【摘要】高山巖溶地區(qū)受強(qiáng)烈的溶蝕作用,巖溶地貌發(fā)育,大氣降水極易滲入地下,地表水體較少,多數(shù)地區(qū)干旱缺水,該類地區(qū)通常需要尋找地下水。本文研究表明,高山巖溶地區(qū)鉆井打水前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查,根據(jù)與地下水密切相關(guān)的地質(zhì)因素推斷打井的大致位置,運(yùn)用地球物理勘探方法加以佐證,選擇合理的鉆井方式進(jìn)行打水,是可以在巖溶地區(qū)適當(dāng)?shù)囟握业降叵滤。這對解決高山巖溶地區(qū)干旱缺水問題,探尋集中供水水源地有著十分重要的工程意義。 
【關(guān)鍵詞】高山巖溶地區(qū);干旱缺水;鉆井找水;地下水 
  高山巖溶地區(qū)大多數(shù)的城鎮(zhèn)分布于巖溶洼地、槽谷地帶,大氣降水通過落水洞、漏斗等巖溶地貌快速滲入至地下,導(dǎo)致地表徑流量小,多數(shù)地區(qū)干旱缺水。科學(xué)地確定地下水找水位置、合理地利用鉆井手段尋找地下水是解決該類地區(qū)缺水問題的有效途徑[1],[2],[3]。 
  1.調(diào)查區(qū)概況 
  1.1 自然地理概況 
  調(diào)查區(qū)位于重慶市萬盛經(jīng)開區(qū)黑山谷風(fēng)景區(qū)的南大門和北大門之間,地處萬盛旅游環(huán)線中樞要地,位于萬盛城區(qū)東南150°方向,北側(cè)緊鄰S414省道,距離萬盛16km,直線距離約9km。從主城到天籟谷駕車全程耗時(shí)約50分鐘,交通較為便利。調(diào)查區(qū)規(guī)劃修建重慶市萬盛天籟谷(國際)旅游度假區(qū),隨之而來的首要問題就是工程用水和生活用水問題,尋找適宜的水源地成為了亟待解決的問題。 
  1.2 地形地貌 
  調(diào)查區(qū)屬構(gòu)造溶蝕剝蝕中低山地貌區(qū),地勢總體東高西低、北高南低。受西側(cè)半邊山-南童關(guān)斷層及東側(cè)景星臺沖斷層控制形成斷塊山地貌。最高點(diǎn)位于東側(cè)山頂花椒坪一帶,高程1644.60m,北側(cè)最低點(diǎn)鐵爐溝一帶高程約410m左右,南側(cè)最低點(diǎn)鯉魚河一帶高程+650~+700m左右。溶洞區(qū)閂壩-后槽-搭橋溝巖溶槽谷一帶地面高程1080~1100m左右,槽谷走向近南北向,總長約3km左右,寬約40~300m左右。 
  1.3 地層巖性和構(gòu)造 
  區(qū)域內(nèi)出露地層為第四系全新統(tǒng)人工填土層、崩坡積層、沖洪積層及殘坡積層,寒武系白云巖及奧陶系泥質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r。萬盛區(qū)位于新華夏系第三隆起帶與沉降帶之間,屬四川沉降褶皺帶東緣,即川東褶帶與川鄂湘褶帶西緣交接部位。 
  調(diào)查區(qū)處于龍骨溪背斜北西翼,軸部呈波狀構(gòu)造,巖層走向近南北,傾向北西、南西,兩翼傾角主要在30°~50°之間,調(diào)查區(qū)的中部后槽產(chǎn)狀相對較緩、傾角5°~20°(圖1)。 
  1.4 含水層 
  調(diào)查區(qū)巖性單一,含水層為薄層-中厚層狀的白云巖,大氣降雨充沛,植被豐富,為地下水活動創(chuàng)造了良好的條件,而地下水的活動又促進(jìn)了巖溶的發(fā)育,增強(qiáng)了含水層的富水性。根據(jù)巖性組合特征,區(qū)內(nèi)地下水類型屬碳酸鹽裂隙巖溶水,本區(qū)寒武系白云巖地層富水性相對較強(qiáng)(圖2)。 
  1.5 補(bǔ)徑排關(guān)系 
  調(diào)查區(qū)后槽、閂壩等洼地接受大氣降水補(bǔ)給,形成季節(jié)性沖溝匯至后槽洼地、閂壩洼地,沿伏流入口進(jìn)入地下,形成徑流通道,最后以泉的形式在鯉魚河上游排泄。整個形成了相對完整的補(bǔ)給、徑流、排泄地表水~地下水運(yùn)移的過程。同時(shí)查明,區(qū)內(nèi)巖溶水有顯著的垂直分帶性,大致可以分為垂直循環(huán)帶、水平循環(huán)帶及深部循環(huán)帶。調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水位于垂直循環(huán)帶內(nèi)。 
  2.確定找水位置的依據(jù) 
  高山巖溶地區(qū)地下水的賦存條件與巖溶微地貌發(fā)育特征、地下水出露點(diǎn)位置、巖溶洞穴分布規(guī)律、巖石裂隙發(fā)育狀況和區(qū)域構(gòu)造類型等因素密切相關(guān)[4]。作為找水工作者,應(yīng)根據(jù)對上述各種地質(zhì)因素的觀察、分析和研究,摸索出與高山巖溶地下水聯(lián)系密切的規(guī)律,并利用它們確定合理的大致找水區(qū)域,找到巖溶地下水源。以下是本次工作中確定找水位置的依據(jù)。 
  2.1 根據(jù)巖溶微地貌發(fā)育特征確定 
  巖溶微地貌的發(fā)育特征具有一定的規(guī)律性。一般情況下,它們沿構(gòu)造線、地下水徑流途徑展開。常有地下河通過的區(qū)域在地表上對應(yīng)有規(guī)律排列的巖溶洼地、豎井、天窗、漏斗、落水洞等,,且這些地表的巖溶微地貌往往與其下的地下河貫通。因此根據(jù)這些微地貌的發(fā)育特征可判斷其下有無地下水的活動,如果有,再根據(jù)它們的發(fā)育走向確定地下水徑流的走向,進(jìn)而確定大致的找水區(qū)域。 
  據(jù)調(diào)查,區(qū)內(nèi)后槽-閂壩一帶為巖溶洼地,并有豎井、天窗、漏斗、落水洞等發(fā)育,呈條帶狀線性分布,可初步判斷其下地下水活動較強(qiáng)烈。 
  2.2 根據(jù)地下水出露點(diǎn)位置確定 
  在某些水文地質(zhì)單元的流場中,地下水經(jīng)過補(bǔ)給和徑流后,最終以一定的形式出露于地表[5],如果其長年出水且水量變化小,說明該出水點(diǎn)很可能與地下河相通,其水源具有開采潛力。 
  據(jù)調(diào)查,區(qū)內(nèi)-閂壩一帶附近有一侵蝕下降泉,但四季不干且水量變化小,因此初步判定閂壩一帶地下水活動較強(qiáng)烈。
  2.3 根據(jù)巖溶洞穴分布規(guī)律確定 
  漫長的地質(zhì)年代中,流動且具有溶蝕性的地下水與碳酸鹽巖長期進(jìn)行水巖相互作用往往會形成巖溶洞穴,它是典型的巖溶地貌[6]。而后由于地殼抬升,巖溶洞穴常出露地表,原本的地下河徑流通道會相對降入深部,因此沿著溶洞進(jìn)行水平方向或垂直方向的調(diào)查,往往可以找到其它溶洞和地下河。 
  據(jù)調(diào)查,區(qū)內(nèi)-閂壩一帶附近有一溶洞,據(jù)南江水文地質(zhì)隊(duì)調(diào)查資料顯示,溶洞R1發(fā)育于寒武系白云巖地層內(nèi),主洞全長93.30m,洞內(nèi)最高8.9m,洞內(nèi)寬度2~22m。主要發(fā)育有四層溶洞,標(biāo)高為+1120~1136m,溶洞內(nèi)地下水伏流層水位標(biāo)高為+1120~1126m。因此初步判定閂壩一帶地下水活動較強(qiáng)烈。 
  2.4 根據(jù)巖石裂隙發(fā)育狀況和區(qū)域構(gòu)造類型確定 
  由于巖石裂隙和斷裂帶為地下水提供了良好的含水介質(zhì),因此裂隙或斷裂帶是富水性相對高的位置。尤以平移斷層帶和正斷層儲水能力最好。故在高山巖溶地區(qū),裂隙水是常見的一類地下水。 
  鉆探資料顯示,閂壩一帶的基巖較破碎,裂隙發(fā)育,X型節(jié)理發(fā)育,且調(diào)查區(qū)接近龍骨溪背斜核部,附近發(fā)育半邊山-南童關(guān)斷層和景星臺沖斷層,因此初步判定閂壩一帶有巖溶裂隙水發(fā)育。   因此,擬設(shè)水文勘探孔設(shè)在調(diào)查區(qū)閂壩一帶的巖溶洼地上,再輔之以物探手段對上述推斷進(jìn)行驗(yàn)證。 
  3.物探手段 
  3.1 物探方法 
  采用音頻大地電磁測深法,探測工作區(qū)內(nèi)巖溶及裂隙發(fā)育區(qū),判釋其富水程度。音頻大地電磁法是以巖石電阻率的差異來區(qū)分巖性及構(gòu)造體,并依據(jù)電阻率阻值的大小,以及在地下的展布形式來識別地下地質(zhì)體的空間分布和性質(zhì)的一種物探方法。 
  3.2 物探剖面布置 
  根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果,在閂壩布置1條AMT測線,B-B'測'線長360m,測點(diǎn)19個,點(diǎn)距20m(圖3,表1)。 
  3.3 物探成果分析 
  根據(jù)高密度電法反演結(jié)果,按地電斷面情況分析第四系覆蓋層厚度、地層巖溶發(fā)育情況。沿測線方向,370~310m,標(biāo)高+810~+1100m段,呈低阻異常,巖石視電阻率極低,推斷為裂隙發(fā)育區(qū),富水性較強(qiáng),異常編號B-1#;370~310m,標(biāo)高+370~+500m段,呈低阻異常,巖石視電阻率極低,推斷為裂隙發(fā)育區(qū),富水性較強(qiáng),異常編號B-2#(圖4)。 
  據(jù)電性特征,分析物探剖面上低阻異常情況,解譯了剖面B-B'有2個富水裂隙發(fā)育區(qū)(B-1#、B-2#)。 
  4.鉆探手段 
  深度:根據(jù)勘探孔的深度宜鉆穿具有供水意義的主要含水層(帶)或含水構(gòu)造帶的原則,鉆孔深度宜為490m; 
  孔徑:開孔口徑225mm(約鉆進(jìn)30m),第一次變徑至200mm(約鉆進(jìn)至130m),第二次變徑至150mm(直至終孔); 
  底部沉淀管:抽水孔過濾器的下端,設(shè)置管底封閉的沉淀管,長為4m。 
  特別說明:根據(jù)實(shí)際情況需查明含水層(帶)的水位、水質(zhì)、水溫、透水性或隔離水質(zhì)不好的含水層時(shí),應(yīng)進(jìn)行止水工作,并檢查止水效果。宜采用骨架過濾器、纏絲過濾器或填礫過濾器。當(dāng)裂縫、溶洞(很少有填充物)穩(wěn)定時(shí),可不設(shè)置過濾器。 
  5.找水結(jié)果 
  找水工作者在調(diào)查區(qū)內(nèi)的閂壩一帶洼地進(jìn)行鉆井取水。經(jīng)過兩次完整的抽水試驗(yàn)分析,該井的出水能力為150m3/d,水量基本滿足該區(qū)域的需求;經(jīng)測試,其水化學(xué)類型為HCO3--Ca-Mg型,總礦化度0.25g/L,為淡水。根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-93,對水質(zhì)27項(xiàng)單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià),地下水質(zhì)量分類為Ⅱ類,地下水質(zhì)量級別屬良好級。 
  6.結(jié)語 
  本文研究表明,高山巖溶地區(qū)鉆井打水前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查調(diào)查,摸清調(diào)查區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造水文地質(zhì)條件、巖溶發(fā)育規(guī)律和地下水補(bǔ)徑排關(guān)系,根據(jù)與地下水密切相關(guān)的地質(zhì)因素推斷打井的大致位置,運(yùn)用地球物理勘探方法加以佐證,選擇合理的鉆井方式打水,是可以在巖溶地區(qū)適當(dāng)?shù)囟握业降叵滤。這對解決高山巖溶地區(qū)干旱缺水問題,探尋集中供水水源地有著十分重要的工程意義。 
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