洪運(yùn)勝，李強(qiáng)，易世友

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巖溶山區(qū)深切河谷河間地塊地下水找水方法——以貴州省黔西南州晴隆縣為例

洪運(yùn)勝，李強(qiáng)，易世友

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局114地質(zhì)大隊(duì)，遵義 563000）

巖溶山區(qū)深切河谷河間地塊，巖溶水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地表巖溶發(fā)育，缺水嚴(yán)重，但通過(guò)有效的找水方法，查明其巖溶發(fā)育規(guī)律、水文地質(zhì)特征、巖溶水開(kāi)發(fā)利用條件，有針對(duì)性地布置巖溶水開(kāi)發(fā)工程，是解決此類區(qū)域缺水問(wèn)題的有效途徑之一。該文通過(guò)貴州晴隆縣近年在巖溶山區(qū)找水的實(shí)踐，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)及認(rèn)識(shí)，可供類似地區(qū)找水提供一定的參考。

地下水；巖溶山區(qū)；找水方法；

晴隆縣地處珠江上游，在貴州省西南部黔西南州東北角，地處云貴高原中段，位于六盤(pán)水、安順、興義三角區(qū)域中部。該縣2015年全縣地區(qū)生產(chǎn)總值為55.13億元，為貴州省的貧困縣。為了確保2018年7.91萬(wàn)貧困人口全部脫貧，隨著“大扶貧”戰(zhàn)略的進(jìn)一步的實(shí)施，異地搬遷工作的進(jìn)一步完成。扶貧產(chǎn)業(yè)、示范基地、園區(qū)的進(jìn)一步擴(kuò)大化、規(guī)?；巴度胧褂?，縣城及鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口集中區(qū)的人口將進(jìn)一步增加，生活用水量及產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)需水量將進(jìn)一步提高，現(xiàn)有水源的供水能力將無(wú)法滿足扶貧開(kāi)發(fā)工作的需要，因此盡早為縣城及人口集中的城鎮(zhèn)供水提供地下水補(bǔ)充水源，助力打贏扶貧攻堅(jiān)戰(zhàn)勢(shì)在必行。

圖1 晴隆縣三維地形地貌圖

1 區(qū)域水文地質(zhì)條件

1.1 地形地貌及地質(zhì)特征

晴隆縣為高原峽谷區(qū)，屬深切割侵蝕、剝蝕、巖溶高原山地地貌，受北盤(pán)江及其支流的強(qiáng)烈切割，切割深度一般為500-700m。全縣被北盤(pán)江及其支流麻布河、西泌河、大橋河、麻沙河橫切為四大河間地塊，形成一個(gè)由西南向東北的傾斜坡和三塊凸起地塊，每塊凸起地最高處標(biāo)高均在1800m以上，晴隆縣三維地形地貌（圖1）。

區(qū)內(nèi)出露地層由老到新依次為石碳系（C）、二疊系（P）、三疊系（T）、第四系及火山巖（玄武巖）。地層接觸關(guān)系除第四系與下伏地層呈角度不整合外，其余均屬整合或平行不整合接觸。區(qū)域構(gòu)造上位處普安山字型構(gòu)造右翼反射弧地帶，碳酸鹽巖地區(qū)褶皺構(gòu)造形態(tài)以短軸狀為主，斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，其構(gòu)造形跡之間存在著較為復(fù)雜的復(fù)合關(guān)系。

1.2 地下水賦存條件

區(qū)內(nèi)的地下水主要賦存在碳酸鹽巖類地層中，按巖層的組合形式可分為均勻狀和間互狀兩大類。其中間互狀碳酸鹽巖，由于巖石的物質(zhì)組分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不同，可劃分為中至厚層狀純碳酸鹽巖和薄至中厚層不純碳酸鹽巖兩個(gè)亞類。

1）均勻狀純碳酸鹽巖巖溶水包括C3、P2、P2等含水巖組，主要為中厚層至塊狀石灰?guī)r、白云巖所組成，在巖溶作用強(qiáng)烈的地帶往往形成溶洞、溶隙、地下河管道，地下水賦存其間。由于巖溶發(fā)育的極不均一，導(dǎo)致巖溶地下水的分布也極不均一。

2）間互狀碳酸鹽巖巖溶水分布于：①中至厚層狀純碳酸鹽巖出露區(qū)，包括T1j、T1j、T1y等含水巖組，巖性為中至厚層狀石灰?guī)r和白云巖，被碎屑巖、薄至中厚層狀不純碳酸鹽巖相隔。巖溶作用沿地層接觸帶及層間裂隙進(jìn)行，形成溶蝕裂隙、溶洞和地下河管道，地下水賦存其間，具有多層“含水層”的特點(diǎn)，巖溶作用受到一定區(qū)間的控制，但同一含水巖組中巖溶地下水的分布仍然很不均勻。②薄至中厚層不純碳酸鹽巖出露區(qū)，包括T1j、T1、T1、T3等含水巖組，主要為薄至中厚層泥質(zhì)石灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、白云巖組成，并與粘土巖、粉砂巖、砂巖互層。巖溶作用沿巖層的層理、解理、裂隙進(jìn)行，形成不規(guī)則的細(xì)小的網(wǎng)狀溶隙、蜂窩狀溶孔和規(guī)模不大的溶洞，地下水賦存其間，含水比較均一，泉水流量多為1～5L/s。該類碳酸鹽巖，屬弱至中含水巖組，在間互狀的碳酸鹽巖中，起著相對(duì)隔水層的作用，地下水賦存相對(duì)均勻。

2 地下水賦存規(guī)律

晴隆縣四周被河流深切，處于一個(gè)開(kāi)放的地下水系統(tǒng)內(nèi)。但是在局部受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造控制的區(qū)域，巖溶地下水賦存具有如下三種典型的規(guī)律：

2.1 封閉的高位向斜蓄水系統(tǒng)

向斜核部出露三疊系下統(tǒng)至中統(tǒng)碳酸鹽巖含水巖組，向斜翼部由碎屑巖圈閉，向斜兩端上翹，形似“船”狀，形成封閉的蓄水構(gòu)造系統(tǒng)。向斜核部出露地層巖性以三疊系中下統(tǒng)白云巖、灰?guī)r為主，地形相對(duì)較緩，巖溶發(fā)育垂直循環(huán)帶較薄，地下水水位埋深較淺。受下伏碎屑巖圈閉和阻隔，向斜核部的巖溶地下水在碳酸鹽巖與碎屑巖接觸帶上以泉水的形式排泄于地表。

2.2 二疊系茅口組頂部古巖溶富水帶

在揚(yáng)子地臺(tái)抬升過(guò)程中，在暖濕氣候和水文地質(zhì)條件作用下，二疊系茅口組頂部發(fā)生了強(qiáng)烈的巖溶化作用，形成了多層的古溶蝕和古巖溶帶，在后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下被后期沉積物、熔塌角礫巖或巖漿噴發(fā)物所覆蓋，二疊系茅口組頂部形成古巖溶面（帶）。二疊系茅口組（P2）石灰?guī)r頂部一定厚度內(nèi)，巖溶作用強(qiáng)烈，溶洞、裂隙極為發(fā)育，即為古巖溶發(fā)育帶，在這些溶洞、裂隙中富含巖溶地下水。

2.3 間互狀碳酸鹽巖地層控制的局部封閉地下水系統(tǒng)

該類含水巖組包括下三疊統(tǒng)地層，特別是河間地塊的三疊系下統(tǒng)夜郎組第二段（T1y）、嘉陵江組一段、三段（T1-2j、T1-2j）碳酸鹽巖巖溶水受下伏碎屑巖阻隔以及地形切割出露地表。其次為中三疊統(tǒng)關(guān)嶺地層，巖性為灰、黃灰色薄層泥質(zhì)白云巖與灰綠、紫紅、藍(lán)灰雜色泥巖互層，下部為灰色薄至中厚層白云巖夾灰色中厚層生物碎屑灰?guī)r，底部為玻屑凝灰?guī)r。由于巖溶化作用，在生物碎屑灰?guī)r中形成溶隙溶孔，泥巖形成隔水層，形成層狀含水層，各層形成相對(duì)獨(dú)立的地下水系統(tǒng)，層與層之間的水力聯(lián)系不密切。地下水受層間隔水性、弱風(fēng)化、弱巖溶化的基巖阻隔，在槽谷、溝谷邊緣以及斜坡地帶碳酸鹽巖與碎屑巖的接觸帶上排泄出地表。

3 地下水開(kāi)發(fā)利用方向

3.1 地下水開(kāi)發(fā)找水方向

根據(jù)地下水的賦存條件和規(guī)律，區(qū)內(nèi)地下水開(kāi)發(fā)方向主要為以下三個(gè)方向，一是三疊系中下統(tǒng)間互狀碳酸鹽巖地層，二是二疊系茅口組古巖溶帶，三是向斜封閉蓄水系統(tǒng)。

3.1.1三疊系中下統(tǒng)

1）中統(tǒng)關(guān)嶺組，據(jù)巖性可以分為三段。上段（T2）為中上部為灰、灰黑色灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，下部為灰、藍(lán)灰色白云巖夾粘土巖，厚250~290m。中段（T2）為灰色薄至中厚層灰?guī)r與泥質(zhì)灰?guī)r互層，厚90~200m。下段（T2）為中上部為灰、黃灰色薄層泥質(zhì)白云巖與灰綠、紫紅、藍(lán)灰雜色泥巖互層，下部為灰色薄至中厚層白云巖夾灰色中厚層生物碎屑灰?guī)r，底部為玻屑凝灰?guī)r，厚200~280m。

由于巖性差異變化大，在同一套地層中，不純碳酸鹽巖形成隔水巖組，質(zhì)純碳酸鹽巖富含巖溶水，構(gòu)成局部封閉的地下水系統(tǒng)，此賦存規(guī)律在區(qū)內(nèi)最為典型，從全區(qū)來(lái)看，主要分布于盤(pán)江復(fù)向斜的晴隆縣城—光照鎮(zhèn)—雞場(chǎng)鎮(zhèn)調(diào)查區(qū)塊和茶馬鎮(zhèn)調(diào)查區(qū)塊，中統(tǒng)關(guān)嶺組（T2g）等地層，為薄至中厚層不純碳酸鹽巖，平面上為可溶巖與非可溶巖相間呈條帶狀展布，形成以弱透水層隔水頂?shù)装鍨榈捉绲摹胺忾]型地下水系統(tǒng)”。

2）中下統(tǒng)嘉陵江組，據(jù)巖性可以將研究區(qū)嘉陵江組分為四段。第四段（Tj）下部灰、淺灰色薄至中厚層白云巖夾溶塌角礫白云巖，上部灰色厚層溶塌角礫白云巖夾白云巖，厚74~168m。第三段（T1-2j）為灰、深灰色中厚層生物屑夾灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，厚160~200m。第二段（T1-2j）為灰黃、灰紫粉砂質(zhì)粘土巖、鈣質(zhì)粘土巖與灰、深灰色薄至中厚層灰?guī)r互層夾瘤狀灰?guī)r，厚80~130m。第一段（T1-2j）淺灰、灰色中厚層灰?guī)r夾生物屑灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、鮞?；?guī)r厚220~260m。

從巖性可以看出，一、三、四段巖性較純，溶孔溶隙較為發(fā)育，有利于地下水賦存和運(yùn)移。二段巖性主要為碎屑巖及不純碳酸鹽巖，平面上為純碳酸鹽巖與非可溶巖相間呈條帶狀展布，碎屑巖及不純碳酸鹽巖構(gòu)成地下水系統(tǒng)邊界條件。如晴隆縣城北東黃莊至藕塘一帶是區(qū)內(nèi)典型的受地層控制的局部封閉地下水系統(tǒng)（圖2）。該系統(tǒng)主要含水巖組為T1-2j、T1-2j、T1-2j，以T1-2j粉砂質(zhì)泥巖為隔水邊界，形成由弱透水層、阻水?dāng)鄬訕?gòu)成的封閉地下水系統(tǒng)。

圖2 晴隆縣城一帶圖切地質(zhì)剖面

1.下降泉；2.地下河出口；3.鉆孔；4.斷層；5.地層代號(hào)；6.灰?guī)r；7.白云巖；8.泥巖；9.頁(yè)巖；10角礫狀白云巖；11.玄武巖；12.泥質(zhì)白云巖

3.1.2 古巖溶帶（隱伏二疊系茅口組）

研究區(qū)內(nèi)埋藏著大面積隱伏二疊系茅口組地層，在中二疊紀(jì)末，東吳運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的抬升，大規(guī)模的海退使茅口組灰?guī)r出露海面暴露地表，溫和潮濕的氣候使茅口組石灰?guī)r在地表及地下淺部巖溶得到很好的發(fā)育。晚二疊系早期，玄武巖漿噴溢，覆蓋在先期沉積的棲霞茅口組地層之上，大氣和水中CO2、SO2的高度聚集，加劇早期茅口組巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，在峨眉山玄武巖地層之下茅口組頂部保留了較為發(fā)育的古巖溶帶。

在黔西南晴隆一帶，為巖溶臺(tái)面臺(tái)盆沉積區(qū)，地下水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為“古巖溶帶+玄武巖蓋層”類型。古巖溶帶巖溶空間以縫、孔、洞等組合為主，溶蝕空間多未充填，有利于地下水的賦存和運(yùn)移，特別是在規(guī)模較大的斷層及節(jié)理密集帶，為地下水集中賦存的地帶。

圖3 中營(yíng)封閉高位向斜蓄水構(gòu)造地質(zhì)剖面圖

1.巖溶下降泉；2.斷層；3.地層代號(hào)；4.石灰?guī)r；5.白云巖；6.頁(yè)巖；7.泥巖

3.1.3向斜蓄水構(gòu)造

研究區(qū)中營(yíng)向斜和南部的三寶向斜均為封閉向斜蓄水構(gòu)造系統(tǒng)，二者水文地質(zhì)條件極為相似，向斜核部為碳酸鹽巖地層組成，翼部均有碎屑巖圈閉，形成封閉的蓄水構(gòu)造系統(tǒng)。例如：中營(yíng)向斜蓄水構(gòu)造系統(tǒng)最為典型，向斜核部出露三疊系下統(tǒng)至中統(tǒng)碳酸鹽巖含水巖組，兩翼及揚(yáng)起端均為三疊系下統(tǒng)夜郎組第一段（T1y）至二疊系上統(tǒng)峨眉山組（P3）碎屑巖，以T1y頂界為邊界，構(gòu)成了封閉的向斜蓄水構(gòu)造系統(tǒng)（圖3）。地下水多匯集或排泄于接觸帶，系統(tǒng)中巖溶大泉位置相對(duì)較高，下游有較多的供水對(duì)象，開(kāi)發(fā)價(jià)值較大。

3.2 找水成功實(shí)例

1）研究區(qū)為三寶鄉(xiāng)扶貧異地搬遷區(qū)，位于晴隆縣城北部的小箐一帶，區(qū)內(nèi)地形起伏大，最高處與最低點(diǎn)相對(duì)高差900多米。該區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜且差，地表無(wú)一出露泉水點(diǎn)。目前縣城供水主要取至城縣北部的西秘河，采用6級(jí)泵站提水，水費(fèi)貴達(dá)10元/噸。

晴隆縣小箐安置區(qū)ZK1、ZK2探采結(jié)合孔基本情況一覽表

鉆孔編號(hào)地理位置地理坐標(biāo)含水巖組施工日期孔深（m）靜止水位（m）動(dòng)水位（m）涌水量（m3/d） ZK1晴隆縣新客車站旁E：105°13′56″N：25°50′36″Z：1456mT2g112月15日~23日110.04.519.5603.42 ZK2晴隆縣藕塘E：105°14′30″N：25°50′13″Z：1501mT1-2j4-312月22日至1月2日191.310.360.8187.66 合計(jì) 791．08

2）找水方法采用探采結(jié)合孔。晴隆縣城北部的小箐一帶出露地層三疊系中下統(tǒng)地層，屬于薄至中厚層間互狀碳酸鹽巖地層。2016年12月，通過(guò)大量地面調(diào)查及物探工作后，轉(zhuǎn)變思維，確定在研究區(qū)內(nèi)三疊系下統(tǒng)關(guān)嶺組一段泥質(zhì)白云巖地層中實(shí)施了ZK1鉆孔，結(jié)果取得重大突破，孔深僅110m，實(shí)抽最大涌水量603.42m3/d，效果十分理想。其次是運(yùn)用“越層找水”的創(chuàng)新思路，在移民安置區(qū)藕塘一帶三疊系下統(tǒng)嘉陵江組地層中成功實(shí)施了ZK2號(hào)地下水機(jī)井，也達(dá)到了預(yù)期目的，鉆孔深度191.3m，實(shí)抽最大涌水量187.66m3/d。該井從嘉陵江組第四段上亞段角礫狀白云巖開(kāi)孔，揭穿上覆地層嘉陵江組第四段角礫狀白云巖，開(kāi)采第四段下亞段和第三段白云巖及灰?guī)r含水層中的地下水。本次“探采結(jié)合”共實(shí)施2個(gè)鉆孔，成井2眼，成井率100%，總出水量達(dá)791.08m3/d，預(yù)計(jì)可解決8 000人的飲水問(wèn)題，每年直接節(jié)約用水成本200萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

1）在深切的河谷斜坡或河間地塊區(qū)域，地下水系統(tǒng)總體上呈 “開(kāi)放型”的巖溶地下水，但受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性控制，往往形成局部相對(duì)封閉的“小地下水系統(tǒng)”。

2）在晴隆這種深切割的河間地塊地區(qū)，下一步勘查找水的目標(biāo)為：一是在茅口組（P2m）頂部古巖溶發(fā)育帶，二是高位向斜儲(chǔ)水構(gòu)造，三是間互狀碳酸鹽巖地層控制的局部封閉地下水系統(tǒng)。

3）在深切河谷區(qū)，人、土、水分布極不匹配，因此如何尋找局部封閉的地下水子系統(tǒng)，合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源對(duì)解決農(nóng)村人畜飲水起著關(guān)鍵作用。

[1] 易世友、胡暑月 等. 貴州省晴隆縣城鎮(zhèn)水文地質(zhì)調(diào)查及地?zé)嵴{(diào)查報(bào)告[R]. 2017

[2] 王萬(wàn)金，陳登齊，等. 貴州重點(diǎn)地區(qū)巖溶流域水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)—麻沙河、大田河調(diào)查報(bào)告[R]，2011.

[3] 任建國(guó)、蔣玉康等.1:20萬(wàn)興仁幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R]. 1980

[4]金占省、任建國(guó)等.1:20萬(wàn)安順?lè)鶇^(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R]. 1971

[5] 王明章、陳萍. 貴州二疊系茅口組古巖溶及其埋藏型地下水系統(tǒng)研究[J]. 貴州地質(zhì), 2012, 29（4）: 283~289.

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[7] 王明章. 論貴州省巖溶石山地區(qū)的巖溶地下水開(kāi)發(fā)[J]. 貴州地質(zhì), 1999, 16（3）: 259~265.

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[9] 韓至鈞, 等. 貴州省水文地質(zhì)志[M]. 北京：地震出版社, 1996.

Groundwater Prospecting Method for the Interstream Block in Deep Valley, Karst Mountain Area

HONG Yun-sheng LI Qiang YI Shi-you

(The 114-th Geologic Party, Guizhou Bureau of Geology & Mineral Exploration and Development, Zunyi, Guizhou 563000)

An interstream block in deep valley, karst mountain area is characterized by hydrogeological condition complicated with serious surface water shortage. A study of the hydrogeological feature, regularities of karstification development and conditions of karst water exploitation and utilization in order to develop effective groundwater prospecting method is one of the effective ways to solve the problem of water shortage in the interstream block. By the example of groundwater prospecting practice in the karst mountain area in Qinglong County, Guizhou Province, this paper summarizes some experience and understanding in this respect.

karst mountain area; interstream block; groundwater; prospecting method

2018-03-05

貴州省巖溶地下水系統(tǒng)功能可持續(xù)利用性研究（黔國(guó)土資發(fā)（[2013]94號(hào)）；

貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目“貴州省地下熱水資源賦存條件及勘查關(guān)鍵技術(shù)研究”黔科合（2016）支撐2842.

洪運(yùn)勝（1977-），男，貴州大方人，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事水文地質(zhì)工作

李強(qiáng)（1982-），男，高級(jí)工程師，學(xué)士，主要從事水工環(huán)地質(zhì)工作及其質(zhì)量管理工作

P641.7

A

1006-0995（2018）04-0644-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.04.024