舟水橋向斜地下水賦存特征及開發(fā)建議

田小林，李強(qiáng)

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舟水橋向斜地下水賦存特征及開發(fā)建議

田小林1,2，李強(qiáng)1,2

（1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局114地質(zhì)大隊，貴州 遵義 563000；2.貴州大學(xué)資環(huán)學(xué)院，貴陽 550000）

遵義城區(qū)附近禮儀壩-洪水臺-舟水橋一帶位于舟水橋向斜核部，為巖溶石山地區(qū)。近年隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展，該區(qū)對地下水資源的需求逐漸增大。通過對舟水橋向斜構(gòu)造水文地質(zhì)條件的綜合研究，該區(qū)為壟崗槽谷地形控制的開放型巖溶水系統(tǒng)，地下水集中賦存于向斜核部T1m碳酸鹽巖分布的槽谷中，可采資源量 1 974.86 m3/d，因補(bǔ)給面積較小，資源量有限，開發(fā)利用前應(yīng)進(jìn)行合理規(guī)劃、避免盲目開發(fā)。

地下水；舟水橋向斜；賦存特征；開發(fā)建議；遵義

舟水橋向斜分布于遵義城區(qū)南東的禮儀壩-洪水臺-舟水橋一線，呈北東至南西向展布，長32km。其核部由三疊系下統(tǒng)茅草鋪組（T1m）石灰?guī)r構(gòu)成，巖溶發(fā)育。沿向斜軸形成條帶狀寬緩槽谷區(qū)，是地下水富集的主要場所[1]。由于毗鄰遵義城區(qū)，是在建新區(qū)主體的一部分。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，為科學(xué)合理的開發(fā)該區(qū)巖溶地下水資源勢，必須查明地下水的賦存特征及資源潛力，才能進(jìn)行合理規(guī)劃及開發(fā)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

舟水橋向斜在區(qū)域上位于重慶-貴陽南北向構(gòu)造帶西部邊緣，揚(yáng)子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱之鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)。區(qū)域總體構(gòu)造輪廓由一系列北北東向褶皺和高角度沖斷層組成，控制該區(qū)地下水含水巖組的展布[2]。該區(qū)分布的碳酸鹽巖主要有灰?guī)r、白云巖，巖溶發(fā)育，溶孔、溶隙、裂隙、溶洞等成為地下水儲集空間，緊密相間分布的褶皺隆起和凹陷構(gòu)成了緊密褶皺帶區(qū)，在背、向斜核部通常分布碳酸鹽巖，因巖溶作用而形成寬緩的槽谷或谷地，是地下水富集的主要區(qū)域。

圖1 舟水橋向斜區(qū)域水文地質(zhì)略圖

1.下降泉；2.地下河出口；3.背斜及向斜；4.正斷層及逆斷層；5.地層分界線；6.地層代號；7.水文地質(zhì)單元界線；8.地下水流向

2 水文地質(zhì)條件

2.1 水文地質(zhì)單元

禮儀壩-洪水臺-舟水橋一線在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上處于背、向斜相間分布的緊密褶皺帶區(qū)、舟水橋向斜核部，分布三疊系下統(tǒng)茅草鋪組（T1m）石灰?guī)r、兩翼分布三疊系下統(tǒng)夜郎組（T1y）泥巖及頁巖，碳酸鹽巖與碎屑巖相間分布，由巖溶發(fā)育且含水性強(qiáng)的T1m碳酸鹽巖發(fā)育形成槽谷，由含水性差且隔水性好的碎屑巖形成壟崗，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)獨特的壟崗槽谷地貌，地下水主要賦存于茅草鋪組的寬緩槽谷中。根據(jù)水文地質(zhì)條件分析，其所處區(qū)域為一個完整的水文地質(zhì)單元，形態(tài)為長條形，呈北東至南西向展布。主體為舟水橋向斜核部的壟崗槽谷，展布面積9.36km2，北東以地表分水嶺為界、南西以湘江河最低排泄基準(zhǔn)面為界、北西和南東以夜郎組泥巖、頁巖等相對隔水層為界，構(gòu)成了一個具有獨立補(bǔ)給、徑流、排泄條件的完整水文地質(zhì)單元[3]。

地下水天然排泄點統(tǒng)計表

編號類型流量（L/s）出露位置或因素 S1下降泉2.24 向斜核部 S2下降泉0.87 向斜核部 S3下降泉0.10 向斜核部 S4下降泉0.25 接觸帶 S5下降泉0.02 向斜核部 S6下降泉0.50 向斜核部 S7下降泉0.64 接觸帶 S8下降泉0.10 接觸帶 S9下降泉0.05 向斜核部 S10下降泉0.10 向斜核部 S11下降泉0.50 接觸帶 S12下降泉0.08 向斜核部 S13下降泉15.00 向斜核部 S14下降泉0.01 向斜核部 S15下降泉0.20 河流切割 S16地下河出口3.00 河流切割 S17下降泉2.50 河流切割 S18地下河出口2.00 河流切割 S19下降泉0.01 向斜核部 S20地下河出口0.40 河流切割 S21下降泉群2.00 接觸帶

2.2 地下水補(bǔ)給

地下水的補(bǔ)給通常為大氣降水的入滲和地表水系的側(cè)向補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)地表水系欠發(fā)育，較大的河流湘江河分布于地下水排泄邊界區(qū)，因此，地下水的補(bǔ)給主要為大氣降水入滲補(bǔ)給。由于區(qū)內(nèi)自成獨立的水文地質(zhì)單元，單一分布的茅草鋪組地層地形平緩、巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，槽谷中洼地、落水洞、巖溶潭等極為發(fā)育，為大氣降水入滲補(bǔ)給地下水提供了良好的入滲通道[4]。但因補(bǔ)給區(qū)主要分布于茅草鋪組碳酸鹽巖裸露區(qū)，補(bǔ)給面積較小，匯水條件較差，地下水天然資源量有限。

2.3 地下水徑流

區(qū)內(nèi)地下水的徑流主要受舟水橋向斜形成的壟崗槽谷地貌控制，由于槽谷兩側(cè)為壟崗，且連續(xù)分布夜郎組泥巖、頁巖等隔水地層，限制了區(qū)內(nèi)地下水只能沿條帶狀展布的草鋪組分布區(qū)運(yùn)移和徑流，徑流方向遷就于向斜核部的槽谷展布方向。區(qū)內(nèi)地勢整體北東高、南西低，在重力和靜水壓力作用下，地下水徑流方向總體與地形一致，即北東—南西徑流。另外，由于巖溶發(fā)育的不均勻性，單元內(nèi)北東分水嶺地帶至洪水臺區(qū)域地下水徑流通道主要為裂隙、溶洞，地下水徑流呈脈狀和裂隙狀，而洪水臺至湘江河區(qū)域由于巖溶管道的發(fā)育，地下水主要在地下河管道中集中徑流。

2.4 地下水排泄

區(qū)內(nèi)地下水的排泄主要受巖性和湘江河切割控制。一方面，在茅草鋪組與夜郎組接觸帶上，由于茅草鋪組富水性強(qiáng)、含水性好，含有豐富的巖溶地下水，而夜郎組富水性弱、含水性差，具隔水性質(zhì)，地下水即沿接觸帶運(yùn)移和徑流，在地勢低洼或裂隙發(fā)育等有利部位，常以接觸泉形式出露而排泄，區(qū)內(nèi)共有5處下降泉沿該接觸帶出露，總排泄量約3.49L/s。另一方面，在湘江河谷邊緣，由于河流切割，切斷了北東至南西向在茅草鋪組含水層中運(yùn)移和徑流的地下水的通道，地下水常在河谷邊緣以巖溶大泉或地下河出口形式出露，出露位置一般高于河水面，區(qū)內(nèi)共有2處巖溶泉、3處地下河出口在湘江河谷邊緣出露，總排泄量達(dá)8.10 L/s。

圖2 舟水橋向斜儲水構(gòu)造剖面示意圖

1.石灰?guī)r；2.泥巖；3.茅草鋪組；4。夜郎組；5.剖面方向

3 地下水賦存特征

3.1 地下水富集特征

區(qū)內(nèi)地下水的富集主要受地形地貌和含水巖組富水性控制綜合控制。其中地形地貌對地下水的富集作用主要體現(xiàn)在兩個區(qū)域：一是夜郎組碎屑巖構(gòu)成的壟崗區(qū)域，分布于舟水橋向斜兩翼，大氣降水在該碎屑巖區(qū)難以迅速補(bǔ)給地下水，但壟崗地形自核部向兩翼逐漸遞增，高差逐漸增大、坡度逐漸變陡，為大氣降水形成的坡面流迅速向槽谷中富集提供了極為良好的天然地形條件。二是茅草鋪組石灰?guī)r構(gòu)成的寬緩槽谷區(qū)域，分布于向斜核部及近核部，由于地形平緩、開闊，加之為碳酸鹽巖分布區(qū)，大氣降水或地表坡面流在該區(qū)域運(yùn)移緩慢，削弱了地表流失、增加了入滲轉(zhuǎn)化為地下水的時間，為地下水的富集創(chuàng)造了有利條件。含水巖組對地下水富集的控制作用主要體現(xiàn)在其富水性方面，由于槽谷中分布單一的茅草鋪組石灰?guī)r地層，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，發(fā)育有大量的溶孔、溶隙、溶洞等通道，富含裂隙溶洞水，其富水性強(qiáng)，為地下水的儲存和富集提供了極為有利的空間。因此，區(qū)內(nèi)舟水橋向斜茅草鋪組分布的槽谷中為地下水富集的主要構(gòu)造部位[5]。

3.2 地下水埋藏特征

地下水的埋藏條件主要受含水巖組埋深及區(qū)域最低排泄基準(zhǔn)面控制，區(qū)內(nèi)地下水的主要含水巖組為T1m石灰?guī)r，在槽谷中連續(xù)分布，且直接暴露，上覆無其他隔水巖系阻隔，零星存在第四系粘土層，地下水淺埋。湘江河為區(qū)內(nèi)地下水的最低排泄基準(zhǔn)面，河面標(biāo)高795m，排泄區(qū)槽谷標(biāo)高約835m，切割深度約40m，上游大量巖溶潭、豎井等水位埋深1~3m。因此，區(qū)內(nèi)地下水總體水位埋深小于40m，埋藏深度淺，在極為經(jīng)濟(jì)合理的勘探深度內(nèi)即可獲取豐富的地下水資源。

3.3 地下水資源量特征

區(qū)內(nèi)地下水資源主要靠大氣降水入滲補(bǔ)給，因此按“三水循環(huán)”原則采用大氣降水入滲系數(shù)法（式1）及徑流模數(shù)法（式2）對天然資源量（Q天）進(jìn)行計算，采用枯季徑流模數(shù)法（式2）對可采資源量進(jìn)行計算，通過概算結(jié)果綜合評價區(qū)內(nèi)地下水資源量，為后期開發(fā)利用提供參考依據(jù)[6]。

Q天=103×a×F×X/365 （式1）

Q可=86.4×M×F （式2）

式中：Q天—天然資源量（m3/d）；Q可—可采資源量（m3/d）；a—降水入滲系數(shù)（無量綱）；F—塊段面積（km2）；M—年平均徑流模數(shù)或枯季徑流模數(shù)（l/s·km2）；X—大氣降水量（mm）；86.4—換算系數(shù)；區(qū)內(nèi)大氣降水入滲系數(shù)a=0.25；50%保證頻率下的降水量為X0.5=1 110mm，75%保證頻率下的降水量為X0.75=1 040mm，95%保證頻率下的降水量為X0.95=940mm；多年平均徑流模數(shù)= 5.933L/s·km2，地下水枯季徑流模數(shù)M枯= 2.442L/s·km2；塊段面積9.36km2。

經(jīng)計算，區(qū)內(nèi)地下水天然資源量采用大氣降水入滲系數(shù)法計算結(jié)果為：多年平均（P=50%）7 116.16 m3/d；偏枯年（P=75%）：6 667.40m3/d；特枯年（P=95%）6 020 m3/d；采用多年平均徑流模數(shù)法計算結(jié)果為4 798.04m3/d。經(jīng)綜合分析，考慮到區(qū)內(nèi)年降雨量的不均一性、巖層徑流系數(shù)的各異性，結(jié)合地層巖性、地形地貌及地質(zhì)構(gòu)造對地下水的控制作用，區(qū)內(nèi)地下水天然資源量綜合取值按地下水多年平均徑流模數(shù)法計算結(jié)果為4 798.04 m3/d，該取值與采用大氣降水入滲系數(shù)法特枯年（P=95%）計算結(jié)果較為接近，取值較合理，保證程度較高。地下水可采資源量按枯季徑流模數(shù)法計算結(jié)果為Q可=1 974.86 m3/d，占天然資源量的41.16%。

4 開發(fā)利用建議

1）舟水橋向斜富水區(qū)為受地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造控制形成的開放型巖溶水系統(tǒng)，壟崗槽谷中地形平坦、開闊，含水巖組富水性強(qiáng)，下一步可通過機(jī)井工程對區(qū)內(nèi)地下水資源進(jìn)行開發(fā)利用，目標(biāo)含水層為T1m，孔位適宜布設(shè)在地下水最為富集的舟水橋向斜核部，由于水位埋深較淺，在較為經(jīng)濟(jì)的孔深范圍內(nèi)即可獲得。

2）由于區(qū)內(nèi)地下水系統(tǒng)補(bǔ)給面積的局限性，大氣降水補(bǔ)給量較小，地下水資源有限，開發(fā)利用前期應(yīng)根據(jù)可采資源量進(jìn)行合理規(guī)劃，避免盲目開發(fā)，才能發(fā)揮資源優(yōu)勢的利益最大化。

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

[2] 貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊. 貴州省遵義市城市供水水文地質(zhì)初勘報告[R].1984.

[3] 中國人民解放軍建字七三○部隊.1:20萬遵義幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報告[R].1977.

[4] 貴州省地礦局第二工程勘察院.貴州紅花崗經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查報告[R].2014.

[5] 貴州省地礦局114地質(zhì)大隊.遵義市高鐵新城水源熱泵供水水文地質(zhì)調(diào)查報告[R].2016.

[6] 中國地質(zhì)調(diào)查局.水文地質(zhì)手冊[M]. 北京：地質(zhì)出版社，2012.

Occurrence and Exploitation of Underground Water in the Zhoushuiqiao Syncline

TIAN Xiao-lin1,2LI Qiang1,2

(No.114 Geological Party, Guizhou Bureau of Geology and Mineral Resources, Zunyi, Guizhou 563000; 2-College of Resources and Environment, Guizhou University, Guiyang 550000)

The Liyiba-Hongshuitai-Zhoushuiqiao region near the Zunyi City proper lies in the core of the Zhoushuiqiao syncline with the development of karstification. The study of hydrogeological condition of the Zhoushuiqiao syncline indicates an open karst water system controlled by ridge hillock trough valley terrain. The underground water occurs in the trough valley consisting of the Lower Triassic carbonate rock in the core of the syncline with a recoverable water quantity of 1974.86 m3/d. The exploitation of the underground water should be planned rationally due to limited water quantity.

underground water; Zhoushuiqiao syncline; occurrence; exploitation; Zunyi

2017-05-16

貴州省科技計劃項目“貴州省地下熱水資源賦存條件及勘查關(guān)鍵技術(shù)研究”黔科合（2016）支撐2848；貴州省地礦局科研項目“遵義中部地?zé)崴Y源賦存規(guī)律研究”黔地礦科合（2015）11號

田小林（1986-），男，貴州遵義市人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作

P641.4；P618.31

A

1006-0995（2017）04-0648-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.04.027