青海省高原巖溶地區(qū)逆斷層兩盤地下水開采規(guī)律①

才培多杰

（三江源國家公園瀾滄江源園區(qū)國家公園管理委員會(huì) 青海玉樹815399）

巖溶地區(qū)地下水資源直接關(guān)系到地方居民的生產(chǎn)與生活，但開采一直存在困難，是當(dāng)前巖溶水文地質(zhì)學(xué)的難題之一。青海省高原地區(qū)存在大量巖溶區(qū)域，特別是古巖溶較多，多形成于土下環(huán)境，為覆蓋型巖溶剝落地表而成。因此，有必要研究該地質(zhì)狀況下地下水開采相關(guān)技術(shù)。

1 青海省高原地區(qū)逆斷層兩盤地下水狀況

青海省部分高原地區(qū)屬古巖溶地質(zhì)，其石林巖墻在不同程度上呈現(xiàn)光滑圓潤巖面，這一形態(tài)的形成與土下作用有關(guān)。在高原地區(qū)逆斷層巖基部裂隙位置，由于寒凍風(fēng)的作用，形成了大量灰?guī)r碎屑，比較常見的為紅色風(fēng)化殼殘余。從殘留的安多北山山頂夷平面可看出紅色風(fēng)化殼成因與現(xiàn)代環(huán)境并不吻合，在其他區(qū)域，覆蓋型巖溶較多，但并非出現(xiàn)在山頂，而是出現(xiàn)在山頂外圍比頂面略低的山坡上。

歷年來，青海省高原地區(qū)由于極端氣候頻發(fā)，許多地表干涸，河流干旱缺水、斷流，地下水成為青海大部分地區(qū)的主要水源，因此，有必要深入研究逆斷層兩盤（上下盤）地下水的開采規(guī)律及相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)。

巖溶地下水是中國西南地區(qū)分布最為廣泛、最具供水意義的地下水類型，青海以巖溶地下水作為主要水源。青海高原巖溶地區(qū)河谷深切，大部分地下水埋深較大且徑流集中，地下水分布廣泛。由于儲(chǔ)存空間分布和相互連通的高度不均勻特性，給巖溶地下水的開采工作帶來了極大困難。目前，青海巖溶地區(qū)地下水打井成功率普遍較低，不超過50%，這也有了“隔墻不打井”的說法，說明巖溶地區(qū)地下水打井必須做到謹(jǐn)小慎微。多年研究也發(fā)現(xiàn)了逆斷層這一常見地質(zhì)構(gòu)造形式中存在“攔水壩”作用，即補(bǔ)給徑流區(qū)域地下水含水介質(zhì)可充當(dāng)“地下水庫”。因此，選取逆斷層上下兩層進(jìn)行地下水取水。

2 青海高原地區(qū)逆斷層兩盤地下水的開采案例

2.1 逆斷層上盤地下水開采案例分析

2.1.1 地質(zhì)水文條件

青海高原地區(qū)逆斷層兩翼部位置存在巖溶谷地地帶，是由侵蝕溶蝕作用所形成的，整體地帶寬度最大達(dá)到1 500m，與兩側(cè)山體高差約100m。谷地中土層厚度為1～5m，與逆斷層走向基本一致。根據(jù)前期勘察結(jié)果得知，逆斷層上盤地下水富集，且逆斷層本身的扭轉(zhuǎn)性特征，傾角最大達(dá)到80°，傾向315°，兩側(cè)向中間擠壓，應(yīng)力集中釋放。

逆斷層上盤巖溶地下水自北向西在側(cè)面山體向鉆孔位置谷地徑流排泄，形成了逆斷層西北位置山體大面積的巖溶補(bǔ)給區(qū)，該區(qū)擁有較好地匯水條件，匯水面積最大達(dá)到8 km2。逆斷層核部緊密，擁有阻水條帶，將河谷水力與巖溶地下水聯(lián)系起來，形成了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的地下水系統(tǒng)。在此條件下進(jìn)行多處地下水挖掘，發(fā)現(xiàn)水位埋深為1.0～1.3m，可見逆斷層上盤地下水水位埋深并不大，在構(gòu)造應(yīng)力作用下發(fā)生了形變破碎，整體來看，巖石透水性良好，地下水聯(lián)系緊密，含水均勻，有利于開采地下水。

2.1.2 逆斷層上盤地下水開采試驗(yàn)

由于逆斷層具有“攔水壩”作用，補(bǔ)給側(cè)徑流區(qū)域地下水含水地質(zhì)可充當(dāng)“地下水庫”，采用鉆井配合抽水進(jìn)行取水試驗(yàn)。在試驗(yàn)中，首先根據(jù)穩(wěn)定出水量計(jì)算地下水水井降深與滲透系數(shù)。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，逆斷層穩(wěn)定出水量與滲透系數(shù)表現(xiàn)偏大，水文地質(zhì)與物探結(jié)果表現(xiàn)一致。因此，在逆斷層上盤成井可有效解決當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬎畣栴}。而且借助逆斷層的“攔水壩”作用，實(shí)現(xiàn)從西北側(cè)補(bǔ)給徑流區(qū)域地下水含水層，構(gòu)建地下水庫。

2.2 逆斷層下盤地下水開采案例分析

2.2.1 地質(zhì)水文條件

青海省高原地區(qū)背斜翼部位置也存在大量的巖溶谷地地帶，谷地寬度約300m，與兩側(cè)山體高差約150m。谷地土層厚度為1.00～10.00m，谷地由南向北分布，形成了幾條與背斜軸走向一致的斷裂帶，主要沿75°方向形成斷裂層，其斷層角礫巖磨圓狀態(tài)良好，可判斷為壓扭性逆斷層。

逆斷層下盤巖溶地下水相對(duì)集中，擁有地下水徑流區(qū)，沿背斜軸走向由南向北形成張扭性斷層，具有導(dǎo)水功能，且?guī)r溶發(fā)育的溶洞與裂隙也為地下水賦存提供了空間。在南北向斷層影響，含水集中，地下水連通性與水力聯(lián)系都表現(xiàn)良好。

2.2.2 逆斷層下盤地下水開采試驗(yàn)

分析當(dāng)?shù)啬鏀鄬酉卤P地下水開采實(shí)踐，逆斷層下盤地下水水位埋深約13.0m，可判斷附近地下水水位埋深不大。抽水試驗(yàn)結(jié)果顯示，鉆井水位約為19.7m，鉆井最大出水量約1m3/d，不具備良好供水價(jià)值，也無法成井。根據(jù)開采過程發(fā)現(xiàn)，逆斷層下盤65m 以下才是巖芯相對(duì)完整的灰?guī)r層，而成井找水失敗的主要原因是逆斷層下盤深部位置已產(chǎn)生了嚴(yán)重的扭曲形變，鉆井進(jìn)入地下水水位約5m 深度時(shí)，逆斷層核部及下盤的巖石透水性均較差，逆斷層攔水壩作用并沒有利于地下水開采工作，而是直接切斷了“壩上”與“壩下”的水力聯(lián)系，直接導(dǎo)致鉆井出水量變小。

青海高原地區(qū)逆斷層下盤的水文地質(zhì)物探過程中，地球物理勘探主要采用對(duì)稱三極測(cè)量深剖曲面線的做法，希望從不同點(diǎn)位范圍發(fā)現(xiàn)低阻“U”型異常問題，物探異常深度達(dá)180m 以上。根據(jù)選擇的實(shí)際測(cè)點(diǎn)進(jìn)行施工鉆探，形成干孔，其主要原因是逆斷層泥質(zhì)填充不到位，造成低阻異常。而井位判斷錯(cuò)誤，也是逆斷層下盤成井找水失敗的主要原因之一［1]。

3 青海省高原地區(qū)逆斷層兩盤地下水開采注意事項(xiàng)

首先，明確逆斷層上、下匯水面積，保證地下水自遠(yuǎn)而近徑流排泄，確保在逆斷層上盤可成井找水，且逆斷層上盤成井找水需要做到謹(jǐn)小慎微，具體分析水文地質(zhì)條件，避免出現(xiàn)干孔情況。

其次，受高原巖溶地質(zhì)構(gòu)造影響，青海高原地區(qū)逆斷層形成了相對(duì)封閉的巖溶水系統(tǒng)。由于巖溶谷地地形相對(duì)平坦、開闊，大型X節(jié)理與配置斷裂發(fā)育明顯，在查明地下水徑流走向與流量的基礎(chǔ)上，可布孔開采地下水。

再次，在高原斜坡深切峽谷位置存在發(fā)育良好、地下水資源集中的單枝狀地地下河，主要在地下河道中徑流。如果采用鉆探方式可開采大量地下水，但實(shí)際操作難度較大，成功率極低，這也是青海省高原地區(qū)逆斷層下盤無法成井找水成功的主要原因。

最后，要以逆斷層上、下盤水文地質(zhì)條件作為主要分析依據(jù)，綜合地下水含水層的基本巖性、構(gòu)造、水位高度、補(bǔ)給程度、徑流以及排泄等條件，分析當(dāng)?shù)爻删宜挠欣麠l件與不利條件，為選擇正確地下水井位，把握開采規(guī)律，成功抽取地下水創(chuàng)造有利條件［2]。

4 青海省高原地區(qū)逆斷層兩盤地下水開采技術(shù)要點(diǎn)

作為一種常見的地質(zhì)構(gòu)造形式，有必要分析逆斷層的水文地質(zhì)狀況，合理運(yùn)用“攔水壩”作用，為徑流區(qū)提供地下水補(bǔ)給，構(gòu)建地下水庫，助力地下水成井找水工作進(jìn)程。

由于青海逆斷層核部位置礫巖擠壓明顯，整體構(gòu)造結(jié)構(gòu)緊密，具有阻水條帶作用，因此，有必要切斷兩側(cè)地下水水力聯(lián)系，切斷與深切地表河間的水力聯(lián)系，為成井找水創(chuàng)造有利條件。

逆斷層上盤位置存在碳酸鹽分布區(qū)，明確次生裂隙發(fā)育狀況，可為巖溶發(fā)育提供了便利條件。地下水匯水面積較大，逆斷層徑流排泄順暢，因此，逆斷層上盤就成為了成井找水的有利部位。

逆斷層上盤位置存在富水區(qū)，其巖溶核部存在明確的弱透水區(qū)和不透水區(qū)，因此，巖溶區(qū)成井找水時(shí)，首先需明確巖溶區(qū)構(gòu)造，做好水文地質(zhì)條件分析相關(guān)工作，保證目標(biāo)層位有效定位，提高上盤成井找水效率。

下盤成井找水需要在明確水文地質(zhì)條件基礎(chǔ)上，避免成井找水逆斷層下盤開采偏離核部位置，并對(duì)下盤地下水的埋深深度進(jìn)行精確分析測(cè)量，提高下盤找水效率與質(zhì)量［3]。

5 結(jié)語

青海省高原地區(qū)存在古巖溶地質(zhì)，其逆斷層的上、下盤水文地質(zhì)狀況復(fù)雜，因此，地下水成井找水存在一定困難的，需要結(jié)合相關(guān)技術(shù)，分析成井找水經(jīng)驗(yàn)，了解地下水開采規(guī)律，開展地下水開采工作，提高當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活品質(zhì)。