鄂西南巖溶地區(qū)水文地質(zhì)測繪方法探討

曹勁 王燦

（湖北省地質(zhì)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì) 湖北荊州 434020）

鄂西南巖溶地區(qū)水文地質(zhì)測繪方法探討

曹勁 王燦

（湖北省地質(zhì)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì) 湖北荊州 434020）

本文結(jié)合巖溶地區(qū)1：5萬水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查技術(shù)要求，對水文地質(zhì)測繪工作手段地面調(diào)查、實(shí)測地層剖面、洞穴探測、示蹤試驗(yàn)、長觀監(jiān)測等進(jìn)行了詳細(xì)論述，為巖溶地區(qū)開展水文地質(zhì)測繪工作提供參考借鑒。

巖溶地區(qū)；地質(zhì)測繪；工作方法；參考借鑒

引言

鄂西南山區(qū)屬我國西部地區(qū)，由于地處偏遠(yuǎn)、山高谷深、地形切割大、經(jīng)濟(jì)比較落后等因素，巖溶地下水資源開發(fā)利用程度低。同時(shí)巖溶干旱、地下水污染等巖溶環(huán)境地質(zhì)問題突出。在國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施十余年來，區(qū)內(nèi)資源開發(fā)與基礎(chǔ)建設(shè)不斷加快和改進(jìn)，為本區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了活力，也為區(qū)內(nèi)地下水資源的開發(fā)提供了良好條件。因此，查明該區(qū)環(huán)境地質(zhì)背景條件、巖溶水資源及開發(fā)技術(shù)條件，主要巖溶環(huán)境地質(zhì)問題，編制巖溶水開發(fā)利用區(qū)劃方案，為推進(jìn)西南巖溶地區(qū)干旱缺水現(xiàn)狀和地質(zhì)環(huán)境綜合治理、地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供切實(shí)可行的依據(jù)。本文主要從水文地質(zhì)測繪方法進(jìn)行探討剖析。

1 工作方法

1.1 地面調(diào)查

巖溶地區(qū)野外調(diào)查一般采用1：5萬地形圖作底圖，各調(diào)查點(diǎn)采用手持式GPS定位后根據(jù)實(shí)際情況上到野外手圖上。以路線穿越～觀測點(diǎn)法為主，必要時(shí)輔以界線追索法。調(diào)查點(diǎn)密度控制：重點(diǎn)調(diào)查區(qū)為1～3個(gè)/km2、普通巖溶調(diào)查區(qū)為0.5～1個(gè)/km2、碎屑巖區(qū)點(diǎn)密度相應(yīng)減小。調(diào)查路線長度為1000m/km2、調(diào)查路線間距為300～800m。所有野外調(diào)查點(diǎn)，均采用紙質(zhì)卡片記錄，調(diào)查卡片中的附圖要詳細(xì)，附圖要有統(tǒng)一的、明確的線狀比例尺和圖例，根據(jù)調(diào)查側(cè)重點(diǎn)的不同共分為九種卡片，各種點(diǎn)的野外代號、圖例、調(diào)查內(nèi)容分別詳細(xì)說明如下：

1.1.1 巖溶水點(diǎn)調(diào)查

對區(qū)內(nèi)廣泛分布的地下河進(jìn)口（伏流溶洞點(diǎn)，代號為K）、地下河出口（出水溶洞，代號為H）、巖溶大泉（枯季流量大于10L/S，代號為S）、巖溶裂隙泉（代號為S）、巖溶湖與巖溶潭（代號為S）、碎屑巖裂隙水（代號為S）都采用統(tǒng)一的水點(diǎn)調(diào)查卡片記錄，并按統(tǒng)一圖例標(biāo)繪于野外草圖上。調(diào)查內(nèi)容有：

（1）水點(diǎn)類型、位置與標(biāo)高；

（2）地層層位、巖性及產(chǎn)狀；

（3）所處地貌部位及地貌特征；

（4）所處地質(zhì)構(gòu)造部位及其特征：斷裂帶的產(chǎn)狀、性質(zhì)、延伸狀況、寬度、構(gòu)造巖性狀、判別其導(dǎo)水或阻水狀況；褶皺構(gòu)造的軸向、規(guī)模、縱張裂隙發(fā)育狀況等；

（5）測量其水位、水深、水溫與氣溫；

（6）描述水的物理性質(zhì)：色、味、透明度等；

（7）用斷面法、三角堰、矩形堰、流速儀、量瓶法實(shí)測水點(diǎn)流量，并通過訪問了解其動態(tài)變化；

（8）繪制水點(diǎn)的水文地質(zhì)平剖面圖或素描圖，表明其補(bǔ)、逕、排狀況；

（9）調(diào)查水點(diǎn)的補(bǔ)給邊界；

（10）水點(diǎn)的開發(fā)利用現(xiàn)狀：即利用方式、利用量、利用效益、存在問題及建議；

（11）調(diào)查水點(diǎn)的開發(fā)利用條件：排泄口提引水條件、筑壩蓄水條件、成庫條件、地下河天窗抽提水條件、地下河段打井開采條件等；

（12）現(xiàn)場測定水的水溫、pH、電導(dǎo)率、氧化還原電位、溶解氧等；

（13）地下水可開采潛力：現(xiàn)有潛力、地質(zhì)工程可增潛力。

1.1.2 巖溶點(diǎn)調(diào)查

對調(diào)查線路上所見大小不等的所有巖溶個(gè)體形態(tài)：洼地、槽谷、地下河天窗、地下河進(jìn)口、盲谷、斷頭河、落水洞、溶洞等進(jìn)行定點(diǎn)描述，巖溶點(diǎn)代號為K，卡片的主要內(nèi)容是：形態(tài)名稱、位置、高程、規(guī)模（高、寬、長）、層位與巖性、地質(zhì)構(gòu)造與地貌部位、繪制平剖面圖與攝影。要選擇小面積典型地段，統(tǒng)計(jì)單體巖溶形態(tài)發(fā)育個(gè)數(shù)，計(jì)算巖溶率。按統(tǒng)一圖例標(biāo)繪于野外草圖上。要注重巖溶洞穴調(diào)查，查明其形態(tài)特征（高、寬、長）、分布與發(fā)育規(guī)律及與地下河的聯(lián)系等。

1.1.3 地質(zhì)點(diǎn)調(diào)查

對調(diào)查線路上所經(jīng)過的碳酸鹽巖巖組之間的分界線，重點(diǎn)是碎屑巖與碳酸鹽巖的分界線，主要是對區(qū)內(nèi)地層層位及巖性界線進(jìn)行調(diào)查。地質(zhì)點(diǎn)的代號為D，調(diào)查描述的主要內(nèi)容包括：

（1）地層層位及巖性分層序號：如嘉陵江組（T1j）第③巖性分層的代號記為：T1j3；

（2）巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)晶程度、成層狀態(tài)與層厚、顏色、產(chǎn)狀等；

（3）調(diào)查可溶巖與非可溶巖接觸帶內(nèi)巖溶發(fā)育特征及地下水賦存特征；

（4）涉及到的碳酸鹽巖中各巖組所夾碎屑巖厚度大于5m者、或碎屑巖連續(xù)厚度大于5m者，要定分界點(diǎn)，并在野外清圖中反映，如大冶組（T1d1）底部碎屑巖段。

1.1.4 石漠化調(diào)查

主要是對區(qū)內(nèi)石漠化的發(fā)育特征進(jìn)行調(diào)查。代號為M，調(diào)查描述的主要內(nèi)容包括：地理位置、現(xiàn)狀、分布、原因、時(shí)間、災(zāi)情、治理狀況、發(fā)展趨勢及石漠化等級劃分：分為重度石漠化區(qū)（巖石裸露面積大于70%）、中度石漠化區(qū)（巖石面積在70～50%）、輕度石漠化區(qū)（巖石面積50～30%）、潛在石漠化區(qū)（巖石裸露面積小于30%）等。定點(diǎn)范圍本著能在圖上反映為準(zhǔn)，即分布面積在0.5km2以上者。

1.1.5 洪澇災(zāi)害點(diǎn)調(diào)查

對區(qū)內(nèi)洪澇災(zāi)害發(fā)育特征進(jìn)行調(diào)查。代號為P，調(diào)查描述的主要內(nèi)容包括：地理位置、現(xiàn)狀、分布、原因、時(shí)間、災(zāi)情、治理狀況、發(fā)展趨勢等。

1.1.6 干旱缺水點(diǎn)調(diào)查

主要是對區(qū)內(nèi)干旱缺水發(fā)育特征進(jìn)行調(diào)查。代號為Q，調(diào)查描述的主要內(nèi)容包括：地理位置、現(xiàn)狀、分布、原因、時(shí)間、災(zāi)情、發(fā)展趨勢、冶理措施等。定點(diǎn)范圍（分布面積）至少在5km2以上。注：缺水量按每人40kg/日，牲畜按20kg/日，每畝地按200m3/年核算。

1.1.7 水污染調(diào)查

主要是對區(qū)內(nèi)水污染環(huán)境地質(zhì)問題進(jìn)行調(diào)查了解。代號為R，調(diào)查描述的主要內(nèi)容包括：受污染體名稱（地下河、泉、井等）及基本情況，污染區(qū)及外圍巖溶水文地質(zhì)特征，污染源特征（污染物種類、位置、排施量、排放方式、排放途經(jīng)等），巖溶地下水受污染特征（污染水質(zhì)物理特征變化、分布范圍、程度、物理途經(jīng)），污染對生態(tài)環(huán)境地質(zhì)的影響及危害，巖溶水污染的發(fā)展趨勢，水污染的防治現(xiàn)狀及效果、下步防治建議等。

1.1.8 構(gòu)造點(diǎn)調(diào)查

為了解區(qū)內(nèi)儲水構(gòu)造情況，代號為F，需調(diào)查富水?dāng)嗔褞Ъ案凰薨櫟男纬蓷l件、地下水賦存特征、富水性、富水范圍及裂隙發(fā)育情況等。主要調(diào)查內(nèi)容是：斷裂帶的產(chǎn)狀、性質(zhì)、延伸狀況、寬度、構(gòu)造巖性狀、判別其導(dǎo)水或阻水狀況；褶皺構(gòu)造的軸向、規(guī)模、縱張裂隙發(fā)育狀況等。

1.1.9 環(huán)境點(diǎn)調(diào)查

主要是對區(qū)內(nèi)水土流失、工程滲漏等水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)問題進(jìn)行調(diào)查了解，代號為HJ，調(diào)查描述的主要內(nèi)容包括：巖溶地質(zhì)、地貌與第四紀(jì)地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、土地資源、植被群落及生物多樣性，人類經(jīng)濟(jì)-工程活動，放射性生態(tài)、旅游資源和礦產(chǎn)資源狀況及其開發(fā)引起的環(huán)境效應(yīng)等。

1.1.10 需注意工程建設(shè)對地下水環(huán)境的影響調(diào)查

對公路、隧道、礦山開采和一些水利水電工程施工除應(yīng)調(diào)查上述內(nèi)容外，還應(yīng)重點(diǎn)訪問調(diào)查以下內(nèi)容：

（1）工程建設(shè)前后是否存在有地下水點(diǎn)的消失或增多情況，消失或新增地下水點(diǎn)的位置、流量、高程、出露層位等；

（2）消失或新增地下水點(diǎn)的消失時(shí)間與出現(xiàn)時(shí)間，水點(diǎn)消失前的物理現(xiàn)象，即水的水量、水溫、色、味、透明度等變化情況；

（3）對工程施工沿線的大小水點(diǎn)應(yīng)重點(diǎn)訪問調(diào)查工程建設(shè)前后的水量、水溫變化情況，尤其是水點(diǎn)的補(bǔ)給區(qū)、逕流區(qū)、排泄區(qū)在工程建設(shè)影響范圍內(nèi)的地下水點(diǎn)；

（4）分析水點(diǎn)消失或新增的原因。

1.2 實(shí)測地質(zhì)剖面

（1）實(shí)測地質(zhì)剖面的目標(biāo)是為含水層細(xì)分作基礎(chǔ)；

（2）開展地質(zhì)剖面實(shí)測，剖面實(shí)測精度為1：10000；

（3）實(shí)測剖面要選擇露頭清晰的地段開展，實(shí)測過程中若有土體覆蓋，應(yīng)剝土實(shí)測；

（4）所選剖面要具有代表性，實(shí)測地質(zhì)剖面過程中，對地層厚度等于或大于25m的巖性層，須劃分出來，地質(zhì)剖面兩側(cè)端點(diǎn)必須用GPS定位；

（5）填寫實(shí)測地質(zhì)剖面記錄表，剖面實(shí)測完成后，及時(shí)整理出剖面圖和相關(guān)說明。

1.3 洞穴探測

為了解地下河發(fā)育規(guī)律，需對一些巖溶洞穴（主要是地下河主、支管道和與之相通的落水洞、天窗等）進(jìn)行專門性探測，對溶洞或地下河測制大比例尺洞穴底板展示圖、縱剖面圖及控制性橫斷面圖若干；對落水洞或豎井測制兩條方向相互垂直的大比例尺剖面圖及控制性水平橫斷面圖若干。

洞穴探測時(shí)需詳細(xì)記錄每段導(dǎo)線的長度、方位、坡度、洞穴管道規(guī)模等，還需調(diào)查洞穴洞口位置、標(biāo)高、形狀、大??；洞穴所在地層層位、巖性與產(chǎn)狀、地貌與地質(zhì)構(gòu)造特征；洞內(nèi)化學(xué)沉積與堆積物性狀；洞內(nèi)地下水洪枯水位、水深、流速、流量、水溫、氣溫及生物等。

1.4 示蹤試驗(yàn)

為證實(shí)地下巖溶管道的進(jìn)出口是否連通和地下水流逕流特征，作示蹤試驗(yàn)。

（1）用熒光素鈉、羅丹明、天來寶作示蹤劑，用AIbillia GGUN-FL30/FL24野外地表水和地下水熒光示蹤儀檢測地下河水出現(xiàn)異常變化作試驗(yàn)。

（2）根據(jù)示蹤試驗(yàn)長度、水力坡度、枯季地下河進(jìn)出水段的流速，預(yù)估示蹤劑從投入點(diǎn)到達(dá)出口處所需時(shí)間，決定在出口處的檢測起始時(shí)間。

（3）試驗(yàn)前作地下河水本底值檢測。觀測延續(xù)時(shí)間要求出現(xiàn)高峰后恢復(fù)本底值止。

（4）根據(jù)示蹤儀記錄數(shù)據(jù)繪制示蹤劑隨時(shí)間變化曲線圖，并編制示蹤試驗(yàn)報(bào)告。

1.5 巖溶地下水動態(tài)監(jiān)測

工作區(qū)內(nèi)對具代表性的地下河、巖溶大泉、表層帶巖溶泉及有水鉆孔的水溫、水位、流量進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。

（1）監(jiān)測內(nèi)容：水溫、氣溫、水位、流量、水質(zhì)。

（2）流量測量方法：根據(jù)流量大小采用不同測流方法，Q＜500L/s者，設(shè)置固定堰測流；Q＞500L/s者采用流速儀斷面法測流；對水潭，用低速流速儀測定潭內(nèi)不同深度的流速。

（3）監(jiān)測周期：動態(tài)監(jiān)測持續(xù)時(shí)間不少于一個(gè)水文年；水質(zhì)監(jiān)測，于豐、枯水期分別采樣測試。

2 結(jié)語

鄂西南地區(qū)巖溶發(fā)育，地下水資源豐富，開發(fā)前景可觀。中國地質(zhì)調(diào)查局于近期按圖幅推進(jìn)開展了1：5萬巖溶水文地質(zhì)調(diào)查，查明巖溶水文地質(zhì)條件、巖溶發(fā)育規(guī)律、巖溶水系統(tǒng)特征，評價(jià)地下河、巖溶泉和蓄水構(gòu)造的水資源狀況及開發(fā)利用的條件；系統(tǒng)總結(jié)巖溶水分布規(guī)律、構(gòu)造控水特征及不同巖性及其組合的富水特點(diǎn)，提出工作區(qū)地下水開發(fā)利用區(qū)劃，為進(jìn)一步開發(fā)利用地下水提供指導(dǎo)。對其進(jìn)行深入調(diào)查與研究對環(huán)境保護(hù)、巖溶研究、國土開發(fā)、工程建設(shè)都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文從工作方法方面進(jìn)行論述，為鄂西南巖溶地區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作提供了借鑒參考。

P641

A

1004-7344（2016）04-0204-02

2016-1-20

曹 勁（1978－），男，工程師，本科，地質(zhì)測繪專業(yè)，從事地質(zhì)測繪、水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查評價(jià)工作。