延吉市三峰勘查區(qū)地質(zhì)特征及礦泉水水源允許開采量評價

鄭龍日,苗萌萌,鄧 華

吉林省有色金屬地質(zhì)勘查六〇五隊，吉林 延吉 133000

0 引言

勘查區(qū)位于吉林省延吉市朝陽川鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)：東經(jīng)129°22′03″～129°23′03″；北緯42°50′02″～42°52′28″?？辈閰^(qū)面積為3.75 km2，區(qū)內(nèi)布置2個水文地質(zhì)鉆孔，通過抽水試驗及水質(zhì)化驗，進一步確定水化學(xué)類型為重碳酸鈣型水，礦泉水中鍶的質(zhì)量濃度為0.68～1.02 mg/L，為鍶型礦泉水。朝陽川鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)發(fā)達，交通便利，延吉國際機場坐落在此地，朝陽川鎮(zhèn)是延邊朝鮮族自治州政治、經(jīng)濟、文化、交通的重鎮(zhèn)。隨著人們健康飲水意識的增強，天然礦泉水的市場需求日益增長，進一步查明勘查區(qū)地質(zhì)特征，確定水源地的合理開發(fā)利用量已是迫在眉睫的工作，為合理開發(fā)利用天然礦泉水提供依據(jù)，以取得最大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

勘查區(qū)所處大地構(gòu)造位置為天山—興蒙造山帶、吉中—延邊晚古生代陸緣構(gòu)造帶、長白山陸緣火山盆嶺構(gòu)造帶、延吉盆地[2]南部，延吉盆地基底巖性主要為晚古生代地槽型海相沉積。盆地南北長約40 km，東西寬30～38 km，面積約1 500 km2，為區(qū)域內(nèi)單個面積最大的新生代斷陷盆地。盆地基底最大埋深為2 400 m左右，起伏不平，凸凹間常以斷層相隔，屬斷塊狀結(jié)構(gòu)。華力西旋回以褶皺構(gòu)造變形為主，燕山旋回受太平洋俯沖作用影響，構(gòu)造格局與東北地區(qū)一致。盆地格局受燕山早期和晚期的南北向和近東西向沉積斷裂控制，北東和北西向斷裂為盆地后期改造斷裂，切穿了盆地沉積蓋層。

2 勘查區(qū)地質(zhì)特征與礦泉水井特征(1)鄭龍日,等.吉林省延吉市朝陽川鎮(zhèn)三峰飲用天然礦泉水勘查報告[R].吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇五隊.2020.

2.1 勘查區(qū)地質(zhì)特征

勘查區(qū)出露地層主要為上白堊統(tǒng)龍井組和第四系全新統(tǒng)。上白堊統(tǒng)龍井組巖性為紫色—褐色礫巖，含礫砂巖、砂巖與泥巖互層，第四系全新統(tǒng)為黃—褐色黏土、亞黏土、粉細砂、砂礫。北東向和北西向構(gòu)造發(fā)育，這兩組斷裂為共生壓扭性或張扭性斷裂，這兩組斷裂及其次一級斷層及構(gòu)造裂隙密級帶，有利于地下水的運移和富集，形成富集富水地段。在工作區(qū)南西部零星分布有燕山期輝石安山巖。

2.2 勘查區(qū)水文地質(zhì)鉆探

勘查區(qū)內(nèi)通過地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)合少量的物探工作，確定了2個鉆孔位置，鉆孔坐標(biāo)見表1。鉆孔的定位采用實時動態(tài)(RTK)測量，使用儀器南方靈銳S86型GPS，鉆進方法分別為：三峰1號井采用筒鉆鉆進，泥漿循環(huán)；三峰3號井采用氣動潛孔錘正循環(huán)鉆進。

表1 三峰礦泉水鉆孔坐標(biāo)Table 1 Drilling coordinates of mineral water wells in Sanfeng exploration area

2.3 礦泉水井地質(zhì)特征

鉆探揭露的地層巖性(以三峰1號井為例)，從上到下為第四系沖洪積、白堊系龍井組，白堊系龍井組地層揭露厚度為100.5 m。圖1為三峰區(qū)鉆孔水文地質(zhì)剖面圖。

圖1 三峰區(qū)鉆孔水文地質(zhì)剖面圖Fig.1 Hydrogeological profile of boreholes in Sanfeng exploration area

3 礦泉水水源允許開采量評價

3.1 允許開采量評價原則和方法

允許開采量應(yīng)充分考慮礦泉水源開采影響范圍內(nèi)的其他開采井的影響。抽水試驗采用單孔抽水試驗，進行三個落程。采用Q-s曲線推斷法估算泉水水源井的允許開采量。儲量估算范圍是北距三峰3號井300 m(取三峰3號井影響半徑的2倍)，東距三峰1號井200 m(取三峰1號井影響半徑的2倍)。南距三峰1號井200 m，西距三峰1號井230 m，距三峰3號井300 m。儲量估算區(qū)面積為687 824 m2。儲量估算范圍圖如2。

圖2 儲量估算范圍Fig.2 Estimation range of reserves

3.2 抽水試驗

水文地質(zhì)鉆探結(jié)束后，對三峰1號井和三峰3號井進行了單孔三降深穩(wěn)定流抽水試驗。以三峰1號井相關(guān)數(shù)值為例。

第一次降深抽水時間86 h，穩(wěn)定時間48 h，降深37.68 m，堰高8.0 cm，涌水量220.49 m3/d，單位用水量5.85 m3/d·m。

第二次降深抽水時間37 h，穩(wěn)定時間24 h，降深24.76 m，堰高7.2 cm，涌水量169.43 m3/d，單位用水量6.84 m3/d·m。

第三次降深抽水時間35.5 h，穩(wěn)定時間16 h，降深16.2 m，堰高6.1 cm，涌水量111.97 m3/d，單位用水量 6.89 m3/d·m。

3.3 水文地質(zhì)參數(shù)計算[3]

公式一：

公式二：

式中：k—含水層滲透系數(shù)(m/d)；R—影響半徑(m)；r—井徑(m)；s—水位降深(m)；M—含水層厚度(m)；Q—涌水量(m3/d)。

根據(jù)公式一和公式二，以三峰1號井相關(guān)數(shù)值為例，含水層厚度M=29.50 m,井徑r=0.109 5 m,可以計算出三次降深時的滲透系數(shù)和影響半徑分別為：K1=0.23 m/d，R1=182.31 m；K2=0.27 m/d，R2=129.18 m；K3=0.26 m/d，R3=82.44 m。

3.4 允許開采量評價

利用水源井三次降深的穩(wěn)定流抽水試驗資料，采用Q-s曲線推斷法估算泉水水源井的允許開采量。通過分析得知，三峰1號井含水層類型為潛水-承壓水；三峰3號井含水層類型為承壓水[4]。三峰1號井井深105 m，本次抽水試驗最大降深為37.68 m，由于該水源井含水層頂板地層深度為21 m，故確定水源井設(shè)計降深19.40 m，根據(jù)Q允許=qS，其中：q=Q2/s2=169.43/24.76=6.84 m3/d·m。所以最終Q允許=6.84×19.40=132.75 m3/d。

三峰3號井井深115 m，本次抽水試驗最大降深為16.80 m，由于該水源井含水層頂板地層深度為39 m，水源井設(shè)計降深可最大取26.7 m，大于本次抽水試驗最大降深，故三峰3號井設(shè)計降深取，本次抽水試驗最大降深，即16.80 m，根據(jù)Q允許=qS，其中：q=Q1/s1=249.09/16.80=14.83 m3/d·m。所以最終Q允許=14.83×16.80=249.09 m3/d。

4 結(jié)論

綜上，儲量估算范圍內(nèi)(三峰1號井和三峰3號井)，總計允許開采量可控制在381.84 m3/d之內(nèi)即：Q總=132.75 m3/d+249.09 m3/d=381.84 m3/d。按照每年300天計算，年允許開采量Q年=11.46×104m3/a。通過分析，評價區(qū)地下水補給主要為大氣降水入滲和深部地下水徑流，大氣降水補給量Q降為35 732 m3/a，徑流補給量Q徑為94 090 m3/a，故評價區(qū)補給量Q補=Q降+Q徑=13.0×104m3/a。評價區(qū)年允許開采量(以300天計)為11.74×104m3/a，儲量估算范圍內(nèi)地下水的補給量能夠滿足允許開采量的需求，可保證礦泉水的長久開采，對區(qū)域水文地質(zhì)條件變化影響很小。為確保礦泉水資源的長期開發(fā)利用，避免礦泉水水質(zhì)淡化，禁止過度開采[5]。