武軍鋒， 王航洲

(陜西省一三九煤田地質水文地質有限公司，陜西渭南 714000)

西安市臨潼區(qū)雨金鎮(zhèn)及以北地區(qū)地下水水質差，影響當?shù)剞r村居民生活用水安全[1-2]。為改善該區(qū)“苦咸水”現(xiàn)狀，解決該區(qū)當前較為嚴峻的農村居民生活用水問題，擬在雨金一帶尋找水質相對良好的地下水源，建設供水工程供當?shù)丶s5萬人生活用水，需水量大約為5 000m3/d。為基本查明該區(qū)地下水資源賦存規(guī)律，結合該區(qū)現(xiàn)階段水文地質研究程度，決定運用綜合勘查技術方法開展工作[3]。

1 地質及水文地質

1.1 地形地貌

該區(qū)地貌屬于渭河沖積平原的一部分，位于渭河北岸，地面標高344～361m，總體地勢為西北高而東南低。區(qū)內發(fā)育渭河河漫灘及一級階地。河漫灘高出河水面1～2m，與渭河一級階地以陡坎過渡，常遭洪水威脅，系不穩(wěn)定地段[4-6]。一級階地階面平坦連續(xù)，高出河水面1.5～5m，土質肥沃，地下水資源豐富，是農業(yè)生產的良好基地。

1.2 地質

第四系在區(qū)內廣泛分布，按照由老至新的次序劃分為4段：①下更新統(tǒng)三門組(Q1s)，巖性為含礫粉質黏土、黏土層，沉積厚度200～300m。②中更新統(tǒng)(Q2)，巖性為中細砂夾粉質黏土，厚度100～175m。③上更新統(tǒng)(Q3)，巖性為中細砂夾粉質黏土，厚度30～84m。④全新統(tǒng)(Q4)，按照成因分為全新統(tǒng)沖積層(Q4al)，分布于渭河河床及漫灘地帶，厚度0～101m，巖性以黃色亞砂土為主，該層底部巖性為砂礫石層；全新統(tǒng)洪積層(Q4pl)，分布在渭河一級階地，為全新統(tǒng)不同時間堆積層，巖性為中細砂、粉細砂及粉質黏土層，厚度0～58m。

根據(jù)區(qū)域地質構造資料，推測工作區(qū)無斷層存在。

1.3 水文地質

1.3.1 含水層類型劃分

依據(jù)地下水的水力特征，本區(qū)域可劃分為第四系松散巖類孔隙潛水和承壓水兩類地下水。按含水介質的埋藏條件又可劃分為潛水、淺-中層承壓水和深層承壓水三個含水層。

1.3.1.1 潛水含水層

分布于渭河一級階地及漫灘，含水層由第四系全新統(tǒng)沖洪積物組成，含水層底板埋深58m左右。水位埋深1～6.3m，含水巖性為細砂薄層及細中砂組成[7-8]。下伏隔水層由砂質黏土及黏土組成。水源井以20～40m灌溉井居多，水量在20～35m3/h。地下水有機物指標多數(shù)超標，水質偏堿性，氯化物、硫酸鹽、鋁、錳、溶解性總固體等多項地下水參數(shù)超標，不符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749—2006)要求。

1.3.1.2 淺—中層承壓水含水層

1.3.1.3 深層承壓水含水層

本次將深層承壓水，根據(jù)單井出水量劃分為兩個富水性區(qū)域。分界線位于胡門—賀家—念楊一線。分界線以北為富水性差的區(qū)域，預測井深為400m時，單井出水量為30～40m3/h，分界線以南為富水性好的區(qū)域，預測井深為400m時，單井出水量為40～60m3/h。

1.3.2 地下水補給、徑流、排泄

1.3.2.1 潛水

主要接受大氣降水補給，其次為灌溉回歸入滲和地下水側向徑流補給，另外，渭河漫灘區(qū)還接受渭河側滲補給。區(qū)內潛水的整體徑流方向與地形基本一致，受水位勢能控制由渭河階地向渭河漫灘徑流，流向為北向南及西北向東南。潛水的排泄方式主要為農業(yè)灌溉開采；局部河流有利地段補給河水；越流下滲補給承壓水；在渭河漫灘及局部水位埋深小于2～3m的地帶存在日照蒸發(fā)排泄[9-10]。

1.3.2.2 承壓水

承壓水的補給主要來自北及西北的側向徑流補給，河水不對其形成補給，其次是來自上覆潛水及各承壓含水層之間的越流補給。區(qū)內承壓水總體徑流方向和潛水徑流方向一致，承壓水的排泄主要為供水開采、越流排泄及徑流出境，其中供水開采和向下游徑流是區(qū)內承壓水的主要排泄途徑。

2 綜合勘查技術

綜合勘查方法即在研究現(xiàn)階段區(qū)域水文地質成果資料的基礎上，以水文地質調查為主，依據(jù)調查井成果在重點區(qū)進行電測深勘探，確定井位并施工探采結合井；采用測井解釋成果劃定分段抽水層位，進行分層抽水試驗并采集水質檢測樣品；通過水質檢測成果進一步確定分層水質情況，將電測深參數(shù)與探采結合井井旁測深參數(shù)類比，推測未知區(qū)域地下水水質與水量，最終完成鉆探施工成井。

2.1 水文地質調查

本次調查以1∶2萬地形圖作為工作底圖。調查方法采用穿越法與追索法相結合，同時對地質點、水文點進行了調查、記錄。調查水源井63眼。調查以走訪、詢問等形式開展工作，詳細了解區(qū)內機民井分布、井深、開采層位、水量及水資源開發(fā)利用情況。

2.2 電測深勘探

本次物探共布置3條剖面，剖面方向垂直或平行于河谷階地，為探測不同方向上地層巖性沉積情況，2條剖面垂直于河谷階地近似北西向布置，1條剖面平行于河谷階地近似北東向布置，剖面線總長5.9km，完成測點8個。

選取一條垂直于河谷的典型剖面說明物探資料解釋方法，以及運用電測深初步劃分咸水等級[11-12]。如圖1所示， D1～D3點在縱向上電阻率等值線大體表現(xiàn)為先平緩下降，而后平緩上升形態(tài)的H型曲線。D1～D3點橫向上視電阻率變化形態(tài)，體現(xiàn)了西北至東南向由渭河一二級階地到渭河北岸地層變化情況，北部的D1點淺部呈現(xiàn)低阻的微咸水，中等微咸水層厚度較大，弱微咸水層較深，D2與D3點淺部為相對中阻值的中等微咸水，其它各層特征與D1相反。D2深部出現(xiàn)高阻凸起的形態(tài)，分析為深部地下水礦化度降低而引起。依據(jù)鉆孔地層資料，本次物探資料解釋采用地層校正系數(shù)為0.6～0.9。參照收集地質與水源井測井資料以及地層水礦化等級，根據(jù)電阻率ρs值變化規(guī)律，將地層剖面自上而下可劃分為4段，依次為中等微咸水(ρs值12～14Ω·m)、微咸水(ρs值7～12Ω·m)、弱微咸水(ρs值14～24Ω·m)。

圖1 視電阻率等值線及咸水等級界線Figure 1 Isogram of apparent resistivities and salt waterlevel lines

井位選擇本區(qū)含水層厚度大且深層地下水溶解性固體小于1 500mg/L取水段為深層弱微咸水的區(qū)域。

2.3 探采結合井施工

根據(jù)電測深成果，結合區(qū)內地質及水文地質情況，在任陳村東靠近渭河北岸布置探采結合井。施工探采結合井目的為驗證電測深成果的準確性程度，以及在該區(qū)施工水源井開采水質相對較好的弱微咸水的可行性。依據(jù)《供水管井技術規(guī)范》(GB50296—2014)進行探采結合井施工，采取分級擴徑成井法成井，第四系及新近系松散層段采取低固相化學鉆井液護壁無心鉆進，鉆進過程中定時撈取巖屑樣并判層，并做好簡易水文觀測，一開鉆進采用Φ311mm牙輪鉆頭鉆進井深至360m，完成井段0～360.0m的測井工作；根據(jù)測井成果初步判斷322～360 m段存在深部弱微咸水，最后用Φ550mm帶導向的牙輪鉆頭完成擴孔，下入Φ325mm×8mm的套管并止水，隨后依次完成填礫、洗井、分層抽水試驗等工作。探采結合井施工歷時32d，完成鉆探進尺360m。止水深度325m，取水層段325～360m。單井出水量15 m3/h，靜水位2.1m，動水位130m。

2.4 電測井分析

測井剖面巖性解釋以視電阻率曲線為主，自然電位曲線為輔。據(jù)地層資料，該區(qū)黏土層具有良好的隔水作用，以黏土層為特征層，劃分出5段不同埋深的含水層(圖2)。58m以淺地下水礦化度相對較高為中等微咸水，對應的視電阻率曲線幅度低，而自然電位呈現(xiàn)較高異常；從總體上看，視電阻率曲線在縱向上幅值逐漸變高，而自然電位則相反，符合高礦化度地區(qū)測井曲線特征。58～322m段曲線形態(tài)為中等微咸水特征；初步判斷322～360m段存在深部弱微咸水。

2.5 抽水試驗

根據(jù)測井資料和該區(qū)的實際情況，本次抽水試驗選擇了5個含水層段進行分段分層抽水工作。按照從上至下的抽水方法進行抽水，抽至水清砂凈時，采取水樣進行檢驗(表1)。

按照《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749—2006)檢驗了總大腸桿菌、耐熱大腸菌群等32項指標。根據(jù)地層巖性、物探解譯成果及溶解性總固體含量，將該井劃分為三個含水層段， 第一層為微咸水，含水層埋深0～58m，溶解性總固體含量在2 156～3 265mg/L；第二層為中等微咸水，含水層埋深58～322m，溶解性固體含量較高，為1 514～2 296mg/L；第三層為弱微咸水，含水層埋深322～360m，溶解性固體含量為1 123mg/L[13-16]。

3 水質分布規(guī)律

根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749—2006)，水質TDS值在1 000～3 000mg/L為微咸水，工作區(qū)水質復雜，而且該區(qū)地下水TDS基本都大于1 000mg/L，結合本區(qū)實際，本次工作將TDS在1 000～1 500mg/L，

表1 不同深度水質分析

圖2 探采結合井測井解釋成果Figure 2 Exploration and mining combination well logginginterpreted results

作為弱微咸水；TDS在1 500～2 500mg/L作為中等微咸水；TDS大于2 500mg/L，作為微咸水。依據(jù)野外調查及取樣檢測結果，并參考物探解譯資料和灘張供水站水源井資料綜合分析得出以下結論：

在垂向上，自上而下分為微咸水、中等微咸水、弱微咸水三層，微咸水為15～58m以淺地下水，TDS值在2 156～3 265mg/L；中等微咸水為埋深15～322m，TDS值在1 514～2 296mg/L；弱微咸水為埋深180～450m地下水，TDS值在1 123～1 240mg/L。

在平面上，工作區(qū)灘張—任陳村一線的中部區(qū)域深層水TDS小于1 500mg/L，水質相對較好。南部的胡門村—漢張村、北部的安李—念楊深層水TDS大于1 500mg/L，水質相對較差。

4 鉆探施工成井

按照探采結合井施工技術要求進行水源井施工[17]，工程一期建成水源井3眼，井深400m，開采深層弱微咸水，出水量40～50m3/h。水質偏堿性，主要超標離子SO42-含量在319～376mg/L、TDS含量在1 123～1 240mg/L、總硬度在456～550；氨氮含量在1.03～1.15mg/L；Mn+在0.18～0.25mg/L。

鉆探驗證了物探成果的可靠性較高。

5 結論

1)通過本次綜合勘查，基本查明了區(qū)內的地層特征、地下水賦存、運移規(guī)律及不同含水層段的水質特征，鉆探驗證了在該區(qū)施工水源井取深層弱微咸水是可行的。

2)根據(jù)電測深工作，布置擬建水源井3眼，建成后的水源井水量、水質達到預期的參數(shù)標準，井水經(jīng)過凈化處理達標后可并網(wǎng)供給，解決了當?shù)鼐用竦纳钣盟畣栴}。

綜上所述，本次綜合勘查以水文地質調查成果為基礎，以水質較好的水井作為參數(shù)井，為電測深提供了可以類比的參數(shù)，進而推測未知區(qū)域地下水的水質與水量，最終在重點地段布置

井位并施工水源井，效果良好。綜合勘查技術方法在本區(qū)得到了卓有成效的運用，為類似地區(qū)改善苦咸水問題提供了借鑒。