趙賢順，陳 波

(陜西煤田地質(zhì)勘查研究院有限公司，陜西 西安 710021)

0 引言

我國幅員遼闊，不同地區(qū)地下水資源差異較大。地下水資源受到氣候氣象、大地構(gòu)造、地形地貌、地層巖性等多重因素的影響。不同類型的地下水、不同含水介質(zhì)地下水的賦存條件和運移規(guī)律亦大不相同，在水文地質(zhì)勘查中應根據(jù)地下水的差異采取相應的勘查方法，獲取可靠的水文地質(zhì)資料。供水水源地的勘查往往需要多種勘查途徑和方法相結(jié)合，常見的途徑和方法有水文地質(zhì)調(diào)查、遙感解譯、地球物理探測、水文地質(zhì)鉆探、地球物理測井、抽水試驗、化學測試、地下水系統(tǒng)劃分、水資源均衡評價等。麟游縣西部山區(qū)屬于我國陜甘黃土高原半干旱氣候帶水文地質(zhì)區(qū)，地處黃土高原與渭河平原銜接部位，屬于涇河支流南河流域。

1 水文地質(zhì)綜合調(diào)查

工作區(qū)地貌屬于黃土覆蓋的中低山區(qū)，溝谷縱橫，山面支離破碎，大的溝谷有基巖出露。河谷區(qū)被第四系全新統(tǒng)沖洪積層所覆蓋。

在黃土殘塬、梁、峁地區(qū)黃土層潛水主要接受大氣降水的垂直滲入補給，由于區(qū)內(nèi)黃土梁峁區(qū)地形破碎，坡降大，降水多由地表流失，所以滲入補給量甚微，徑流方向受地形地貌條件的控制，一般是從地勢較高的分水嶺地帶向溝谷方向運移，在一些溝腦處以下降泉的形式排泄，泉水的流量波動較大，在豐水期流量較大，在枯水期幾近干涸。

河谷區(qū)第四系全新統(tǒng)沖洪積層潛水主要接受大氣降水、河流和下降泉的補給，近河地段與河流地表水有互補關系。水量隨著降水量和河水的漲跌變化。排泄主要是蒸發(fā)和向下補給基巖含水層。

工作區(qū)隱伏基巖地層由上自下為白堊系下統(tǒng)洛河組(K1l)，白堊系下統(tǒng)宜君組(K1y)，中侏羅統(tǒng)安定組(J2a)、侏羅系中統(tǒng)直羅組(J2z)，侏羅系中統(tǒng)延安組(J2y)、下侏羅統(tǒng)富縣組(J1f)。

白堊系下統(tǒng)洛河組含水層，為區(qū)域性白堊系承壓水盆地西南邊緣組成部分，呈現(xiàn)為一開啟型含水構(gòu)造。地下水補給來源以區(qū)域側(cè)向補給和大氣降水補給為主。徑流方向主要受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響下的區(qū)域水動力場控制，總體呈由南西向北東緩慢運移，向區(qū)外涇河排泄。

通過對工作區(qū)附近村鎮(zhèn)水源井的調(diào)查走訪，水源井深度一般為200-300 m，取水層位為白堊系下統(tǒng)洛河組含水層，水量基本能夠滿足村鎮(zhèn)生活用水，水質(zhì)較好。

綜合水文地質(zhì)綜合調(diào)查，大致初步圈定地下水的富水層位為白堊系下統(tǒng)洛河組含水層。

表1 工作區(qū)地層統(tǒng)計表

2 地球物理探測

本著經(jīng)濟合理、滿足要求的原則，選擇音頻大地電磁(AMT)和靜電α卡方法，其抗干擾能力較強，施工作業(yè)靈活，能有效的探測地質(zhì)信息。MTU-5A衛(wèi)星同步大地電磁采集系統(tǒng)具有多種觀測方式，能夠提供多種張量電性曲線，廣泛應用于各種中深部地球物理勘探領域中，音頻大地電磁法(AMT)可做2D、3D的剖面或面積性勘探。FFA-2快速α數(shù)字閃爍輻射儀，采用最新電子技術改進的新一代放射性儀器，體積小，重量輕。通過測量土壤樣品中或α卡片上的α射線強度來圈定隱伏的斷層、裂隙、破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造。研究以往資料及取得成果的基礎上，初步分析確定斷層、含水層空間分布。

根據(jù)整體電性層分布可見，工作區(qū)地層近似呈層狀分布，斷層不發(fā)育，屬于貧水區(qū)，地下水匱乏。工作區(qū)白堊系礫巖厚度大于500 m，受局部發(fā)育的背斜、向斜的影響，該沉積地層其間分布多個低阻凹陷異常區(qū)，推測為裂隙發(fā)育帶，但異常范圍橫向和縱向范圍均不大，其中F1、F2裂隙帶最大深度約為450 m，推測為含水相對有利區(qū)，F(xiàn)3裂隙帶最大深度約為300 m，含水性次之；工作區(qū)的裂隙帶未穿透大厚度的白堊系礫巖，地下水導通性不良，整體含水性一般。

通過地球物理探測，結(jié)合水文地質(zhì)綜合調(diào)查，確定適合打井取水的地下水的富水層位和富集區(qū)域。確定地下水取水層位為白堊系下統(tǒng)洛河組含水層，設計井深470 m；井位選擇在視電阻率較小的地下水富集位置。

圖1 AMT反演視電阻率斷面圖

圖2 AMT反演電性地質(zhì)推斷解譯圖

3 井型機構(gòu)及水文地質(zhì)鉆探

工作區(qū)地層上部為松散層下部為基巖，基巖膠結(jié)性較好。成井結(jié)構(gòu)選用兩個變徑孔段一套井管的鉆孔結(jié)構(gòu)。上部松散層至基巖以下5米全段采用井壁管封閉，管外水泥固井。根據(jù)鉆探設備以及抽水設備情況，一開孔徑445 mm,固井井管377 mm，二開裸孔孔徑311 mm。

水文地質(zhì)鉆井完成后，必須采用有效的洗井手段。洗井宜采用物理洗井與化學洗井相結(jié)合的方式，達到水清沙凈的洗井效果。水文地質(zhì)鉆探過程中定期觀測井內(nèi)水位、沖洗液消耗量、涌水漏水等水文地質(zhì)特征，獲取盡可能全面的水文地質(zhì)特征。在探采結(jié)合鉆孔230 m處出現(xiàn)泥漿漏失現(xiàn)象，初步判定此處巖層孔隙裂隙較為發(fā)育，可能為富水層帶。

圖3 鉆孔結(jié)構(gòu)圖

4 地球物理測井

以經(jīng)濟合理、滿足要求為原則，測井項目選取視電阻率、自然電位、自然伽瑪、聲波時差、井斜測井。視電阻率可以劃分探采結(jié)合鉆孔地層剖面確定含水層位置及厚度，確定軟弱夾層、裂隙和破碎帶。自然電位可以劃分地質(zhì)剖面，區(qū)分巖性，判斷含水層，區(qū)分咸淡水，估算地層滲透性及礦化度。自然伽馬可以劃分沙泥巖剖面，測量井身天然放射性，確定含水層的厚度及結(jié)構(gòu)。聲波時差可以獲取巖石的強度指數(shù)、體積模量、切變模量、楊氏模量等力學性質(zhì)資料，用于劃分巖性，計算巖層孔隙率、巖層強度參數(shù)。井斜測井可以確定鉆孔傾斜情況，指導抽水設備的安裝。通過地球物理測井確定工作區(qū)內(nèi)中粗粒砂巖為主要含水巖層，含礫砂巖為弱富水性，礫巖層為幾乎不含水層。測井成果顯示在220～240 m處為粗粒砂巖，裂隙發(fā)育，滲透性較高，與水文地質(zhì)鉆探特征較為一致。

5 抽水試驗

抽水試驗可直接測定含水層的富水程度和評價井孔的出水能力，確定含水層水文地質(zhì)參數(shù)。通過對探采結(jié)合鉆孔的抽水試驗，取得了鉆孔的水文地質(zhì)參數(shù)，日出水量可達220 m3/d。鉆孔內(nèi)含水層為弱富水性含水層，在工作區(qū)所在的缺水山區(qū)已經(jīng)屬于出水量較大的水源井，完全能夠滿足目標用水群體用水需求。

表2 探采結(jié)合孔抽水試驗成果表

6 水質(zhì)評價

根據(jù)水質(zhì)檢驗報告，按照評價目標，選擇相應的水質(zhì)參數(shù)、水質(zhì)標準和評價方法，對水體的質(zhì)量利用價值及水的處理要求作出評定。水質(zhì)評價是合理開發(fā)利用和保護水資源的一項基本工作。

探采結(jié)合鉆孔抽水試驗結(jié)束后采取簡分析水樣和飲用水樣送檢化驗。水化學類型為HCO3·SO4-Na·K型水，感觀性狀、一般化學指標、毒理學指標、微生物指標等均符合生活飲用水衛(wèi)生標準。

7 結(jié)語

通過水文地質(zhì)綜合調(diào)查、地球物理探測的方法確定探采結(jié)合鉆孔的最佳位置和深度；通過鉆探和地球物理測井相結(jié)合的方法確定目的含水層的巖性、厚度、深度、孔裂隙發(fā)育程度等條件；通過抽水試驗、水質(zhì)化驗驗證鉆孔出水量條件和水質(zhì)條件。根據(jù)探采結(jié)合孔取得的地質(zhì)、水文地質(zhì)、物探等精確資料，指導布置其他水源井的施工。最終建立可持續(xù)開發(fā)利用的供水水源地。水源地勘查的途徑和方法應遵循循序漸進，由淺入深，定性到定量的過程。