貴州槽谷斜坡地帶富水特征及巖溶水勘查開發(fā)
——以務(wù)川縣黃都斷裂富水構(gòu)造為例

湯自華

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

貴州槽谷斜坡地帶富水特征及巖溶水勘查開發(fā)
——以務(wù)川縣黃都斷裂富水構(gòu)造為例

湯自華

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

貴州務(wù)川縣黃都為貴州斜坡槽谷地帶的典型代表，區(qū)內(nèi)缺水比較嚴(yán)重。由于受黃都阻水?dāng)嗔训目刂疲跀鄬由媳P一帶的地下水異常豐富、水位埋藏淺，易于機(jī)井工程開發(fā)利用。通過對黃都斷裂富水構(gòu)造特征及機(jī)井工程開發(fā)利用地下水經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析、總結(jié)，為該區(qū)及其它類似區(qū)域地下水開發(fā)提供了參考。

斷裂富水構(gòu)造；機(jī)井；地下水開發(fā)；黃都

黃都鎮(zhèn)位于貴州務(wù)川縣南西，距縣城50km。黃都斷裂富水構(gòu)造區(qū)位于黃都鎮(zhèn)南，匯水區(qū)總面積約49.1km2。該區(qū)地形北高南低，地貌組合類型以溶蝕峰叢槽谷為主，槽谷沿南北走向展布，地形呈低緩波狀起伏。工作區(qū)地形總體向南平緩傾斜（圖3），谷地寬一般650～1 500m，工作區(qū)內(nèi)槽谷長約8 500m。槽谷兩側(cè)為峰叢斜坡，地形起伏較大，谷地標(biāo)高820～900m，峰頂最高點(diǎn)1 455m（北東面“紫紅坡”一帶）。峰谷相對高差450～630m（圖2）。區(qū)域內(nèi)出露地層主要為寒武系、奧陶系、志留系及二疊系。寒武系地層以白云巖、泥質(zhì)白云巖為主，奧陶系以灰?guī)r夾泥巖，志留系地層以泥巖及砂巖夾灰?guī)r、泥灰?guī)r，二疊系以燧石灰?guī)r為主。境內(nèi)屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，氣候溫和、四季分明、雨量充沛，年均氣溫15℃，年均降雨量1 282mm，蒸發(fā)量625mm。區(qū)內(nèi)各行政村全部通公路，交通便利。

區(qū)內(nèi)低洼處地表水系以季節(jié)地表溪流為主，流量小，易斷流。是典型的斜坡槽谷地帶巖溶干旱缺水區(qū)。區(qū)內(nèi)人口主要沿谷地邊緣聚居，有4個行政村，缺水人口達(dá)8 089人。

1 水文地質(zhì)及斷裂富水特征

區(qū)內(nèi)谷地第四系粘土、亞粘土厚0.5～10.0m，屬弱含水層，無供水意義。下伏寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群（∈2-3ls）白云巖；中統(tǒng)高臺組（∈2g）泥質(zhì)白云巖及奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組（O1t+h）灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r巖溶發(fā)育，小型溶洞交織相連構(gòu)成網(wǎng)狀的含水空間系統(tǒng)，富水性中等至強(qiáng)，含水性較均勻，屬溶孔—溶隙水。受地質(zhì)構(gòu)造及地形切割影響，區(qū)內(nèi)地下水總體由北向南順巖層走向徑流。受槽谷中部南北走向黃都阻水?dāng)嗔芽刂疲叵滤跀嗔褨|盤一側(cè)相對富集，斷裂帶至峰叢斜坡腳的槽谷一帶為地下水的富集區(qū)，最終以巖溶泉的形式于斷裂帶附近呈串珠狀出露排泄（圖1）。

工作區(qū)在靠近 “黃都-張土溪”背斜軸部，巖石受構(gòu)造張力的作用，較為破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，儲水空間豐富，利于地下水的運(yùn)移及賦存。區(qū)內(nèi)東西兩側(cè)峰叢斜坡地帶為地下水主要補(bǔ)給區(qū)，向中部低緩槽谷地帶低洼的槽谷區(qū)富集。中部低洼的槽谷區(qū)地下水較為豐富，利于鉆井開采。

圖2 貴州務(wù)川縣黃都斷裂富水構(gòu)造水文地質(zhì)A-A′橫剖面圖

圖3 貴州務(wù)川縣黃都斷裂富水構(gòu)造水文地質(zhì)B-B′縱剖面圖

區(qū)內(nèi)斷裂多為北東或南西向，其中黃都斷裂為區(qū)內(nèi)深大斷裂，壓扭性，逆斷層，區(qū)內(nèi)長約12.2km，走向近南北，傾向東，次生斷裂發(fā)育，影響范圍較寬。該斷裂東盤相對富水并導(dǎo)水，西盤為相對阻水，沿?cái)嗔哑扑閹Оl(fā)育的巖溶泉，呈“串珠狀”排列。富水盤巖層為婁山關(guān)群白云巖，巖層傾向南東東，傾角14°～27°，與地形斜坡為反向，有利于地下水補(bǔ)給及蓄存。2009年于黃都斷裂富水盤一帶布有6個“探、采”結(jié)合孔，全部出水，水量較大，單井日出水量為392.26～1 035.07m3（圖1、圖2）。

2 地下水勘查開發(fā)

區(qū)內(nèi)主要部署了1∶5萬水文地質(zhì)、水文物探、鉆探、水樣采集等綜合工程技術(shù)手段（圖2、圖3）。

2.1 1∶5萬水文地質(zhì)調(diào)查

調(diào)查面積90km2，通過工作主要查明區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖類分布及其組合、巖溶發(fā)育規(guī)律、地下水的賦存特征、含水巖組及富水性、地下水資源的分布狀況、開發(fā)利用條件以及可開采潛力，特別是槽谷及斜坡地帶斷裂發(fā)育規(guī)模及斷裂性質(zhì)，其是否具有導(dǎo)水及富水特征，找出斷裂帶富水及阻水區(qū)域，即斷裂的破碎帶及影響帶，為水文物探、鉆探圈定勘探孔位靶區(qū)。

2.2 水文地質(zhì)物探

根據(jù)野外現(xiàn)場測試資料統(tǒng)計(jì)，測區(qū)內(nèi)各巖、土體的電阻率參數(shù)分別為第四系土層ρ=30～60Ω· m；白云巖ρ=n×103～105Ω·m；地下水ρ=40～60Ω· m；裂隙發(fā)育帶ρ=100～500Ω· m。物探工作垂直于槽谷走向（亦垂直于巖層走向）在擬選成井區(qū)布勘測剖面4條，2～3線剖面間距25m，3～4線剖面間距35m，2、3、4線剖面方向?yàn)?10°，1線與2、3、4線垂直，方向?yàn)?0°（圖4）。

裂隙發(fā)育帶的位置、走向及寬度：對稱四極ρs平面等值線圖ρ＜400Ω·m的低電阻率異常帶解釋裂隙發(fā)育帶，即87/2～96/2、91/3～97/3、95/4號點(diǎn)之間和108/2～110/2、110/3～114/3、114/4～117/4號點(diǎn)之間兩帶，走向?yàn)楸睎|～南西，根據(jù)地形和地質(zhì)條件分析，108/2～110/2、110/3～114/3、114/4～117/4號點(diǎn)之間為地下水主徑流帶，寬度為5～15m。（圖4）

圖4 CK51探采結(jié)合孔水文物探工作布置、對稱四極ρs品面等值線圖（1∶1000）

圖5 CK51探采結(jié)合孔水文物探聯(lián)合剖面ρs曲線圖和電測深ρs曲線圖（1∶1000）

裂隙發(fā)育帶埋深狀況：2線綜合剖面，對稱四極和聯(lián)合剖面ρs曲線在111～113號點(diǎn)為同步低電阻率異常段，其下部測深等ρs曲線呈“V”型低阻異常，揭示下部裂隙發(fā)育（圖5）。3線的112/3號測深點(diǎn)揭示如下：AB/2＝1.5～4m段，ρ=60Ω·m，解釋為土層；AB/2＝4～15m段ρ=∞，解釋為完整基巖段，AB/2＝15～65m段，ρ=460Ω· m，解釋為裂隙發(fā)育段； AB/2＝65～150m段，ρ=∞，解釋為完整基巖段。（圖5）

綜合分析，3線112點(diǎn)位于平面低阻異常（地下水主徑流）帶上，且該點(diǎn)下部激電測深ρs曲線呈“U”型低阻異常，單支測深曲線有明顯緩升段異常，是本場地較好的裂隙發(fā)育點(diǎn)位。結(jié)合水文地質(zhì)條件，推薦成井孔位為3線112號點(diǎn)。

2.3 水文地質(zhì)鉆探

于區(qū)內(nèi)黃都阻水?dāng)嗔焉媳P的斷裂破碎帶及影響帶布設(shè)了6口機(jī)井，成井率100%。鉆孔孔深150.48～181.01m，靜止水位2.60～28.70m，單井實(shí)抽涌水量392.26～1 035.07 m3/d，相應(yīng)穩(wěn)定降深為6.00～47.60m。地下水主要出水段在14.10～138.50m，出水段深度多大于40m，只有CK34及CK35鉆孔上部存在少量出水裂隙段（14.10～19.30m）的位置稍淺，其余裂隙段出水發(fā)育位置較深，屬深部循環(huán)的地下水，水量保障性較強(qiáng)。（表1、圖2～3）。

表1 黃都斷裂構(gòu)造富水區(qū)機(jī)井工程基本情況一覽表

2.4 水質(zhì)評價(jià)

據(jù)區(qū)內(nèi)機(jī)井水質(zhì)分析成果資料顯示，區(qū)內(nèi)地下水呈無色、無味、透明，地下水水化學(xué)類型多為HCO3--Ca2+、Mg2+型水，唯有CK28號為型水?？偟V化度306.21～425.32mg/L，總硬度291.68～390.48mg/L，pH值7.2～7.8，水溫16～17℃，屬中性低礦化度淡水，均屬Ⅱ類水，水質(zhì)良好，適宜各種用途（表2）。

3 地下水勘查開發(fā)效益評價(jià)

據(jù)實(shí)地調(diào)查及縣水利局提供資料，區(qū)內(nèi)缺水人口達(dá)8 089人，按用水定額70升/人·天計(jì)算，區(qū)內(nèi)需水量達(dá)566.23m3/d。缺水嚴(yán)重阻礙了地方社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的提高，進(jìn)而也是影響社會穩(wěn)定的潛在因素。通過地下水資源勘查工作，區(qū)內(nèi)布設(shè)6口機(jī)井工程全部成井，日涌水量達(dá)4 434.91m3/d，大大地滿足了區(qū)內(nèi)用水需求，按用水定額350m3/畝·年計(jì)算，同時可兼顧區(qū)內(nèi)4 034.48畝，即268.97公頃農(nóng)田耕地灌溉，使原來靠天收獲的耕地變成了旱澇保收的良田，按500元/畝·年計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)年201.72萬元的收入。

在2009年秋冬至2010年夏秋百年一遇的大旱中及2011年炎熱的夏季再次遭受大旱，地方政府充分利用CK28、CK29、CK34、CK35、CK50、CK51六口機(jī)井地下水，并投入抗旱大戰(zhàn)中發(fā)揮了積極作用，區(qū)內(nèi)6口機(jī)井工程的相互補(bǔ)充、交織利用，挽救了地方的經(jīng)濟(jì)損失，據(jù)黃都鎮(zhèn)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，在兩年大旱中，挽回400余萬元的經(jīng)濟(jì)損失。通過實(shí)施地下水資源勘查，為農(nóng)村飲水安全工程尋找優(yōu)質(zhì)、清潔、可供開發(fā)的地下水源地取得了成功，在鄉(xiāng)村地方建設(shè)發(fā)展中取得了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論與建議

1）務(wù)川縣黃都鎮(zhèn)及周邊村寨巖溶發(fā)育，是典型的巖溶石山區(qū)槽谷斜坡地帶，枯水季節(jié)，地表嚴(yán)重缺水。由于受黃都斷裂構(gòu)造阻水盤的控制，在斷層上盤東面的寒武系中上統(tǒng)白云巖分布區(qū)形成了地下水富集區(qū)，為該區(qū)巖溶水勘查開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2）通過物探、鉆探驗(yàn)證，區(qū)內(nèi)寒武系中上統(tǒng)白云巖的巖溶發(fā)育深度主要為42～90m，100～140m兩段，少部分小于20m。

3）通過水文地質(zhì)調(diào)查、水文物探、鉆探等綜合勘查手段相結(jié)合，成功實(shí)施了機(jī)井工程，成井6口，

表2 區(qū)內(nèi)機(jī)井水質(zhì)分析成果表

續(xù)表2

成井率100%，日總涌水量達(dá)4 434.91m3/d，水質(zhì)均為Ⅱ類水（良好），有效解決了8 089人的用水問題，并兼顧4 034.48畝農(nóng)田耕地的灌溉，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4）為有序、有效、合理的勘查開發(fā)利用地下水資源，建議加大基礎(chǔ)性水文地質(zhì)調(diào)查工作的投入力度。

5）加大引進(jìn)新設(shè)備、新技術(shù)的力度，如壓裂洗井增水技術(shù)及設(shè)備、跟管鉆進(jìn)技術(shù)及設(shè)備、引進(jìn)核磁共振等技術(shù)及設(shè)備等，提高現(xiàn)代化找水技術(shù)水平。

[1] 中國地質(zhì)調(diào)查局，中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所．中國西南巖溶地區(qū)巖溶地下水資源開發(fā)與利用[M]. 北京：地質(zhì)出版社，2006.5

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

[3] 王宇，等. 巖溶找水與開發(fā)技術(shù)研究[M]．北京：地質(zhì)出版社，2007.

[4] 王明章，等著.貴州巖溶石山生態(tài)地質(zhì)環(huán)境研究[M]．北京：地質(zhì)出版社，2005.

Water-rich Characteristics and Karst Water Exploration and Exploitation in Trough Valley Slopes, Guizhou

TANG Zi-hua
(No.114 Geological Party, Guizhou Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development, Zunyi, Guizhou 563000)

Landform in Huangdu, Wuchuan, Guizhou is characterized by typical trough valley slope which is seriously short of water. The Huangdu fault as a water-resisting fault develops in this region. The hanging wall of the fault is characterized by enrichment in groundwater easily exploited. This paper has a discussion on water-rich characteristics of the Huangdu fault and summarizes experiences in exploitation of groundwater here.

water-rich fault; exploitation of groundwater; Huangdu

P641．8

A

1006-0995（2014）02-0237-06

10．3969/j．issn．1006-0995．2014．02．019

2013-07-16

湯自華（1976-），男，貴陽人，助理工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)工作