隆回縣巖溶地區(qū)地下水找水方向淺析

劉 濤 葉 凱

湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一八隊(duì) 湖南 婁底 417000

一、前言

隆回縣地處衡邵干旱走廊，群眾飽受干旱困擾，據(jù)隆回縣1990～2017年旱情及旱災(zāi)損失調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)顯示，每年6月底～10月下旬常常發(fā)生階段性或連續(xù)性旱情，先后在2003年、2005年、2007年、2009 年、2011 年和2013年發(fā)生6次全縣性旱災(zāi)，平均2年一次。特別是2013年特大旱災(zāi)，全縣境內(nèi)溪河斷流、小型水庫(kù)、山塘干枯，飲水困難人口達(dá)10萬(wàn)余人，受災(zāi)面積廣。筆者以2017年隆回巖溶山區(qū)找水勘查工程為例，對(duì)區(qū)內(nèi)巖溶水賦存特征及規(guī)律分析總結(jié)，對(duì)隆回縣缺水地區(qū)找水指出方向。

圖1 隆回縣缺水地區(qū)分布圖

缺水問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.自然條件差。地形特殊，受氣壓影響易造成大面積夏秋連旱，建庫(kù)條件差，地表水體容易滲漏。

2.重視程度不夠。受地表水資源豐富觀念影響，地下水開發(fā)利用程度落后。

3.極端氣候影響。近年來(lái)隨著極端氣候的頻繁出現(xiàn)。

4.應(yīng)急水源保障率低。

據(jù)“湖南省新一輪地下水資源評(píng)價(jià)(2002年)”，湖南省地下水多年平均天然布給資源量461.68億m3/年，大于地表水利工程的儲(chǔ)水總量。隆回縣位于衡邵干旱走廊，衡邵干旱走廊地下水多年平均天然布給資源量128.28億m3/年，地下水可開采資源量31.24億m3/年，目前開發(fā)利用率為23.2%；據(jù)調(diào)查，湖南省可供開采的地下水總量為146.003億m3/年。

由此可見，隆回縣地下水資源具有極大的開發(fā)利用潛力，地下水資源十分豐富，水質(zhì)整體優(yōu)良，可作為解決隆回縣干旱缺水地區(qū)的重要水資源。

二、地質(zhì)構(gòu)造

隆回位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)與華南褶皺帶結(jié)合部位，白馬山～龍山東西向隆起帶西段及邵陽(yáng)凹陷北西部邊緣。區(qū)內(nèi)各時(shí)代地層發(fā)育齊全，斷裂構(gòu)造發(fā)育，褶皺形態(tài)多樣。

1.地層。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育完好，從震旦系至第四系均有出露，尤以上古生界分布范圍最廣，下古生界次之，元古、中、新生界僅有零星分布。其中巖溶發(fā)育地層如下：

(1)泥盆系。主要分布在西洋江、荷田、巖口、北山、周旺一帶，以濱海相碎屑及淺海相碳酸鹽沉積為主，呈角度不整合覆蓋于下古生界地層之上。巖性為石英砂巖、灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖、頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖等。厚度720～3030 m。

(2)石炭系。主要分布在香河橋、桃洪、北山等地，為一套濱?！珳\海相碳酸鹽—碎屑巖沉積，與泥盆系呈整合接觸。巖性為粉砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖、灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r等。厚度600～1530 m。

(3)二疊系。主要分布在灘頭、三閣司、周旺、云峰及南岳廟等地，為一套濱海沼澤相含煤碎屑、淺海相碳酸鹽及含鐵錳質(zhì)的硅泥質(zhì)沉積。巖性為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖、薄層狀泥灰?guī)r、砂巖、灰?guī)r等。厚度300～1000 m。

三、巖溶區(qū)水文地質(zhì)條件

1.巖溶含水巖組及富水性。按照區(qū)內(nèi)地下水的賦存介質(zhì)、地層組合及巖性特點(diǎn)，劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖裂隙巖溶水。

(1)松散巖類孔隙水。由第四系(Q)碎塊石土、砂礫石層、粉質(zhì)粘土等組成，主要賦存在松散沉積物顆粒間孔隙中。廣泛分布于開闊谷地及山間洼地中，孔隙水泉水流量＜0.1L/s，弱富水性，含水層厚2～28 m。

(2)基巖裂隙水。淺變質(zhì)巖裂隙水主要賦存于震旦系、寒武系及奧陶系地層中，巖性為含礫砂質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖、炭質(zhì)板巖、粉砂巖等。裂隙較發(fā)育，裂隙率0.31～3.48%，裂隙中含較豐富的基巖裂隙水，低洼處通過(guò)泉流出，泉流量0.170～0.955L/s，含水層厚459.9～1124.2 m。

(3)碳酸鹽巖裂隙巖溶水。巖溶水主要賦存于泥盆系、石炭系及二疊系中的中-厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r中，含水巖組巖溶中等發(fā)育至不發(fā)育，水量中等至貧乏。

泥盆系棋梓橋組：巖性為淺灰色中至厚層狀泥晶灰?guī)r夾云質(zhì)灰?guī)r，底部含生物碎碎屑灰?guī)r。巖溶較為發(fā)育，發(fā)育不均勻，巖溶洼地、地下河、漏斗、天窗等巖溶疊加現(xiàn)象較多，裂隙巖溶水賦存于各種細(xì)小溶隙及巖溶管道中。含水層厚200～357 m。

泥盆系佘田橋組：巖性為深灰色薄—中厚層狀泥灰?guī)r及灰?guī)r，巖溶系統(tǒng)連通性較好，構(gòu)成了地下水含水系統(tǒng)，呈管狀、帶狀分布，含水豐富。

二疊系棲霞組：灰?guī)r地表巖溶不甚發(fā)育，但地下巖溶較發(fā)育，是地下水有利的賦存場(chǎng)所。

隆回縣缺水地區(qū)均位于石炭系、泥盆系及二疊系地層中，出露范圍廣，埋藏較淺，地下水豐富，地下水化學(xué)類型為HCO3-Ca、HCO3-Ca.Mg型，PH 值6.5-8，礦化度0.1-0.5，總硬度8.4-16.8德國(guó)度。

2.巖溶水布、徑、排條件。巖溶山區(qū)地下水的布給主要來(lái)源于大氣降水，其次為地表河水、稻田灌溉及渠道滲漏。而地下水的排泄則受到地形及構(gòu)造條件所控制，并集中在地勢(shì)較低洼處或阻水?dāng)鄬印r層界面處出露。受地質(zhì)構(gòu)造控制，在斷裂帶、褶皺轉(zhuǎn)折端和相變帶地下水排泄點(diǎn)集中，且水量較大。層狀地貌結(jié)構(gòu)區(qū)則分層排泄，多呈懸掛泉；深切河谷往往是當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，是巖溶地下水排泄的主要場(chǎng)所，大泉、地下河出口大多分布于此。

整體而言，巖溶含水層的富水性總的來(lái)說(shuō)是較強(qiáng)的，但是地下水在巖層中的分布又是極不均勻的，巖溶水分布也具有一定的規(guī)律性。

3.巖溶水地下水發(fā)育規(guī)律

(1)質(zhì)純、層厚可溶巖富含巖溶水。巖溶是可溶巖與巖溶水相互作用的結(jié)果。巖石質(zhì)純、巖層厚度大、分布廣的可溶巖，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈。其特征是，溶洞多，規(guī)模大，發(fā)育深遠(yuǎn)，富含巖溶水，而含雜質(zhì)多、層薄、分布面積窄小的可溶巖，巖溶發(fā)育強(qiáng)度相對(duì)減弱。特點(diǎn)是，溶隙為主，溶洞少，發(fā)育深度淺近，相應(yīng)富水性也就減弱。

(2)可溶巖與非可溶巖，強(qiáng)可溶巖與弱可溶巖接觸帶富含巖溶水?？扇軒r與非可溶巖，強(qiáng)可溶巖與弱可溶巖接觸帶，常因巖石性質(zhì)不同，當(dāng)受到地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力作用后，容易產(chǎn)生層間滑動(dòng)，接觸部位形變及兩側(cè)構(gòu)造裂隙。特別是脆性易溶灰?guī)r一側(cè)，張性裂隙容易產(chǎn)生，有利于地下水的滲入和運(yùn)動(dòng)。而非可溶巖和弱可溶巖常為相對(duì)柔性巖層，裂隙發(fā)育較差，透水能力弱，當(dāng)?shù)叵滤诹严吨羞\(yùn)動(dòng)，遇到非可溶巖或弱可溶巖時(shí)，常受到阻隔而形成頂托回水，增加了地下水的停留時(shí)間，較易沿著接觸帶的可溶巖活動(dòng)，從而加強(qiáng)對(duì)可溶巖的溶蝕作用，進(jìn)一步增加可溶巖的透水性。

本次在巖口施工的ZK2最具典型，巖口出露地層巖性為泥盆系棋梓橋組灰?guī)r及佘田橋組泥灰?guī)r夾灰?guī)r。通過(guò)鉆探及抽水試驗(yàn)(圖2)，靜止水位9.35 m，主要出水段為34.00～79.00 m，通過(guò)水文地質(zhì)計(jì)算涌水量達(dá)290 m3/d，可滿附近百姓日常生活用水。

圖2 ZK2抽水試驗(yàn)圖

(3)近地表部位比巖層深部巖溶發(fā)育、富水。地表及地下淺部，各種地質(zhì)作用強(qiáng)烈。地表由于風(fēng)化作用強(qiáng)烈，容易產(chǎn)生各種風(fēng)化裂隙，同時(shí)構(gòu)造裂隙隨深度的增加而減弱。因此，有利于地下水在淺部富集。

降水和地表水直接布給巖溶含水層，使地下水循環(huán)交替加速。同時(shí)帶進(jìn)大量侵蝕性的二氧化碳，使地下水在淺部具有較高的溶蝕能力，加速灰?guī)r溶解過(guò)程。深部則因縱度、壓力、活動(dòng)空間、侵蝕性二氧化碳含量的減少等因素影響，溶蝕作用減弱。所以巖溶在離地表的一定深度內(nèi)發(fā)育良好，而隨深度的增加逐漸減弱。

四、找水方向淺析

通過(guò)以上水文地質(zhì)條件及巖溶水賦存規(guī)律，隆回干旱地區(qū)找水應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：

(1)充分考慮區(qū)內(nèi)巖溶水含水巖組的含水性、含水介質(zhì)特征及含水性厚度，缺水區(qū)巖溶含水巖組含水介質(zhì)以裂隙、孔隙為主，巖溶在可溶巖與非可溶巖接觸帶附近最為發(fā)育，因此，在找水布孔時(shí)，除了考慮區(qū)域水文地質(zhì)條件、地貌特征外，要能夠最大限度揭穿含水層厚度。

(2)充分考慮周邊礦山開采活動(dòng)對(duì)巖溶含水層的破壞，布設(shè)鉆孔要避開礦山疏干排水形成的降落漏斗區(qū)域。

(3)要充分考慮群眾“報(bào)水”和“找水”， 可以大大提高巖溶區(qū)供水水文地質(zhì)勘查工作和速度。

五、結(jié)論及建議

(1)缺水區(qū)巖溶水豐富，單開發(fā)利用程度低。

(2)在缺水區(qū)布孔時(shí)應(yīng)充分考慮：巖溶含水介質(zhì)特征及含水層厚度、礦山開采對(duì)周邊含水層的破壞；

(3)建立抗旱找水專項(xiàng)資金。

(4)地下水開發(fā)利用過(guò)程中對(duì)地下水資源的保護(hù)與管理。