溝谷地帶，有利于地下水的匯集，谷地內(nèi)沖溝較為發(fā)育，東汶河流經(jīng)山體南側(cè)，山體走近NE—SW向。出露地層主要為第四紀(jì)、寒武紀(jì)九龍群炒米店組、崮山組，沖溝內(nèi)見有張夏灰?guī)r露頭，沖溝東側(cè)第四紀(jì)巖性頂部為洪積礫石層，下部為沖洪積粘土及砂礫層，西側(cè)巖性以沖積物、洪積為主的黃褐色礫石層及坡積物為主的黃色粉質(zhì)粘土層。炒米店組：上部青灰色竹葉狀灰?guī)r與薄層泥質(zhì)灰?guī)r夾鮞?；?guī)r，中部為青灰色中厚層竹葉狀灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r及數(shù)層紫紅色竹葉狀灰?guī)r，下部為深灰色薄層鮞狀灰?guī)r、薄層泥質(zhì)疙瘩狀灰?guī)r夾竹葉狀灰?guī)r。崮山組：淺灰色薄層泥質(zhì)疙瘩狀灰?guī)r，薄—中厚層竹葉狀灰?guī)r、條帶狀白云質(zhì)灰?guī)r，青灰色灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r，鮞狀條帶狀灰?guī)r，底部夾黃綠色頁巖（圖12）。經(jīng)過村中南部發(fā)育一條近NW—E向斷裂，斷距較大，斷層南側(cè)地層為炒米店組，北側(cè)為饅頭組。

圖11　許家湖村T7號孔地質(zhì)剖面示意圖

圖12　薄板臺村T8號孔地質(zhì)剖面示意圖

沖溝內(nèi)張夏灰?guī)r裂隙、節(jié)理較發(fā)育，多呈NW—SE向，大氣降水沿地形由兩邊向溝內(nèi)匯集，通過節(jié)理、裂隙補(bǔ)給地下水，具備一定的富水條件，故在村南側(cè)布設(shè)了T8號孔。設(shè)計(jì)孔深100 m，實(shí)際成井深度103.8 m，0～6.04 m深度的鉆探口徑為Φ325 mm；6.04～103.8 m為Φ219 mm。取水目的層為張夏組灰?guī)r，經(jīng)鉆探揭露，孔深9.5～11.5 m，47.5～50.5 m裂隙巖溶較為發(fā)育，抽水試驗(yàn)水位降深6.16 m時(shí)，井孔涌水量約600 m3/d，水化學(xué)類型屬硫酸鈣型，礦化度0.584 g/L，可以滿足約10 000余人的飲水需求。

4　結(jié)語

在北方山區(qū)，控制地下水賦存的因素是多種多樣的，其主要影響因素為地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地形地貌、裂隙巖溶發(fā)育程度、充填情況等［6-7］。地層巖性決定了巖石的含水與不含水的本質(zhì)，是控制地下水存在的基礎(chǔ)。地質(zhì)構(gòu)造控制著地下水的運(yùn)動和賦存條件，它可以溝通或者阻隔不同地層中地下水的水力聯(lián)系，改變地下水的流向，使弱透水地層中能賦存較多的地下水。地形地貌是影響地下水補(bǔ)給及運(yùn)動最主要的因素，與其他有關(guān)因素共同制約著地下水的補(bǔ)給面積、補(bǔ)給條件、運(yùn)動方向及排泄地段［8］。

在山區(qū)，沉積巖地層產(chǎn)狀對下水賦存有著極大的影響，地下水多為沿層位由高向低處流動，一般情況下順傾向山坡一面地形較平緩，逆傾向一面山坡較陡，順傾向一面山坡往往地下水較豐富，而逆傾向山坡一面則不利于地下水的補(bǔ)給和儲存。但若逆傾向山坡一面存在阻水?dāng)嗔?、巖層時(shí)則也可能會形成較好的儲水條件。

在可溶性地層分布地段，巖石的易溶性及所處層位對地下水的富集有著一定的影響。常見的富水性最好的可溶性巖石，多為溶蝕成蜂窩狀的可溶性巖石，其化學(xué)成分并非都是較純的石灰?guī)r，主要因?yàn)檫@些巖石原始結(jié)構(gòu)存在孔隙，化學(xué)成分且不均勻，地下水則易通過并溶蝕成蜂窩狀，成為地下水良好的通道及儲水空間，形成具有重要供水意義的含水層。如奧陶紀(jì)馬家溝群泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r及寒武紀(jì)長清群朱砂洞組灰?guī)r，這種易溶蝕成蜂窩狀的巖石在地表出露時(shí)，往往都可見到很多小孔洞［9］。

在無斷裂構(gòu)造分布的地區(qū)，研究裂隙的發(fā)育規(guī)律是非常重要的，裂隙一般有成巖裂隙、構(gòu)造裂隙及外動力影響下產(chǎn)生的裂隙。區(qū)內(nèi)裂隙主要是構(gòu)造和外動力作用下產(chǎn)生的裂隙。外動力產(chǎn)生的裂隙多發(fā)育在近地表淺部，巖溶裂隙則是由于地下水在可溶性巖石裂隙中流動，溶蝕巖石后改造了原來的裂隙而形成的，構(gòu)造裂隙的發(fā)育總的來說是受區(qū)域構(gòu)造體系所控制，在巖性不同的地段，所產(chǎn)生的裂隙的長度、寬度、密度和深度均有差異，即便是同一巖性，由于空間位置的不同及所處的同一構(gòu)造的位置不同，裂隙發(fā)育程度亦不相同，從而造成了巖石富水程度的不一致。另外風(fēng)化裂隙的深度一般小于50 m，與構(gòu)造有關(guān)的裂隙和巖溶裂隙發(fā)育的深度一般小于400 m。

裂隙、斷裂破碎帶內(nèi)充填物的存在對地下水的賦存影響也較大，一般多為泥質(zhì)充填和化學(xué)充填，化學(xué)充填物多為方解石、石膏等，泥質(zhì)充填物則以紅色粘土為主。該次施的的沂水縣夏蔚鎮(zhèn)西山村T2鉆孔孔深201.2 m，在孔深74～77 m，182～187 m裂隙溶蝕強(qiáng)烈，但泥質(zhì)、方解石充填較重，終孔后抽水試驗(yàn)涌水量為170 m3/d時(shí)，水位降深達(dá)32 m；后經(jīng)鹽酸洗井再次進(jìn)行抽水試驗(yàn)，當(dāng)水位降深為2.315 m時(shí)，涌水量已達(dá)到250 m3/d。

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Occurrence Regularity of Groundwater Exploration and Drilling Well Location in Water Deficient Area in Yimeng Mountain Area

JIA Dewang，ZHAO Qingling
（Lunan Geo-engineering Exploration Institute，Shandong Yanzhou 272100，China）

Yimeng mountain area is water deficient area in Shandong province.Due to its complicated geological conditions，water exploration is very difficult in this area.Through analyzing meteorology and hydrology，lithological characteristics，geological structure and landform，structures and water abundance of aquifer in different sections have been primarily identified.Combining with comprehensive exploration methods，such as hydrogeological survey，geophysical prospecting and drilling，eight exploration and extraction holes have been successfully drilled which could meet not only the drinking need of 30000 residents，but also meet the irrigation demand of 300 mu land.Great economic and social benefit have been achieved.It will provide successful experiences for instructing further exploration of water in water-deficient area.

Water exploration and drilling well location；Yimeng area；water deficient area

P641.6

B

2015-07-15；

2015-08-05；編輯：曹麗麗

沂蒙缺水地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（魯國土資［2008］410號）

賈德旺（1971—），男，山東臨清人，高級工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)研究工作；Email：jiadewang123@163.com