鐘金先，崔英山，毛　郁，章　旭，周建偉

(四川省地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610081)

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烏蒙山重點(diǎn)地區(qū)水文地質(zhì)特征分析

鐘金先，崔英山，毛郁，章旭，周建偉

(四川省地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610081)

針對烏蒙山重點(diǎn)地區(qū)地形、地質(zhì)、地貌和氣候條件復(fù)雜及工作條件差、基礎(chǔ)資料缺乏等特點(diǎn)，建立了以野外地面調(diào)查為主，結(jié)合現(xiàn)場鉆孔壓水試驗資料分析、水化學(xué)分析、環(huán)境同位素測試分析等多手段多方法的水文地質(zhì)條件綜合評價方法，研究了該區(qū)的地下水類型、地下水化學(xué)特征及其形成條件、主要含水層的分布，地下水補(bǔ)徑排條件及其地下水動態(tài)變化特征。通過對該區(qū)地下水水文地質(zhì)特征的分析，選擇具有供水意義的富水塊段進(jìn)行地下水開發(fā)，選建探采結(jié)合井和表層泉，從而實(shí)現(xiàn)以供水安全為目標(biāo)的精準(zhǔn)扶貧，為研究烏蒙山重點(diǎn)地區(qū)的水文地質(zhì)條件提供了一種新思路。

烏蒙山重點(diǎn)地區(qū)；地下水類型；水文地質(zhì)特征；轉(zhuǎn)化應(yīng)用和有效服務(wù)社會

四川省烏蒙山重點(diǎn)地區(qū)位于四川省涼山彝族自治州的喜德縣與昭覺縣交界區(qū)域，面積908.2 km2。研究區(qū)發(fā)展相對滯后，農(nóng)村生產(chǎn)生活水平低；干旱缺水、交通條件以及環(huán)境條件差，農(nóng)村生產(chǎn)單一，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展滯后。前人水文地質(zhì)研究主要建立在小比例尺調(diào)查基礎(chǔ)上，尤其對該地區(qū)缺乏針對性的區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查研究。因此，綜合運(yùn)用以野外地面調(diào)查為基礎(chǔ)的多手段、多方法進(jìn)行該區(qū)域水文地質(zhì)條件評價是必然的選擇，為后期開展該地區(qū)水文地質(zhì)研究對有效保護(hù)區(qū)內(nèi)地下水資源，合理開發(fā)地下空間具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1　氣象水文

研究區(qū)屬涼山州東北部和西南部的氣候過渡地帶，具有冬季干燥而無嚴(yán)寒，夏季溫涼多雨，四季不分明，氣溫日差大、年差較小，風(fēng)、夜雨多的典型亞熱帶季風(fēng)和高原氣候特征。

據(jù)統(tǒng)計，研究區(qū)內(nèi)多年平均降水量為1 045.1 mm，多年平均蒸發(fā)量為861.9 mm，多年平均氣溫為12.5℃，多年平均相對濕度為72.5%。極度最高氣溫為34.1℃，極度最低氣溫為-20.6℃，5月中旬至10月中旬的降雨量占了全年降雨量的90.39%，10月中旬至翌年5月上旬的降雨量僅占9.61%，存在明顯干濕季節(jié)。

2　地層構(gòu)造及地形地貌

2.1地層

研究區(qū)內(nèi)地層最老的為古生界二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖，其次中生界三疊系、侏羅系、白堊系及新生界第四系等。其中，侏羅系、白堊系廣泛分布，第四系僅在河谷分布。二疊系峨眉山玄武巖主要為菊花狀、杏仁狀、氣孔狀玄武巖夾斑狀玄武巖；三疊系飛仙關(guān)組、銅街子組以砂頁巖為主，夾灰?guī)r；三疊系雷口坡組以白云巖為主；三疊系白果灣組、侏羅系和白堊系巖組以砂巖、泥巖為主；第四系為碎塊石及砂礫卵石、殘坡積砂礫土、粉砂質(zhì)土等。

2.2構(gòu)造

研究區(qū)屬川滇南北向構(gòu)造帶，主要構(gòu)造形跡隸屬川滇經(jīng)向構(gòu)造體系，地史上長期以東西向擠壓應(yīng)力為主，產(chǎn)生了大量的南北向壓性、近南北向壓扭性斷裂和褶皺，伴有少量低序次東西向張性斷裂、近東西向壓扭性斷裂以及平推斷層。主要構(gòu)造有越西河斷裂、普雄河斷裂和米市向斜、羅木大山背斜等。

2.3地形地貌

研究區(qū)內(nèi)地勢北高南低，東高西低，由東北向西南傾斜，地形地貌明顯受地質(zhì)構(gòu)造基本格架的控制，總體地勢中部南北向高，東西兩側(cè)低，多屬中深切割的中山和山原地形。按成因分為中、深切割剝蝕侵蝕構(gòu)造中山地貌以及沿河流有階地漫灘以及峽谷等。

3　水文地質(zhì)特征

3.1地下水類型及富水特征

研究區(qū)內(nèi)地下水豐富，類型齊全，根據(jù)地下水賦存條件、介質(zhì)條件，可分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖巖溶水三大類。其中基巖裂隙水根據(jù)巖石類型、結(jié)構(gòu)面特征及含水介質(zhì)特征劃分為碎屑巖裂隙水和巖漿巖裂隙水；碎屑巖裂隙水根據(jù)水量大小、開采條件、供水價值分為碎屑巖類孔隙裂隙層間水和碎屑巖類裂隙水。

本次調(diào)查對泉水流量的調(diào)查時間段在8月至11月初，實(shí)測流量要比平水期和枯水期大；從表1可知：在碎屑巖孔隙裂隙層間水中，小壩組一段泉點(diǎn)流量較大，地下水主要富集于厚層砂巖或砂礫巖中，地下水枯季徑流模數(shù)1.393～1.595 L/s·km2，鉆孔單位涌水量65.6～737.0 m3/d，富水性中等；在基巖裂隙水中，雷打樹組二段、雷打樹一段、小壩組三段、飛天山組、官溝組泉點(diǎn)流量較大，地下水主要富集于厚層砂巖或泥灰?guī)r中，地下水枯季徑流模數(shù)0.708～1.811 L/s·km2，鉆孔單位涌水量70～715.39 m3/d，富水性中等；在牛滾凼組、新村組和益門組泉流量較小，地下水枯季徑流模數(shù)0.708 L/s·km2，鉆孔單位涌水量<100 m3/d，富水性貧乏。

3.2地下水化學(xué)特征

研究區(qū)主要為中、深切割剝蝕侵蝕構(gòu)造中山地貌，地表切割深，地下水循環(huán)交替快。本次共采樣217件，通過分析可知地下水化學(xué)類型以重碳酸型水(HCO3)為主，重碳酸硫酸型水(HCO3·SO4)次之，少量硫酸重碳酸型水(SO4·HCO3)，四組硫酸型水(SO4)；溶解性總固體介于13.11～271.77 mg/L，總硬度介于4.63～209.04 mg/L，總堿度介于5.11～176.95 mg/L，pH介于6.30～8.14之間。

3.3地下水補(bǔ)給、徑流和排泄條件

3.3.1松散巖類孔隙水

松散巖類孔隙水主要靠河流地表水的補(bǔ)給，其次是大氣降水和周圍基巖含水層的側(cè)向補(bǔ)給。由于第四系出露面積小，徑流途徑短，就地排泄，徑排區(qū)不易劃分。另外由于含水層厚度較薄，水位埋深較淺，蒸發(fā)也是其排泄方式之一。

3.3.2基巖裂隙水

1)碎屑巖類孔隙裂隙層間水

碎屑巖類孔隙裂隙層間水的補(bǔ)給區(qū)一般處于侵蝕基準(zhǔn)面以上巖體的裸露部分，大氣降水為區(qū)內(nèi)地下水最主要的補(bǔ)給源，其次是地表水的補(bǔ)給，同時受相鄰含水層的側(cè)向補(bǔ)給。大氣降水沿著裂隙下滲，沿裂隙及層面向巖層傾斜方向運(yùn)移(圖1)。當(dāng)含水層被鉆孔揭露后一般具有較高的壓力水頭。

表1　含水巖組富水性統(tǒng)計表

1.大氣降水 2.地下水流向 3.地下水位線 4.泉水 5.節(jié)理裂隙 6.砂巖 7.泥巖

圖1孔隙裂隙層間水補(bǔ)徑排示意圖

2)碎屑巖裂隙水

其地下水的補(bǔ)給主要為大氣降水和地表水體滲入補(bǔ)給。地下水一般在較高處接受補(bǔ)給后，沿風(fēng)化裂隙滲入含水帶并向低洼處運(yùn)移，于溝谷附近排出地表(圖2)。地下水排泄則受山區(qū)地形起伏，水文網(wǎng)切割密度的影響，地下水具有分散排泄的特點(diǎn)，排泄區(qū)為地勢相對低洼的地帶。

3)巖漿巖裂隙水

補(bǔ)給來源主要為大氣降水的滲入、地表水的滲入。玄武巖地下水的徑流主要受地形和地質(zhì)構(gòu)造條件控制。其中，地形條件控制了流動方向，而地質(zhì)構(gòu)造條件，不僅控制流動方向，而且決定了徑流特征。排泄方式有：泉的溢出、越流補(bǔ)給等。

1.大氣降水 2.地下水流向 3.地下水位線 4.泉水：上編號、下流量(L/s) 5.斷層 6.巖層代號 7.砂巖 8.粉砂巖 9.泥質(zhì)灰?guī)r 10.泥巖

圖2碎屑巖裂隙水補(bǔ)徑排示意圖

3.3.3碳酸鹽巖巖溶水

大氣降水為研究區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖巖溶水最主要的補(bǔ)給源，同時受相鄰含水層的側(cè)向補(bǔ)給。在碳酸鹽巖出露地區(qū)，節(jié)理裂隙發(fā)育，出露泉點(diǎn)少，大部分巖溶水順溶蝕裂隙徑流至碎屑巖區(qū)補(bǔ)給碎屑巖含水層或排出地表，補(bǔ)給地表水。

3.4地下水同位素特征

3.4.1氫氧穩(wěn)定同位素組成特征

本次工作共采集地下水同位素樣品20組。經(jīng)測試得出區(qū)域內(nèi)泉水D、18O的平均值分別為-87.85‰和-12.03‰；斜率是9.08。研究區(qū)區(qū)域不大，各采樣點(diǎn)距離相差也小，順流線方向所布的同位素測試點(diǎn)測試結(jié)果變化比較平緩，說明地下水補(bǔ)給來源單一，以大氣降水補(bǔ)給為主(圖3)。分析數(shù)據(jù)得出，所采集地下水樣的觀測值落在大氣降水線附近也預(yù)示是大氣起源；地下水蒸發(fā)現(xiàn)象不明顯，這與采樣是在溫度低、寒冷季節(jié)、海拔較高等外界條件相吻合。

圖3　δD-δ18O‰關(guān)系圖

3.4.2地下水補(bǔ)給高程

經(jīng)過分析，取δ18O高度梯度為Δδ18O/100m=-0.26‰，即每升高100 m，δ18O值下降-0.26‰，從而計算出地下水的補(bǔ)給高程。取樣點(diǎn)高程分布在2 038.00～2 803.00 m，補(bǔ)給高程分布在2 756.15～3 570.15 m，補(bǔ)給高差22.92～860.15 m。由此判定，研究區(qū)地下水分屬不同的補(bǔ)給高程源區(qū)，但具有就近補(bǔ)給、就近排泄的淺表層地下水系統(tǒng)的特征。推斷泉水主要接收大氣降水直接入滲補(bǔ)給，且補(bǔ)給范圍是有限的。

3.5地下水動態(tài)特征

3.5.1地下水水位動態(tài)變化特征

研究區(qū)地下水動態(tài)變化主要受水文和氣象因素控制，年內(nèi)變化具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律(圖4)。地下水位變化相對降水過程存在一個滯后過程，在補(bǔ)徑排通暢區(qū)，滯后時間約5～12 d；在補(bǔ)徑排緩慢區(qū)，滯后時間約28～62 d。

圖4　地下水水位與降水量歷時曲線圖

3.5.2地下水流量動態(tài)變化特征

研究區(qū)內(nèi)地下水流量動態(tài)受降雨影響明顯，主要為氣象成因類型(圖5)。泉流量的動態(tài)變化與降雨量呈現(xiàn)了較好正相關(guān)性，證明了泉水的大小與大氣的降雨量緊密相關(guān)。地下水流量變化相對降水過程存在一個滯后過程，在補(bǔ)徑排通暢區(qū)，滯后時間約5～12 d；在補(bǔ)徑排緩慢區(qū)，滯后時間約28～64 d。

泉流量動態(tài)除與季節(jié)變化明顯外，還與泉的出露高程的大小有關(guān)，出露高的流量變化大，出露位置低的，流量變幅小。也說明該類型地下水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水。

圖5　泉流量動態(tài)與降水量歷時曲線圖

4　轉(zhuǎn)化服務(wù)效應(yīng)

實(shí)施的6口“探采結(jié)合井”中，鉆孔涌水量介于70.51～120.41 m3/d，總涌水量550.99 m3/d。經(jīng)取樣化驗，除其中一個鉆孔由于原生地質(zhì)因素而存在硫酸根指標(biāo)超標(biāo)外，均滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《四川省用水定額》(2010修訂版)，按75 L/人日用水標(biāo)準(zhǔn)，考慮農(nóng)村牲畜、家禽等的用水后，能解決近3 500人的用水問題。

2處表層泉蓄水量達(dá)24 m3，經(jīng)取樣化驗，均滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《四川省用水定額》(2010修訂版)，按75 L/人日用水標(biāo)準(zhǔn)，考慮農(nóng)村牲畜、家禽等的用水后，能解決近450人的用水問題。

5　結(jié)語

通過野外調(diào)查與室內(nèi)分析，同時參考前人水文地質(zhì)資料，綜合研究分析認(rèn)為：研究區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖巖溶水三大類；含水巖組富水性等級以中等為主，僅牛滾凼組、新村組和益門組為貧乏等級；地下水化學(xué)類型以重碳酸型水(HCO3)為主，溶解性總固體介于13.11～271.77 mg/L；地下水埋藏淺，徑流途徑較短，總體流向趨勢地下分水嶺向溝谷處徑流排泄，補(bǔ)給來源主要是大氣降水和基巖含水層側(cè)向補(bǔ)給，排泄方式以泉、向地表排泄、越流補(bǔ)給為主；氫氧穩(wěn)定同位素數(shù)據(jù)證明大氣降雨是研究區(qū)的地下水的主要補(bǔ)給來源；地下水水位、流量動態(tài)變化相對降水過程存在一個滯后過程，在補(bǔ)徑排通暢區(qū)，滯后時間較短，在補(bǔ)徑排緩慢區(qū)，滯后時間略長。

已交付當(dāng)?shù)厥褂玫?口“探采結(jié)合井”和2處表層泉在旱季(水量有保證)和雨季(水質(zhì)有保證)均發(fā)揮了很好的供水作用，從根本上解決了當(dāng)?shù)卮迕癜踩盟畣栴}。從而實(shí)現(xiàn)以供水安全為目標(biāo)的精準(zhǔn)扶貧、基礎(chǔ)水文調(diào)查成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用和有效服務(wù)社會的目標(biāo)，為研究烏蒙山重點(diǎn)地區(qū)的水文地質(zhì)條件研究提供了一種新思路。

[1]鐘金先，章旭，崔英山，等．烏蒙山重點(diǎn)地區(qū)水文地質(zhì)填圖兩河口、米市幅水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查報告[R]．成都:四川省地質(zhì)調(diào)查院.2016．

[2]汪美華，張隆，柴義倫.皖南山區(qū)農(nóng)村地下水化學(xué)特征分析與水質(zhì)評價[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì).2012，39(5)：37-41.

[3]沈照理，朱宛華，鐘佐燊．水文地球化學(xué)基礎(chǔ)[M]．北京:地質(zhì)出版社.1993.

[4]安樂生，趙全升，葉思源，等．黃河三角洲淺層地下水化學(xué)特征及形成作用[J]．環(huán)境科學(xué).2012，33(2):370-378.

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[6]趙術(shù)升，張詠芙.天津地鐵二期工程水文地質(zhì)條件分析[J].鐵道勘察.2005(3):34-37.

[7]孫芳強(qiáng)，錢會.鄂爾多斯盆地查布水源地地下水水化學(xué)特征及其影響因素[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報.2008，30(4):402-407.

Analysis on Hydrogeology characteristics in Wu Mengshan key areas

Zhong Jin-xian，Cui Ying-shan，MaoYu，ZhangXu，Zhou Jian-wei

(Sichuan Geological Survey Institute,Chengdu 610081,Sichuan)

In the region of Wu Meng shan key areas in China，the topographical,geological and climatic conditions are very complicated and the field investigations are also very difficult to be performed.With the consideration of the above reasons and lack of basic data,an integrated evaluation method is developed to study the related hydrogeological conditions of the region,in which field ground surface investigation is mainly adopted with combination of field data analysis of borehole water pressure test,hydrochemical analysis of groundwater from springs,and environmental isotope test,etc..The hydrogeological conditions of Wu Meng shan key areas are also studied，such as the major types of groundwater and the geochemical properties，the spatial distribution of main aquifers,the relations among supply-runoff-drainage,and dynamic characteristics of groundwater，etc..By analyzing the hydrogeological characteristics of the area,develop groundwater in meaningful Water - rich Section,build wells for exploration and surface springs,in order to achieve the goal of safe water to poor precision.The research also provides a new way to evaluate the hydrogeological conditions for the region of Wu Meng shan key areas.

Wu Meng shan key areas；Groundwater types；Hydrogeological characteristics；Application and serving

2016-04-07

中國地質(zhì)調(diào)查局項目《烏蒙山重點(diǎn)地區(qū)水文地質(zhì)填圖(兩河口幅(H48E023003)；米市幅(H48E024003))水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查》(12120114030401)

鐘金先(1984-)，男，四川成都人，工程師，主要從事水文工程和環(huán)境地質(zhì)工作。

P641.12

B

1004-1184(2016)05-0179-04