泉水口斷裂帶地下水及其開(kāi)發(fā)利用研究

張豐雄

【摘要】斷裂帶地下水因受斷裂規(guī)模、組成物質(zhì)的影響，往往具有徑流深度大、時(shí)間長(zhǎng)，從而表現(xiàn)為水質(zhì)、水溫異常等特點(diǎn)。位于樂(lè)都盆地湟水河北8Km的王家莊—泉水口斷裂是一條規(guī)模較大、切割較深的斷裂，具有明顯的導(dǎo)水、控?zé)岬茸饔们业叵滤缓喾N有益元素。經(jīng)初步研究，筆者在該導(dǎo)水?dāng)嗔褞?nèi)的引勝溝王家莊為樂(lè)都縣縣城城鎮(zhèn)供水尋找出一處中型供水水源地，成功地嘗試了利用脈狀構(gòu)造裂隙水建設(shè)集中、較大規(guī)模的供水水源地。若進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用，其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益將十分明顯。

【關(guān)鍵詞】樂(lè)都盆地；導(dǎo)水?dāng)嗔?；水源地；地下熱水；礦泉水

Spring drainage opening fault zone ground water and development use research

Zhang Fengxiong

【Abstract】Because the fault zone ground water breaks the scale, the composition material influence, often has the runoff depth to be big, the time is long, thus displays unusually for the water quality, the water temperature and so on characteristics. Is a scale is big located at the Ledu basin Huangshui Hebei 8Km Wangjiazhuang - spring drainage opening break, the cutting deep break, has obviously heat functions and so on leads the water, to control, and the ground water contains many kinds of beneficial elements richly. After preliminary study, author, in should lead in the water fault zone to direct to win ditch Wangjiazhuang to seek for medium water supply water source place for the Ledu County cities water supply, has attempted the use arteries shape structure crevice water construction centralism successfully, the big scale water supply water source place. If further develops the use, its society, the economic efficiency will be very obvious.

【Key words】Ledu basin; Leads the water break; Water source place; Geothermal water; Mineral water

樂(lè)都盆地位于青海省東北部，屬湟水河谷西寧——樂(lè)都盆地的一部份，行政區(qū)劃屬樂(lè)都縣管轄。其內(nèi)黃土紅層廣布、淡水資源十分貧乏。由于人口集中分布的湟水河谷為苦咸水分布區(qū)，淺山黃土區(qū)為透水不含水區(qū)，造成區(qū)內(nèi)飲水困難，人類(lèi)生存條件相對(duì)惡劣，不但鄉(xiāng)村人畜飲用水難以解決，而且城鎮(zhèn)供水十分緊張?？h城碾伯鎮(zhèn)現(xiàn)有人口3萬(wàn)，大小企業(yè)單位30余家，現(xiàn)狀日需水量達(dá)1.2萬(wàn)m³，而縣城唯一的引勝溝供水水源地經(jīng)兩次擴(kuò)采后的日供水量不足0.6萬(wàn)m³。為解決十分突出的飲用水供需矛盾，有關(guān)部門(mén)經(jīng)多次論證認(rèn)為，引勝溝現(xiàn)有水源地的河谷潛水已無(wú)開(kāi)發(fā)潛力，縣城周?chē)髦系叵滤Y源有限，均無(wú)水源地建設(shè)條件。若用引勝溝地表河水作為供水水源，需投資1700萬(wàn)元，且地表河水水質(zhì)污染、防凍、防沙等問(wèn)題難以解決。為尋找新的供水水源，我們對(duì)盆地北側(cè)的北西西向斷裂構(gòu)造及其導(dǎo)水性、地下水特征進(jìn)行了研究，對(duì)利用脈狀構(gòu)造裂隙水建設(shè)較大規(guī)模的集中供水水源的可能性做了嘗試，并對(duì)王家莊—泉水口導(dǎo)水?dāng)嗔训倪M(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行了探討。

1 王家莊泉水口導(dǎo)水?dāng)嗔训幕咎卣?/p>

1.1 地質(zhì)特征

大地構(gòu)造部位上，研究區(qū)位處秦祁昆加里東地槽及褶皺系的祁連——北秦嶺帶內(nèi)，位于西寧樂(lè)都中生代內(nèi)陸坳陷盆地北側(cè)，盆地南北兩側(cè)受拉雞山北側(cè)深大活動(dòng)斷裂及中祁連深大活動(dòng)斷裂的控制。受多次構(gòu)造活動(dòng)的影響，盆地內(nèi)次一級(jí)斷裂構(gòu)造形跡明顯，且具有網(wǎng)格狀分布的特征，主要發(fā)育有NWW、SN向兩組斷裂。雖然大部分?jǐn)嗔岩?guī)模較小，切割也不深，但有些斷裂規(guī)模較大，不僅延伸長(zhǎng)、切割較深、而且影響范圍也廣，王家莊—泉水口斷裂就是其中一條。該斷裂呈北西西向展布在距湟水河8Km左右的盆地北側(cè)，西起努木池溝，東至水磨溝一帶，延伸長(zhǎng)度大于15Km，產(chǎn)狀291°/201°∠68°—81°,斷裂帶寬80—300m之間，為一走滑型正斷層。其上、下盤(pán)地層均為γ²

1.2.2 地下水的分布及富水性特征

王家莊—泉水口脈狀構(gòu)造裂隙水賦存在斷層角礫中，并沿?cái)嗔褞С蕳l帶狀分布。地下水的富水性受斷裂帶內(nèi)部特征、斷裂帶所處的地形位置、構(gòu)造組合的控制。在斷裂帶內(nèi)部次級(jí)斷層分布帶，斷層角礫相對(duì)破碎松散，地下水富水性越強(qiáng)，如在王家莊一帶，斷裂帶南側(cè)單井計(jì)算涌水量大于8000m³/d，水量極豐富，而北側(cè)單井計(jì)算涌水量為5000m³/d。其外，斷裂帶在地形低的河谷地帶因補(bǔ)給充沛而相對(duì)富水；在構(gòu)造交匯部位因賦水空間增大、斷裂帶更加破碎而富水。

1.2.3 地下水的水化學(xué)及動(dòng)態(tài)特征

斷裂帶地下水的水化學(xué)類(lèi)型以CI.SO₄?HCO₃—Na?Ca_a型水為主，礦化度小于1g/L，水質(zhì)好。調(diào)查顯示，該地下水在王家莊水井中水位變幅小于0.052m。沿線各上升泉流量、水溫年變幅極小, 多年來(lái)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

2.利用脈狀構(gòu)造裂隙水建設(shè)縣城集中供水水源地嘗試

2.1 水源位置的確定

依據(jù)導(dǎo)水?dāng)嗔训乃牡刭|(zhì)特征，水源地的確定主要按技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理、水質(zhì)水量保證的原則進(jìn)行?？紤]到脈狀構(gòu)造裂隙水分布局限性大（很窄的條帶）、水文地質(zhì)條件復(fù)雜（富水程度變化大）、集中供水布井困難、井間干擾大等因素，為滿足上述原則，我們采用了地面調(diào)查分析初定，物探具體圈定的方法進(jìn)行確定。地面綜合調(diào)查顯示，導(dǎo)水?dāng)嗔呀?jīng)過(guò)的引勝溝、土官溝、羊官溝段地下水相對(duì)富集，尤其是引勝溝不但距縣城近，而且該段導(dǎo)水?dāng)嗔雅c南北向斷裂相交匯，斷裂破碎帶范圍較大。物探進(jìn)一步工作發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)富水段分布在SN向斷裂以東的河谷地帶。據(jù)此將供水水源地確定在導(dǎo)水?dāng)嗔牙蠣斏缴侥_（如上圖）。

2.2 水源地水文地質(zhì)條件

水源地地下水為脈狀構(gòu)造裂隙水，含水層為斷層角礫，由兩組斷裂組成，一組為近南北向展布，傾角74°—86°，西傾，斷層帶寬150余米，另一組近東西向展布，斷裂帶寬200米，帶內(nèi)次一級(jí)斷層發(fā)育，明顯的有4條，斷層帶寬10—50m，斷層間距20—60m。兩組斷裂共同作用，形成寬90m左右，長(zhǎng)近200m，深度大于200m的條帶狀構(gòu)造破碎帶。含水層頂板埋深38m左右，水頭-2.5—-1.5m，井口水溫達(dá)31℃，單井計(jì)算涌水量大于5000m³/d，水量極豐富。水化學(xué)類(lèi)型為CI.SO₄?HCO₃—Na?Caa型水，礦化度小于0.76g/L，水質(zhì)好。

2.3 水資源評(píng)價(jià)方法及成果

鑒于構(gòu)造裂隙水水文地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜,補(bǔ)、徑、排條件難以查明，很難用常用的補(bǔ)給量總和法、排泄量總和法或斷面徑流量法計(jì)算評(píng)價(jià)地下水資源量。本次依據(jù)《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—2001）9.4.13條的有關(guān)規(guī)定，按實(shí)際需水量，使用試驗(yàn)推斷法評(píng)價(jià)地下水可開(kāi)采量。

據(jù)開(kāi)采性抽水試驗(yàn)資料，Q=f（s）曲線為直線性，單位涌水量289.34m³/d?m，經(jīng)計(jì)算當(dāng)設(shè)計(jì)地下水開(kāi)采量為10000m³/d時(shí)，地下水水位降深為34.5m。外延值為1.41S_MAX，滿足外延值小于1.75 S_MAX的有關(guān)要求，因此有足夠的水源保證。

2.4 水源建設(shè)及開(kāi)采驗(yàn)證

供水井布置在斷裂帶內(nèi)，共三口井，為三角形布置，其中1、2號(hào)井相距19m，2、3號(hào)井相距39.5m，1、3號(hào)井相距52m。三井同時(shí)生產(chǎn)時(shí)，雖出現(xiàn)干擾現(xiàn)象（減少系數(shù)為0.28）,但實(shí)際出水量達(dá)12000m³/d。其中，1號(hào)井為3500m³/d、2號(hào)井為3500m³/d、3號(hào)井為5000m³/d，最大水位降深小于38m。

水源地建成后表現(xiàn)出了斷裂帶水特有的優(yōu)勢(shì)，除水量豐富、水質(zhì)好、水溫高等外，還因地下水水頭高、供水井集中而具有取水經(jīng)濟(jì)、管理方便的特點(diǎn)。

3 導(dǎo)水?dāng)嗔训叵滤M(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用探討

3.1 供水潛力分析

3.1.1 王家莊供水水源擴(kuò)采潛力分析

按地方需水要求，本次評(píng)價(jià)王家莊水源地地下水可開(kāi)采資源量為10000m³/d，但據(jù)開(kāi)采驗(yàn)證，已建三口供水井，尤其是2、3號(hào)井在50m降深以?xún)?nèi)，有顯著增加出水的能力。實(shí)際生產(chǎn)也表明，評(píng)價(jià)的可開(kāi)采資源小于水源地的出水能力，擴(kuò)采的潛力很大。

3.1.2 導(dǎo)水?dāng)嗔阉Y源進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用分析

王家莊—泉水口斷裂展布在苦咸水分布的湟水河谷附近，由于淡水資源奇缺，集中分布的河谷區(qū)居民至今還沒(méi)有解決生活飲用水問(wèn)題。經(jīng)初步研究，導(dǎo)水?dāng)嗔褞г谕凉贉?、羊官溝、卯寨溝、水磨溝?nèi)較為破碎，沿?cái)嗔丫械叵滤钩?，在羊官溝、水磨溝與SN向、NE向等兩組或兩組以上斷裂相交匯，具有地下水富集的有利條件。開(kāi)發(fā)利用該地下水不僅可解決河谷區(qū)廣大居民的基本生存條件，而且對(duì)沿線大棚農(nóng)灌，發(fā)展經(jīng)濟(jì)起到重要作用。

3.2 地下熱水資源利用

王家莊—泉水口斷裂為一切割深度較大的地殼斷裂，伴有地?zé)峄顒?dòng)。沿?cái)嗔褞Ф嗵幊霈F(xiàn)地下熱水露頭點(diǎn)，如引勝溝王家莊號(hào)1泉、老爺山2號(hào)泉、羊官溝3號(hào)泉、卯寨溝4號(hào)泉、水磨溝6號(hào)泉等，其中，2號(hào)泉水溫可達(dá)20℃，鉆探資料現(xiàn)示，王家莊水井在200m以淺、井口混合水溫高達(dá)31℃。據(jù)此推斷該斷裂帶的地?zé)嵩谙丛?、大棚供暖等方面具有很高的利用價(jià)值，如在道教勝地老爺山前開(kāi)發(fā)，對(duì)發(fā)展旅游業(yè)也有很好的促進(jìn)作用。

3.3 對(duì)人體有益元素的開(kāi)發(fā)利用

研究表明，沿?cái)嗔褞С雎兜纳鲜龈鞯責(zé)岙惓Ｈc(diǎn)，地下水均不同程度的含有鍶、鋰、偏硅酸、二氧化碳、鋅及放射性氡等對(duì)人體有益元素。老爺山2號(hào)泉自古就有藥水泉之稱(chēng)，其對(duì)多種皮膚病、胃病均有療效，經(jīng)初步測(cè)定該泉地下水所含鍶、鋰、偏硅酸、二氧化碳等各元素含量達(dá)到《飲用天然礦泉水》（GB8537—1995）的界線指標(biāo)，放射性氡含量也較高。積極開(kāi)發(fā)利用這些有益元素，對(duì)人體保健意義重大，同時(shí)對(duì)發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

水與人口和資源并稱(chēng)為人類(lèi)21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的三大社會(huì)問(wèn)題。其中水是一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，尤其是淡水資源是基礎(chǔ)自然資源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源。我省雖處三江源頭，但淡水資源嚴(yán)重不足，特別是人口、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)集中分布的青東地區(qū)、共和盆地、柴達(dá)木盆地等地域，淡水資源的貧乏已嚴(yán)重制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。人類(lèi)生存、社會(huì)發(fā)展需要我們尋找大量的淡水供水水源地，然而，經(jīng)過(guò)水文工作者數(shù)十年的努力奮斗，淺表層的淡水資源已基本了解并得到開(kāi)發(fā)利用，尋找新的供水水源是擺在新一代水文工作者面前的重大課題，樂(lè)都盆地王家莊—泉水口導(dǎo)水?dāng)嗔褞У陌l(fā)現(xiàn)、成功開(kāi)發(fā)，不僅對(duì)利用脈狀構(gòu)造裂隙水建設(shè)較大規(guī)模的集中供水水源的可能性做了成功嘗試，而且對(duì)新的水源尋找做了探索，其對(duì)嚴(yán)重缺水區(qū)人畜飲水的解決及扶貧打井工程的實(shí)施具有示范意義。