粵北巖溶石山高臺地區(qū)找水的水文地質(zhì)條件分析

楊少鋒

(廣東省水文地質(zhì)大隊(duì)，廣東 廣州 510510)

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粵北巖溶石山高臺地區(qū)找水的水文地質(zhì)條件分析

楊少鋒

(廣東省水文地質(zhì)大隊(duì)，廣東 廣州 510510)

紅云臺地的地下水主要為基巖裂隙水，主要富集于白云質(zhì)灰?guī)r的溶隙、裂隙中。在一般石灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r地層中，富水性、透水性較差。在通透性較好的溶洞、落水洞、地下河中，因其徑流速度較快，出水量大多不穩(wěn)定，旱季甚至干涸，受氣候、季節(jié)性變化影響明顯，不能選為供水水源的開采方向。紅云臺地的地下水開采，必須選在地質(zhì)條件、地形地貌自然配合的地段進(jìn)行。在選擇地下水開采井點(diǎn)前，必須做好物探調(diào)查、地面水文地質(zhì)調(diào)查工作，為開采定點(diǎn)提供充足的依據(jù)。

找水的背景及意義；臺地的水文地質(zhì)條件；水文地質(zhì)鉆探

乳源縣大橋鎮(zhèn)紅云中學(xué)位于大橋鎮(zhèn)北西約10 km，學(xué)校占地約4萬 m2，教職員工及學(xué)生約600人。紅云中學(xué)地處典型巖溶石山地區(qū)，地處歷史性干旱缺水最嚴(yán)重的區(qū)域，大部分地段地表巖石裸露,土地資源貧乏，地表水資源短缺,普遍呈干旱缺水狀態(tài)，生活用水主要取自附近的山泉水。在干旱季節(jié)，泉水流量較小甚至干涸。目前，紅云中學(xué)大約只能引用45 m3/d水，不能滿足學(xué)校生活用水的需要，學(xué)校面臨停學(xué)聽課難題。

2009年12月26日至2010年2月15日粵北巖溶石山地區(qū)地下水勘查與監(jiān)測項(xiàng)目部在該學(xué)校附近施工了一口井，孔號鉆孔ZK201，該井的允許抽水量為163.63 T/d，單位涌水量0.881 L/s·m。按100 L/d人計(jì)算，可滿足紅云中學(xué)約1 500人的生活用水。取樣送檢結(jié)果，井水符合二級飲用水標(biāo)準(zhǔn)。解決了紅云中學(xué)全體師生飲水缺水難問題，是一項(xiàng)具有重大的民生工程。

1 臺地的水文地質(zhì)條件

1.1 地形地貌及水文

紅云中學(xué)所屬范圍的地貌類型為裸露型巖溶峰叢低山地形，峰叢與谷地呈南北向帶狀相間分布，山峰高程一般為840～890 m，谷地高程一般為725～766 m。山峰基巖大多裸露，植被很少，石漠化現(xiàn)象嚴(yán)重。紅云谷地屬于低山臺地邊緣的大型谷地，地勢不平，由北西部向南東傾斜。谷地內(nèi)地表水、地下水均向東面緊臨的大橋深谷快速排泄，匯入南水河水系。紅云傾斜谷地極不易存水，受氣候、季節(jié)變化影響極其明顯，只在局部地段富集相對穩(wěn)定的基巖裂隙水。

1.2 地層巖性

1.2.1 泥盆系上統(tǒng)

長來組+大賽壩組(DCcl+Cds)：上部為灰黑色中厚層狀灰?guī)r夾黃綠色鈣質(zhì)泥巖，下部為灰黑色灰?guī)r及鈣質(zhì)泥巖夾泥灰?guī)r，厚度214～569 m。

1.2.2 石炭系下統(tǒng)

(1)石磴子組(Cs)：為深灰色、灰黑色灰?guī)r為主，夾厚薄不等的炭質(zhì)灰?guī)r，局部地段白云質(zhì)灰?guī)r發(fā)育，厚度254～373 m。

(2)測水組(Cc)：上部為白色石英砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖夾煤層；下部為灰黑色鈣質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖夾泥灰?guī)r，中部常見含礫石英砂巖標(biāo)志層，厚度103～303 m。

(3)第四系全新統(tǒng)沖積層(Qdw)分布于谷地，巖性為淺黃色粘土夾灰黑色淤泥質(zhì)粘土，厚0～2.00 m。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造上位于區(qū)域上的南北向紅云—云巖向斜的中部，其西約500 m有一條南北向的規(guī)模較大的逆掩斷層通過，東面2 km處有2條小斷層。

1.4 地下水類型

(1)潛水及上層滯水：主要埋藏于第四系全新統(tǒng)沖積層中，受季節(jié)、氣候影響明顯。部分補(bǔ)給巖溶裂隙溶洞水。

(2)碳酸鹽巖裂隙溶洞水及碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水。其地層為長來組+大賽壩組(DCcl+Cds)，石磴子組Cs。巖溶發(fā)育程度及富水性的順序?yàn)镃s、 DCcl+Cds，其余由中等～貧乏。

(3)層狀碎屑巖裂隙水及層狀碎屑巖夾碳酸鹽巖溶洞裂隙水。其地層為石炭系下統(tǒng)測水組，富水性貧乏～極貧乏，常呈隔水層巖帶分布，使各碳酸鹽巖裂隙溶洞水及碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水兩種類型的各含水巖帶之間無水力聯(lián)系或水力聯(lián)系不密切。

2 水文地質(zhì)鉆探

2.1 鉆孔水文地質(zhì)簡介

2009年11月，粵北巖溶石山地區(qū)地下水勘查監(jiān)測項(xiàng)目部針對中學(xué)周圍地段進(jìn)行了物探測試，通過物探曲線解譯，確定了鉆孔ZK201的位置。

2009年11月20日，項(xiàng)目部安排300型鉆機(jī)一臺，進(jìn)行場地鉆探施工。鉆探工作自11月21日開始，至11月28日結(jié)束。鉆探孔深60.10 m。2010年01月25日，根據(jù)項(xiàng)目部要求，對鉆孔加深，至01月26日，終孔孔深75.86 m。野外技術(shù)人員對鉆探巖芯進(jìn)行了編錄及拍照。

鉆孔ZK201位于紅云中學(xué)校園內(nèi)生活區(qū)，其北東及東面各有一座灰?guī)r石山，是一小型向斜的兩翼。西面約500 m遠(yuǎn)處為一南北走向山體。三座山體形成兩條沖溝，鉆孔位于兩條沖溝的匯合處，是較理想的匯水地。校園內(nèi)及其周圍基巖大多裸露，第四系覆蓋層厚度較小，一般在0～1.0 m。地面出露的巖石，均為石炭系石磴子組(Cs)灰?guī)r，巖面大多呈刀砍狀，裂隙、溶隙較發(fā)育，有利于基巖裂隙水的富集。沖溝地勢由北向南走低，鉆孔位上下游均有淺層泉水及地表水向南面低處流走，水量受季節(jié)及氣候變化影響明顯，總水量約在3～10 L/s。在紅云中學(xué)北東向約1.5km遠(yuǎn)處，有一條地下河。地下河起始于上坑村西南300 m處，由北西流向南東。串珠狀分布3個(gè)落水洞，至柯樹下流出地面。由于該地下河坡度較陡，流程較短，只是季節(jié)性有水，旱季時(shí)一般斷流。

鉆孔ZK201孔深75.86 m，除上部0.60 m為人工填土層外，向下均為石炭系下統(tǒng)石磴子組Cs灰?guī)r地層，其中17.60～18.80 m、40.00～45.40 m為碳質(zhì)灰?guī)r。巖芯采取率較高，一般達(dá)到80%～95%。其中30.90～32.10 m、33.30～35.70 m、37.60～40.00 m見有多處溶蝕溝痕，鐵染強(qiáng)烈。45.40～47.50 m有溶孔及溶隙，溶蝕面垂直狀，有黃色粘性土充填痕跡。溶孔直徑約5～10 mm，溶隙寬度約5～8 mm，巖芯中心劈開成兩半，裂面有鐵染。61.97～62.10 m有裂隙面，傾角45度，有黃色粘性土充填痕跡，裂隙寬度約為1 cm，裂隙面有鐵染。65.50 m處有裂隙發(fā)育，鐵染強(qiáng)烈，巖芯也較破碎。66.66～67.00 m裂隙面有鐵染，有水蝕痕跡，有黃色粘性土充填，裂隙面傾角約45度。71.50～71.80 m巖芯較破碎，裂隙面有鐵染。73.50 m以下裂隙不發(fā)育。30.90～62.00 m段裂隙發(fā)育，有多處水溶蝕痕跡及粘性土充填痕跡，是本孔主要出水段。

2.2 鉆孔結(jié)構(gòu)詳細(xì)說明

鉆孔結(jié)構(gòu)：0.00～3.35 m為Φ170 mm，3.35～4.05 m為Φ150 mm，4.05～31.35 m為Φ130 mm，31.35 m至孔底為Φ110 mm。

井管結(jié)構(gòu)：孔口管為Φ168 mm管，總長3.20 m。Φ146管總長3.00 m。Φ127管總長31.65 m，高出地面0.30 m。31.35 m以下為裸孔。

3 水量水質(zhì)評價(jià)

從2009年12月26日起，經(jīng)過較長時(shí)間的試抽及管井內(nèi)結(jié)構(gòu)的的調(diào)整，至2010年2月2日完成抽水試驗(yàn)。初始(靜止)水位為2.35 m ，穩(wěn)定水位為4.50 m，水位降深2.15 m，三角堰觀測水頭高為7.1 cm，鉆孔涌水量Q=1.894 L/s，合163.63 T/d。單位涌水量q=0.881 L/s·m。從抽水試驗(yàn)結(jié)果分析，井水主要為巖溶裂隙水，水質(zhì)清，流量穩(wěn)定，水量可滿足紅云中學(xué)約1 500人的生活用水。水樣送檢結(jié)果，按照城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GJ3020-93)和國標(biāo)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)來判定。其中Fe含量達(dá)0.468 mg/L，超出≤0.3 mg/L的一級飲用水標(biāo)準(zhǔn)，符合≤0.5 mg/L的二級飲用水標(biāo)準(zhǔn)。其余指標(biāo)均符合一級飲用水標(biāo)準(zhǔn)，綜合判定該管井水符合二級飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

ZK201在深度31.35 m以上已用套管封閉，主要抽取的是31.35～75.86 m位置的深層基巖裂隙水。31.35～40.00 m溶蝕現(xiàn)象明顯，裂隙較發(fā)育，含水性較好，是本孔的主要出水段之一。45.40～64.34 m有較明顯的角礫狀灰?guī)r的重固結(jié)現(xiàn)象，溶隙、裂隙發(fā)育，水蝕痕跡明顯，其富水性、含水性較好，也是本孔主要的出水段。

上述出水段的溶隙、裂隙中，由于明顯有黃色含砂粘性土充填，且充填時(shí)代久遠(yuǎn)，導(dǎo)致抽水時(shí)容易出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。尤其在增大抽水量的時(shí)候，較多粘性土夾雜砂粒從裂隙中進(jìn)入井孔，容易導(dǎo)致井孔淤塞、水泵堵塞。故必須嚴(yán)格控制抽水水位及水量，保證井孔的正常出水。

根據(jù)ZK201鉆探施工及抽水試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合周圍地段水文地質(zhì)調(diào)查資料來分析，紅云臺地的地下水主要為基巖裂隙水，主要富集于白云質(zhì)灰?guī)r的溶隙、裂隙中。在一般石灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r地層中，富水性、透水性較差。在通透性較好的溶洞、落水洞、地下河中，因其徑流速度較快，出水量大多不穩(wěn)定，旱季甚至干涸，受氣候、季節(jié)性變化影響明顯，不能選為供水水源的開采方向。紅云臺地的地下水開采，必須選在地質(zhì)條件、地形地貌自然配合的地段進(jìn)行。在選擇地下水開采井點(diǎn)前，必須做好物探調(diào)查、地面水文地質(zhì)調(diào)查工作，為開采定點(diǎn)提供充足的依據(jù)。

2016-10-31

楊少鋒(1971-)，男，廣東河源人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)方面工作。

P641.7

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1004-1184(2017)02-0068-02