秦明輝

（河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊，河北 張家口 075100）

1 礦山水文地質(zhì)特征

華北平原區(qū)位于太行山中段低山丘陵水文地質(zhì)區(qū)（Ⅰ）東北部和太行山中段山前傾斜平原水文地質(zhì)區(qū)（Ⅱ）的交匯位置。水文地質(zhì)亞區(qū)分區(qū)中，西北部低山區(qū)屬于平山——行唐背斜變質(zhì)巖裂隙巖溶潛水亞區(qū)（Ⅰ1）；中部的丘陵區(qū)為北河——上滋洋向斜白云巖、礫巖巖溶裂隙水亞區(qū)（Ⅰ2）；平原區(qū)屬于山前洪、沖積傾斜平原孔隙水亞區(qū)（Ⅱ1）。

含水層劃分及地下水賦存特征：調(diào)查礦區(qū)地下水依據(jù)賦存特征可分為：第四系砂、卵、礫石孔隙含水層、古近系孔隙裂隙含水層和基巖裂隙含水層。

1.1 第四系砂、卵、礫石孔隙含水層

主要分布在山間寬谷與山前平原一帶。在山間寬谷，含水層巖性多以砂礫石和碎石為主，含水不均一，單位涌水量多大于2.778L/s.m，地下水埋藏類型為潛水，礦化度小于1.0g/L。

根據(jù)地貌及巖性分為三區(qū)：

1.1.1 太行山區(qū)溝谷沖積洪積物潛水

潛水分布于溝谷及河漫灘沉積物中，含水層主要為黃土層底部的砂、卵石及全新統(tǒng)殘積坡積物，巖性由粘質(zhì)砂土及碎石混合組成，厚度變化很大，為1～10m，富水性貧乏，單井涌水量為0.36m3/h～3.60m3/h，在石灰?guī)r地區(qū)，因滲漏經(jīng)常干涸，變質(zhì)巖區(qū)則與裂隙水相聯(lián)通，漫灘為沖積的砂，卵石組成地下水潛流，富水性豐富。補(bǔ)給來源主要為降水，溝谷暫時性水流，裂隙水及河水，并隨河流的流向排泄。

1.1.2 山崖丘陵平原沖積洪積物潛水

潛水分布于洪積坡積物及河漫灘沖積物中，與下部裂隙水相聯(lián)通。含水層巖性，前者為砂，卵石及粘質(zhì)砂土碎石的混合物，含水層厚2m～5m，富水性弱，主要補(bǔ)給來源為大氣降水，礦區(qū)裂隙水及河流，排泄通道為河流排泄通道為河流，并成潛水流補(bǔ)給傾斜平原潛水。

1.1.3 山前傾斜平原沖積洪積物潛水

位于沖積扇頂部地帶，富水性極豐富，單井最大涌水量達(dá)36.00m3/h～180.00m3/h，含水層主要為沖積洪積的砂、卵石組成，由于主要含水層之間為粘質(zhì)砂土所間隔，或夾有黏土透鏡體，因此各層具有水力聯(lián)系，可視為潛水含水組。

1.2 古近系靈山組孔隙裂隙含水層

礦石特性為礫巖夾砂巖，中下部砂巖、泥巖、礫巖多為中粗礫巖，礫巖巖性以石灰?guī)r和石英砂巖為主。地下水主要于礫巖中，形成層間孔隙裂隙水，泥巖、砂礫巖中含水很少。地下水埋藏深度受富水性和地形控制較大。

1.3 基巖裂隙含水層

調(diào)查區(qū)北部山區(qū)和丘陵區(qū)，以基巖裂隙水為主。山區(qū)以太古界地層風(fēng)化裂隙含水層為主，丘陵區(qū)北河鄉(xiāng)一帶為碳酸鹽類巖溶裂隙水。

由于巖層的含水特征與其巖性和組合關(guān)系甚為密切。按巖性、厚度、連續(xù)性及其組合關(guān)系，將本區(qū)基巖裂隙水地層劃分6個含水層組。各含水層組由老到新敘述如下：太古界阜平片麻巖孔隙裂隙含水層、中元古界高于莊組白云巖巖溶裂隙含水層、中元古界霧迷山組白云巖巖溶裂隙含水層、新元古界燧石角礫巖裂隙含水層、寒武系中統(tǒng)張夏組灰?guī)r巖溶裂隙含水層、奧陶系中統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r巖溶裂隙含水層。

1.4 礦區(qū)含水層的分布情況

1.4.1 低山區(qū)

出露地層以太古界地層為主，含水層主要為太古界阜平片麻巖孔隙裂隙含水層，富水性弱；山間溝谷第四系沉積厚度變化較大，屬第四系砂、卵、礫石孔隙含水層，為礦區(qū)地下水開采的主要層位。

1.4.3 丘陵區(qū)

丘陵區(qū)地層出露較齊全，含水層主要有：中元古界高于莊白云巖巖溶裂隙含水層、中元古界霧迷山白云巖巖溶裂隙含水層、新元古界燧石角礫巖裂隙含水層、寒武系中統(tǒng)張夏組巖溶裂隙含水層、奧陶系中統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r巖溶裂隙含水層。斷陷盤地沉積有古近系靈山組孔隙裂隙含水層。

1.4.4 平原區(qū)

第四系砂、卵、礫石孔隙含水層為平原區(qū)主要含水層，沉積厚度自西北向東南逐漸增厚，富水性相對變強(qiáng)。

2 礦區(qū)地下水補(bǔ)充、排泄條件

依據(jù)地形地貌和地下水類型特征，將調(diào)查區(qū)的平山——行唐背斜變質(zhì)巖裂隙巖溶潛水亞區(qū)（Ⅰ1）和北河——上滋洋向斜白云巖、礫巖巖溶裂隙水亞區(qū)（Ⅰ2）統(tǒng)稱為基巖裂隙巖溶水區(qū)，將山前洪、沖積傾斜平原孔隙水亞區(qū)（Ⅱ1）稱為第四系孔隙水區(qū)。

出露地層以太古界地層為主，地下水補(bǔ)給主要接受大氣降水，大氣降水通過含水層和裂隙垂直入滲補(bǔ)給地下水。徑流方向受地形變化影響較大，隨地形由高到低向下徑流。其流量水質(zhì)受降水的季節(jié)和強(qiáng)度變化顯著，雨季流量增大，礦化度減??；枯水期側(cè)相反，流量減小，礦化度增大。排泄方式主要以地下水徑流的形式補(bǔ)給山前第四系孔隙水區(qū)和就地向山間河谷排泄，少量是以人工開采和以泉的形式排泄。

孔隙水補(bǔ)給主要來自大氣降水入滲和山區(qū)河谷兩側(cè)基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給，此外，在雨季期間，河道水位抬升，該含水層接受河水補(bǔ)給；地下水的徑流自西北向東南流動；在排泄方式上，山間寬谷處除一部分蒸發(fā)外，大部分地下水沿著山間河道向下游徑流、排泄。

3 水化學(xué)特征

化 學(xué) 類 型 多 為HCO3-Ca·Mg水，以HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca為主，靠城鎮(zhèn)村莊洼地局部地區(qū)，由于受強(qiáng)烈的蒸發(fā)和生活污水影響，礦化度相對較高，化學(xué)類型為HCO3·SO4·Cl-Ca·Mg及SO4-Ca·Mg。礦化度及化學(xué)類型的分帶規(guī)律與潛水流向、地貌、巖性及補(bǔ)給因素的影響，呈現(xiàn)了明顯的適應(yīng)性。總的來說礦化度由西北而東南、由山區(qū)至平原逐漸增高，由0.3g/L增至0.5g/L～1.0g/L，但由于在平原區(qū)潛水與河流存在著互相補(bǔ)給的關(guān)系，因此垂直河流補(bǔ)給方向水平變化也甚顯著。在西北部礦區(qū)潛水，化學(xué)類型以HCO3·SO4-Ca為主。

4 地下水富水性特征

結(jié)合各含水層分布范圍及控水構(gòu)造等對含水層進(jìn)行大體富水性分區(qū)，將調(diào)查區(qū)劃分為強(qiáng)富水區(qū)、中等富水區(qū)和弱富水區(qū)。

強(qiáng)富水區(qū)：主要位于團(tuán)山、東溝、八里莊三個區(qū)塊，團(tuán)山強(qiáng)富水區(qū)位于行唐縣團(tuán)山村以東，圈定面積約2.81km2。含水層為古近系（靈山組）孔隙裂隙含水層；單井涌水量100m3/h時，水位降深為4.30m；水化學(xué)類型以HCO3-Ca·Mg為主，礦化度小于0.5g/L；礦井深度在200m～250m。中等富水區(qū)中等富水區(qū)的成井深度在150m～250m。弱富水區(qū)：低山區(qū)的全區(qū)，丘陵區(qū)大部及平原區(qū)的中部為弱富水區(qū)，單井涌水量小于50m3/h，尤其是低山區(qū)，單井涌水量2m3/h～10m3/h，水化學(xué)類型以HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca為 主，礦化度小于1.0g/L。

5 水資源潛力評價

行唐縣位于河北省石家莊市西北部，太行山東麓淺山丘陵區(qū)與華北平原的交接地帶。轄4鎮(zhèn)11鄉(xiāng)，330個行政村，人口46萬。受區(qū)域地下水水位下降的影響，行唐縣地下水位逐年下降，再加上工農(nóng)業(yè)建設(shè)用水的普遍增加，地下水開采強(qiáng)度加大，西北部丘陵地表水接近干涸，人畜用水和土地灌溉極為緊張，工業(yè)用水更是捉襟見肘，民井多數(shù)報廢，用水危機(jī)日益突出。貧水問題嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，無論是對生態(tài)建設(shè)還是加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言，進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查，合理開發(fā)利用行唐縣的水資源已勢在必行。

（1）地表水資源量：行唐縣多年平均降水量為494.21mm，降水量的年內(nèi)分配很不均勻，全年降水量的70%以上集中在6月～9月的汛期。多年平均徑流深度為119.60mm，平均年徑流量為11553.36萬m3。

（2）礦區(qū)地下水資源量：行唐縣地下水資源量可分為裂隙巖溶地下水區(qū)、孔隙地下水區(qū)，共2個區(qū)。裂隙巖溶地下水區(qū)的水資源量為6956.50萬m3，孔隙水區(qū)的水資源量為7470.53萬m3，其中重復(fù)計算的水資源量為1326.71萬m3。

6 找水方向

調(diào)查區(qū)屬水資源缺乏地區(qū)，水資源承載能力“先天不足”。全區(qū)水資源供需矛盾突出，靠境外引水和超采淺層地下水來緩解。調(diào)查區(qū)目前地下水和地表水供水比例相差不大，地下水開發(fā)利用程度較高,工業(yè)、生活用水全部來源于地下水，現(xiàn)淺層地下水長期采補(bǔ)失衡，已使行唐縣平原區(qū)大部分區(qū)域地下水水位持續(xù)下降，水位下降導(dǎo)致了部分機(jī)井干涸，機(jī)井報廢數(shù)量增加，影響了正常工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

在進(jìn)行找水時，需要認(rèn)真分析當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文地質(zhì)資料和水井分布情況。分析調(diào)查區(qū)水文地質(zhì)條件，找水方向主要是深層孔隙水、基巖裂隙水、構(gòu)造脈狀裂隙水、巖溶裂隙水。收集分析以往地質(zhì)、水文地質(zhì)資料及供需現(xiàn)狀，進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查、地面物探，確定水井位置及深度。采用針對性較強(qiáng)的成井工藝，開采地下水。

調(diào)查區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，找水難度大。在對已有資料分析及水文地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，充分采用水文地質(zhì)遙感技術(shù)、地球物理勘探技術(shù)、鉆探成井工藝等新技術(shù)新方法，并結(jié)合水質(zhì)分析、抽水實(shí)驗(yàn)等綜合技術(shù)手段進(jìn)行找水。首先通過野外水文地質(zhì)調(diào)查，借助遙感解譯對綜合信息疊加分析處理，圈定富水地段，并根據(jù)不同的水文地質(zhì)條件及取水目的層，選用適宜的地球物理勘探方法，確定水井位置及成井深度。

低山區(qū)：查區(qū)的低山區(qū)出露地層以太古界為主，巖性由角閃巖、大理巖、淺粒巖、變粒巖、片麻巖及巖漿巖侵入的巖墻和巖脈。這些巖石的賦水性較差，被風(fēng)化后裂隙節(jié)理發(fā)育，風(fēng)氧化帶深度在5m～10m，受構(gòu)造影響的地方其深度可達(dá)到20m～30m，具有一定的賦水能力，但水量不大。風(fēng)氧化帶以下巖石完整，含水極少。

在該區(qū)域找水，首先要注重收集本區(qū)以往的水文地質(zhì)資料，圈定相對富水區(qū)；再利用先進(jìn)的地球物理勘探技術(shù)確定井位和成井深度；最后利用鉆探成井工藝，確保打出滿足需要的水井。找水方向應(yīng)以溝谷、洼地、構(gòu)造帶為主。

丘陵區(qū)：丘陵區(qū)的含水層地層出露較齊全。本次瞬變電磁物探工作在本區(qū)實(shí)施，并圈定了相對富水區(qū)域，總面積約52.95km2，占調(diào)查區(qū)總面積的5.48%。

在相對富水區(qū)域打井，應(yīng)采用激發(fā)極化的物探方法確定井位和成井深度，其他地方確定水井需要在分析含水層的埋藏條件，加密激發(fā)極化點(diǎn)的密度。找水方向?yàn)樯顚涌紫端⒒鶐r裂隙水、構(gòu)造脈狀裂隙水等。

丘陵區(qū)為調(diào)查區(qū)的強(qiáng)徑流區(qū)，富水性分區(qū)與儲水構(gòu)造、富水塊段、斷陷區(qū)塊及靈山組（E1）分布關(guān)系密切。

常見的儲水構(gòu)造主要有褶曲型儲水構(gòu)造、斷裂儲水構(gòu)造、巖脈儲水構(gòu)造、風(fēng)化殼儲水構(gòu)造等。西城仔一帶富水性較強(qiáng)，該地區(qū)含水層出露面積較廣，同時又是向斜構(gòu)造。

靈山組（E1）出露地區(qū)，其富水性受斷裂構(gòu)造、古斷陷盆地及巖溶裂隙分布控制。斷裂構(gòu)造是地下水良好的疏水通道，斷裂附近富水性相對較強(qiáng)；靈山組沉積于古斷陷盆地內(nèi)，盤地底部相對隔水，構(gòu)成小型的水文地質(zhì)單元，其富水性較強(qiáng)；巖性以石灰?guī)r為主的地區(qū)，巖溶裂隙發(fā)育，其富水性也相對較強(qiáng)。

在平原區(qū)找水方向以深層孔隙水、構(gòu)造脈狀裂隙水、基巖裂隙水為主。第四系沉積物厚度自西向東，逐步增大，底板埋深100m～300m，巖性為粘土、砂及礫卵石類。找水方式上建議在相對富水性較好的地方進(jìn)行激發(fā)極化電測深工作。繪制電測深曲線圖，依據(jù)視電阻率和視極化率曲線特征，最終確定水井位置及成井深度。

水井鉆探作業(yè)，孔位選擇可根據(jù)實(shí)際情況及鉆探施工便利程度進(jìn)行選擇?？h城西部和北部，建議成井深度控制在150m以淺，縣城東部和南部成井深度控制在300m以淺。由于地層屬于第四系松散地層，含沙量大，為防止長期抽采水造成沙量過大，堵塞致使水量減小，建議主要含水目的層套管使用孔眼花管外纏雙層80目尼龍網(wǎng)工藝，可以有效對沙進(jìn)行阻隔，且能有效保護(hù)孔壁，防止坍塌。