江華縣稀土礦區(qū)一期水文地質(zhì)調(diào)查分析

魏永星

（湖南大學(xué)設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

1 水文地質(zhì)試驗

為查明評價區(qū)的地下水特征及地下水水質(zhì)情況，本次水文地質(zhì)調(diào)查工作根據(jù)稀土礦區(qū)不同區(qū)塊及各河流流向，在各礦段所處山脈的山腳、峽谷及河流的上、下游布置鉆孔，選取其中部分鉆孔，進(jìn)行了一系列的水文地質(zhì)試驗。具體水文地質(zhì)試驗及結(jié)果如下。

1.1 抽水試驗

本次抽水試驗為單孔非完整井抽水試驗，按潛水含水層考慮。進(jìn)水段孔徑130mm，孔壁直接進(jìn)水。按《水利水電工程鉆孔抽水試驗規(guī)程》（SL 320-2005）有關(guān)計算公式：

計算得到各地層的滲透系數(shù)結(jié)果為：Qal漂石⑤層 1.57×10-2～ 2.40×10-2m/s；Qel礫 質(zhì) 粘 性 土 ⑥ 層4.81×10-4～ 7.68×10-4m/s；r5強(qiáng) 風(fēng) 化 花 崗 巖 ⑦ 層1.14×10-3～ 3.08×10-3m/s。

1.2 壓水試驗

為了解天然狀態(tài)下，研究區(qū)巖石裂隙發(fā)育及張開程度，同時估算巖石滲透性能，本次研究工作在部分鉆孔進(jìn)行壓水試驗。試驗按《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》（SL31-2003）有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，相關(guān)參數(shù)計算下列公式計算：

本次研究工作完成多段次壓水試驗，測得各地層的透水率為：r5中風(fēng)化花崗巖⑧層2.20×～3.76Lu，屬弱透水；r5微風(fēng)化花崗巖⑨層2.20×～3.76Lu，屬微透水。

1.3 注水試驗

本次注水試驗采用試坑單環(huán)注水試驗方法，按《水利水電工程注水試驗規(guī)程（SL 345-2007）》有關(guān)計算公式：

計算得到各地層的滲透系數(shù)結(jié)果為Qdl粉質(zhì)粘土（含礫）④層4.76×10-5～ 3.70×10-4；斷層破碎帶 斷層泥2.58×10-6～ 3.49×10-6。

2 地下水系統(tǒng)

江華縣稀土礦區(qū)一期工程范圍及周邊主要的河流為春頭源、扎頭源及嚴(yán)加河，其基本特點(diǎn)如下表1。

表1 礦區(qū)河流基本情況表

以上河流徑流及補(bǔ)給范圍詳見“江華縣稀土礦區(qū)地下水系統(tǒng)分區(qū)圖”。其所處地下水系統(tǒng)分屬于西河地下水系統(tǒng)及富江地下水系統(tǒng)的次一級地下水子系統(tǒng)。礦區(qū)地下水系統(tǒng)以阻水?dāng)鄬覨7為界，F(xiàn)7斷層以東為春頭源地下水系統(tǒng)，屬西河地下水系統(tǒng)的南部子系統(tǒng)（包括扎頭源、春頭源、紅花源、羅家溪等地下水系統(tǒng)）；F7斷層以西為嚴(yán)家河地下水系統(tǒng)，屬富江地下水系統(tǒng)的子系統(tǒng)。

春頭源地下水系統(tǒng)：該地下水系統(tǒng)受地形控制，南高北低，地下水向北運(yùn)移。主要含水巖組為第四系坡殘積層及花崗巖強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化帶，其底部邊界為微風(fēng)化花崗巖，其西部以F7斷層為界，南部以姑婆山-野雞凹等山脈沿省界為分水嶺，東部以流車源西側(cè)的馬鞍山為分水嶺，北東部以相公嶺山脈為分水嶺，北部以不同巖性交界面為透水邊界。

嚴(yán)家河地下水系統(tǒng)：該地下水系統(tǒng)受地形控制，南高北低，地下水向北運(yùn)移。主要含水巖組為第四系坡殘積層及花崗巖強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化帶，其底部邊界為微風(fēng)化花崗巖，其東部以F7斷層為界，西、南部以姑婆山-金子嶺-船嶺腳為界，北部以不同巖性交界面為透水邊界。具體分布見下圖。

圖1 江華縣稀土礦區(qū)地下水系統(tǒng)分區(qū)圖

3 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄

3.1 春頭源地下水系統(tǒng)

春頭源地下水系統(tǒng)主要含水巖組為第四系坡殘積層及花崗巖強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化帶，其底部邊界為微風(fēng)化花崗巖。

（1）補(bǔ)給：礦區(qū)及周邊補(bǔ)給源主要為大氣降水。大氣降水的入滲量除取決于降雨量、降雨頻率和形式外，還取決于含水層的巖性和厚度。春頭源地下水系統(tǒng)花崗巖殘積土及強(qiáng)風(fēng)化，厚數(shù)米～數(shù)十米，滲透性一般，降雨面積為73.4km2，按水量中等考慮，滲入系數(shù)為0.14（數(shù)據(jù)來源為區(qū)域水文地質(zhì)普查報告江永幅G-49-（28））。

（2）逕流：花崗巖殘積土、強(qiáng)風(fēng)化滲透性一般，大約為0.5m/日～1.0m/日，中風(fēng)化的花崗巖裂隙較發(fā)育，為弱透水層，因此，逕流速度慢，強(qiáng)度弱。

（3）排泄：部分地下水在斜坡或谷底以下降泉的形式排泄于地表，匯入河流中，部分通過北部透水邊界滲流進(jìn)入與之相鄰的石灰?guī)r溶蝕通道中，總體向北徑流。

3.2 嚴(yán)家河地下水系統(tǒng)

嚴(yán)家河地下水系統(tǒng)主要含水巖組為第四系坡殘積層及花崗巖強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化帶，其底部邊界為微風(fēng)化花崗巖。

（1）補(bǔ)給：礦區(qū)及周邊補(bǔ)給源主要為大氣降水。嚴(yán)家河花崗巖區(qū)花崗巖殘積土及強(qiáng)風(fēng)化，厚數(shù)米～數(shù)十米，滲透性一般，降雨面積為19.4km2，按水量中等考慮，滲入系數(shù)為0.14（數(shù)據(jù)來源為區(qū)域水文地質(zhì)普查報告江永幅G-49-（28））。

（2）逕流：花崗巖殘積土、強(qiáng)風(fēng)化滲透性一般，大約為0.5m/日～1.0m/日，中風(fēng)化的花崗巖裂隙較發(fā)育，為弱透水層，因此，逕流速度慢，強(qiáng)度弱。

（3）排泄：部分地下水在斜坡或谷底以下降泉的形式排泄于地表，匯入嚴(yán)家河中，部分通過北部透水邊界滲流進(jìn)入與之相鄰的石灰?guī)r溶蝕通道中，總體向西徑流。

4 礦區(qū)及周邊地下水動儲量分析

礦區(qū)及周邊多年平均降水量（m），采用Z=1.599m（數(shù)據(jù)來源于《姑婆山稀土礦區(qū)詳細(xì)普查地質(zhì)報告》1968-1985年河路口氣象站數(shù)值及2002-2011年江華縣氣象站數(shù)值共26年均值）。

（1）礦區(qū)春頭源地下水子系統(tǒng)，地下水流系統(tǒng)面積為F=73.4km2(由礦區(qū)春頭源地下水系統(tǒng)東南西北部邊界圍成)。根據(jù)地表入滲條件，參照區(qū)域水文地質(zhì)資料，地表入滲系數(shù)采用α=0.14（數(shù)據(jù)來源于區(qū)域水文地質(zhì)普查報告江永幅G-49-(28)）。

參照《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027-2001），按大氣降水滲入法計算公式，計算地下水動儲量如下：

（2）礦區(qū)嚴(yán)家河地下水子系統(tǒng)，地下水流系統(tǒng)面積為F=19.4km（2由礦區(qū)嚴(yán)家河地下水系統(tǒng)東南西北部邊界圍成）。根據(jù)地表入滲條件，參照區(qū)域水文地質(zhì)資料，地表入滲系數(shù)采用α=0.14（數(shù)據(jù)來源于區(qū)域水文地質(zhì)普查報告江永幅G-49-（28））。

參照《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027-2001），按大氣降水滲入法計算公式，計算地下水動儲量如下：

該地下水系統(tǒng)地下水動儲量年平均為Q=Q2+Q2=56915.64（m3/d）。