湔江沖洪積扇水文地質(zhì)條件分析

吳軍濤

(中國石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司，北京 102206)

研究區(qū)位于湔江沖洪積扇及扇前部分平原區(qū)。湔江沖洪積扇自彭州關(guān)口向南東傾斜，前緣抵達(dá)太平、清流、九尺鋪、敖平場一帶。北東抵九里埂、紅巖子一級臺地，并以鴨子河二級階地與石亭江扇隔河相望。南及南東在蒲陽河、青白江北岸與晚更新統(tǒng)冰水堆積二級階地犬牙狀交接。扇面比降11‰，扇前緣比降5‰～6‰。

1 地層巖性及分布特征

研究區(qū)跨成都斷陷平原內(nèi)西部邊緣構(gòu)造帶和中央凹陷兩個(gè)單元，大致沿致和—九尺—三界—馬井一線以北，基巖頂面總體上呈一傾向南東的斜坡，海拔高度由720 m降至430 m左右，平均坡降14.5%～18.7%，第四系厚度由北西至南東逐漸增厚，一般由20余米增至100余米。區(qū)內(nèi)分布有近于平行展布的兩條北東向隱伏斷裂，兩條隱伏斷裂之間總體上呈一北東向展布的凹槽，其間尚有起伏，形成幾個(gè)深凼，基巖頂面標(biāo)高220～430 m，第四系厚度一般在200 m以上，最厚處在致和鎮(zhèn)以南，達(dá)334 m；在凹槽以南，基巖頂面逐漸上升，呈一傾向北西的斜坡，基巖頂面由300 m左右升到400余米，第四系厚度逐漸減薄，由160 m減至80 m左右。

構(gòu)成沖洪積扇之松散堆積層，表層為灰黃色粘砂土、砂質(zhì)粘土，下部為砂礫卵石層。卵石層粒徑在上游均較粗大，扇頂隆豐一帶多為20～30 cm，大者盈米，并充填含礫中粗砂。扇中即彭州隆豐-石洞埝一線至楠木鄉(xiāng)、利安、花街子一線之間，卵石礫徑一般10～20 cm，大者30～50 cm，充填中細(xì)砂；扇前太平場、清流、九尺鋪等地，粒徑一般3～10 cm，充填中細(xì)砂含泥質(zhì)。

2 含水層特征及富水性

成都平原松散堆積層中的孔隙水，因松散堆積物的埋藏分布特征、相互疊置關(guān)系(圖1)、形成時(shí)代、水動力特征等的不同，可將其分為上部砂卵石層孔隙潛水和下部含泥砂礫卵石層孔隙承壓水。

2.1 上部砂卵石層孔隙潛水含水層

主要分布埋藏于平原區(qū)地下淺部的松散堆積砂卵石層中。按松散堆積的成因類型、形成時(shí)代、分布位置及疊置關(guān)系等，平原松散堆積孔隙潛水又可劃分為：(1)山前平原沖洪積層(Q4al+pl)砂礫卵石層孔隙潛水；(2)平原河道帶漫灘、一級階地沖積層(Q4al)砂礫卵石層孔隙潛水；(3)平原河間二級階地冰水-流水堆積層(Q3fgl-al)含泥砂礫卵石層孔隙潛水。這三類孔隙潛水均分布于平原區(qū)地下淺部，這些不同成因類型的堆積相互疊置，其間沒有明顯的隔水層，地下水有著密切的水力聯(lián)系，構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一的含水層組-上部含水層組。該含水層組結(jié)構(gòu)松散，孔隙性好，具連續(xù)統(tǒng)一的潛水面。但由于平原上不同部位松散堆積疊置關(guān)系和巖性變化，造成了上部含水層結(jié)構(gòu)和巖性結(jié)構(gòu)上的差異。

2.1.1 山前沖洪積扇砂卵石含水層(Q4al+pl、Q3fgl-al)

地下水埋藏深度：扇頂一般大于10 m，關(guān)口一帶12～17 m；扇中一般大于5 m；扇前九尺、太平、敖平等地均為1～3 m，且有多處地下水溢流成泉。

含水層及富水性：湔江沖洪積扇上部含水層富水性變化亦有明顯規(guī)律性。在該沖洪積扇分布區(qū)內(nèi)，沖洪積層下為中或晚更新統(tǒng)礫卵石層與其疊置，二者之間無弱透水層存在，水力聯(lián)系密切，構(gòu)成統(tǒng)一上部潛水含水層。含水層厚度在彭州—蒙陽鎮(zhèn)以北一般為10～20 m，以南為20～35 m，丹景鎮(zhèn)扇頂區(qū)較低薄，小于10 m。扇頂隆豐、集賢一帶沖洪積礫卵石厚11.78～9.50 m，未見下伏晚更新統(tǒng)礫卵石層。因扇面比降大，地下水埋藏較深，埋深多大于10 m。含水層僅厚1.2～5.1 m，其滲透性強(qiáng)，但厚度小。據(jù)水文地質(zhì)試驗(yàn)資料，該含水層導(dǎo)水系數(shù)102 m2/d，疏干給水度為0.1左右，富水性較差。鉆井單井出水量多在100～500 m3/d之間。扇中含水層厚10～18 m左右，沖洪積層下伏晚更新統(tǒng)礫卵石層，充填物含粘土量變少，富水性達(dá)到中等程度，一般泉流量達(dá)10～20 L/s。扇前地段上部沖洪積層變薄，晚更新統(tǒng)礫卵石層相對增厚，地下水埋藏淺，含水層厚18～30 m，含水層富水性變好，單井出水量可達(dá)1 000～3 000 m3/d。如彭州西門外鉆孔，主要含水層Q4al+pl厚9.55 m，下為Q3fgl，單井出水量2 593 m3/d(降深1.28 m)。同時(shí)，扇前尚有不少溢流成泉。

2.1.2 河道帶階地、漫灘砂礫卵石含水層(Q4al、Q3fgl)

主要沿湔江出山口各支流(鴨子河、小石河、馬牧河、白土河、蒙陽河)及青白江等河流兩岸一級階地及漫灘分布。上述沱江水系上游各河流進(jìn)入平原，切割晚與晚更新統(tǒng)堆積后，于金堂匯流出平原。因此，沖積砂礫卵石層多為其下晚更新統(tǒng)冰水堆積礫卵石層呈過渡接觸，構(gòu)成統(tǒng)一含水層組。河流階地、漫灘、上部土層較薄，一般0.5～2 m，為粉細(xì)砂或粘砂土，下部砂礫卵石結(jié)構(gòu)疏松，充填中—細(xì)砂；下伏晚更新統(tǒng)礫卵石層，一般充填含泥中細(xì)砂。地下水埋藏深度多為1～3 m。含水層厚數(shù)m至20余米，滲透系數(shù)多為30～60 m/d，導(dǎo)水系數(shù)489～596 m2/d，疏干給水度0.146～0.160。總的說來，河道帶階地、漫灘砂礫卵石含水層富水性良好，一般單孔出水量可達(dá)1 000～3 000 m3/d。如青白江北岸太平場鉆孔，單井出水量2 409 m3/d(降深4.08 m)。

河道帶階地、漫灘砂卵石含水層富水程度，還與其補(bǔ)給條件相關(guān)。湔江水系自然河道除排洪外，終年處于干涸狀態(tài)，上游河道帶階地含水層水位埋深大、厚度薄、富水性差。到平原中部河道與沖洪積扇交接部位，一級階地較寬闊，河道帶階地、漫灘砂礫卵石含水層富水性相對為好，馬牧河、白土河、蒙陽河下游排泄地下水，河流故道中的泉出露流量一般1.0～20 L/s。馬牧河故道高堰子附近200號泉流量2.942 L/s，上黃家灣671號泉流量4.824 L/s；蒙陽河故道九尺鎮(zhèn)附近674號古福泉流量1.068 L/s。

2.1.3 河間二級階地含泥砂礫卵石含水層(Q3fgl)

主要分布平原中、東部，地貌上為被各河流分割的二級階地并聯(lián)為冰水扇狀平原，且自北西向南東傾斜，地面坡降1‰～3‰，廣布晚更新統(tǒng)冰水堆積?？煞譃槿齻€(gè)巖性段：上段(表層)為灰黃、褐黃色粘土、粉質(zhì)粘土和灰黃色中細(xì)砂透鏡體或褐黃色、灰黃色泥質(zhì)礫卵石透鏡體；中段為灰黃色含泥砂礫卵石層，下段為砂質(zhì)泥礫卵石層。三個(gè)巖性段之礫卵石礫徑一般3～10 cm，從下到上有變小的趨勢，其中充填物粘土含量上、下段可達(dá)20%左右，中段較少，為主要含水段。地下水埋藏深度一般2～5 m，地下水位年變幅1～3 m，水力坡度1‰～2‰。

該含水層組富水性與含水層厚度、巖性變化相關(guān)。含水層厚度一般為10～30 m，鉆孔單井出水量為1 000～3 000 m3/d，其富水性一般為豐富的。在近平原周邊或臺地邊緣附近，含水層厚度變薄，或含水段巖性為晚更新統(tǒng)下部巖性段時(shí)，或含水層下段厚度遠(yuǎn)大于中段時(shí)，含水性變差，為中等富水程度，單井出水量為500～1 000 m3/d，或100～500 m3/d，導(dǎo)水系數(shù)90～216 m3/d，疏干給水度0.124～0.119。彭州致和鄉(xiāng)二級階地上鉆孔，含水層厚度29.37 m，單井出水量2 409.78 m3/d(降深1.75 m)。

綜上所述，上部含水層從扇頂向南及南東，富水性逐漸增強(qiáng)，以青白江與小石河河谷帶富水性最強(qiáng)(圖2)，單井出水量一般大于3 000 m3/d；沖洪積扇前緣及河間地塊區(qū)，即彭州城區(qū)以南，軍東鎮(zhèn)以東地區(qū)富水性較強(qiáng)，單井出水量1 000～3 000 m3/d；沖洪積扇中前部(地下水溢出帶)軍樂鎮(zhèn)—利安—麗春鎮(zhèn)帶，及部分二級階地分布區(qū)和河道帶地區(qū)，富水性中等，單井出水量500～1 000 m3/d；山前丹景山鎮(zhèn)—隆豐鎮(zhèn)—利家場扇頂及中部富水性較弱，單井出水量100～500 m3/d。

1-水量豐富，單井出水量大于3 000 m3/d；2-水量豐富，單井出水量1 000～3 000 m3/d；3-水量中等，單井出水量500～1 000 m3/d；4-水量中等，單井出水量100～500 m3/d

2.2 下部含泥砂礫卵石層孔隙承壓水含水層

沖洪積扇上部含水層組之下，埋藏分布有中更新統(tǒng)上段(Q2fgl-al)泥礫卵石層，卵礫石劇烈風(fēng)化且被粉砂質(zhì)粘土質(zhì)充填緊密?；静缓蚝芪⑷?，為相對隔水層。該層以下尚分布有早更新統(tǒng)(Q1al-l)及中更新統(tǒng)下段(Q22fgl)含泥砂礫卵石層，其中的粘土質(zhì)含量不均，當(dāng)存在砂層或含泥量較少的砂礫石透鏡體時(shí)，其中可含孔隙承壓水，即下部含水層組。該含水層組在龍門山前沖積扇頂?shù)暮穸仍?～30 m；在平原中西部厚度一般在30～80 m。最大厚度在彭州市區(qū)以南可達(dá)150～200 m。下部含水層在平原內(nèi)分布面大且較為普遍，由于埋藏分布于中更新統(tǒng)上段結(jié)構(gòu)致密的泥礫卵石相對隔水層以下，其地下水水頭高出含水層頂板數(shù)十m而具有承壓水性質(zhì)。該承壓含水層頂板埋深在麗春—隆豐—軍樂一線以西小于50m；以東頂板埋深大于50 m。此外，龍門山前之平原周邊臺地，早中更新統(tǒng)(Q1+2)泥質(zhì)或含泥粉細(xì)砂礫卵石層，長期暴露地表附近風(fēng)化劇烈，且結(jié)構(gòu)致密，一般不含水或含水很微弱。

總的看來，下部含水層組屬地下水貧乏—中富帶，含水層滲透性較差，滲透系數(shù)為0.2～1.81 m/d，單井出水量多在100～1 000 m3/d間，部分偶見單井出水量小于100 m3/d。例如：隆豐某鉆孔單井出水量163.64 m3/d(降深25.22 m)，滲透系數(shù)0.223 m/d。彭州致和鎮(zhèn)某鉆孔單井出水量795.05 m3/d(降深16.11 m)，滲透系數(shù)1.350 m/d。

2.3 上、下含水層之間的相對隔水層

平原內(nèi)上、下含水層組之間，普遍分布中更新統(tǒng)上段(Q22fgl-al)泥質(zhì)礫卵石層，一般為棕黃、褐黃色粉砂質(zhì)、泥質(zhì)充填(或包裹)礫卵石層，礫卵石均強(qiáng)烈風(fēng)化，礫石被粘土質(zhì)裹附，結(jié)構(gòu)較緊密，滲透性差，不含水或基本不含水，其層位較穩(wěn)定，除湔江出山口外局部缺失外，平原內(nèi)均普遍存在該層，成為上、下含水層間的相對隔水層，上、下含水層的水位(水頭)差異明顯，在同一鉆井位置一般情況多表現(xiàn)為下部承壓含水層的水頭略低于上部潛水含水層的水位。沖洪積扇西部近龍門山前一帶，該層埋藏深度11～30 m，厚10～30 m。沖洪積扇中部該層埋藏深度15～40 m，一般厚度20～60 m，但在彭州市區(qū)以南，厚度可達(dá)70～121.8 m。

2.4 含水層空間分布特征

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)普查的大量鉆孔及本次研究，湔江沖洪積扇沉積了厚度不同的松散堆積物。

從垂向上看，各處鉆孔揭露松散層堆積層序情況均大同小異，其共同規(guī)律是基底(白堊系紅層基巖)以上松散堆積物從下到上，依次沉積下更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)至全新統(tǒng)，為從老到新依次疊置。從這個(gè)側(cè)面也反映了成都平原新生代第四紀(jì)以來繼承性的沉降(斷陷或拗陷)為主的特點(diǎn)。在這樣的疊置關(guān)系中，因不同時(shí)期沉積的松散堆積物的成因及巖性的不同，而形成了較為穩(wěn)定分布的下部含水層、上部含水層及其間的相對隔水層。

從水平方向看，平原地表廣大范圍內(nèi)分布上部含水層組，其主體是厚度穩(wěn)定在10～30 m的上更新統(tǒng)冰水流水堆積的含泥質(zhì)砂卵石含水層。該層現(xiàn)存于平原上廣大河間(地塊)帶，為河間二級階地砂礫卵石含水層。該層在平原西部河流出山口外，被全新統(tǒng)沖洪積扇局部破壞或掩蓋；而在出山口后的河道帶及附近，被線(條帶)狀改造并于其上沉積全新統(tǒng)漫灘或一級階地砂卵石層，它們共同組成平原上部含水層組。由于平原不同部位上述上部含水層巖性組合關(guān)系不同，厚度各異且卵石間充填物顆粒大小及密度的差異，其儲水性能表現(xiàn)出一定的差異。總的規(guī)律是河道帶(及附近)大于河間地塊，河間地塊大于山前洪積扇掩蓋區(qū)，洪積扇前緣大于洪積扇頂。

下部含水層組分布于上部含水層和泥礫卵石相對隔水層(Q22)以下，該含水層物質(zhì)結(jié)構(gòu)在平原內(nèi)從西往東亦有變化。在平原西部近龍門山前帶，卵石粒徑較為粗大，風(fēng)化強(qiáng)烈，充填物中粘質(zhì)成份較重，其結(jié)構(gòu)較為致密，含水性相對稍差；平原中部本層巖性多為含泥砂礫石和砂質(zhì)泥礫卵石，含水性較西部為好；東部該層逐漸相變，多為含泥粉細(xì)砂礫卵石層或夾多層砂層透鏡體，含水性較好但厚度變薄?？傊虏亢畬雍远酁槿鹾?中富含水。

3 地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件

3.1 地下水補(bǔ)給

綜合分析區(qū)內(nèi)地下水的補(bǔ)給條件，上部含水層地下水補(bǔ)給來源主要有大氣降水、溝渠水、農(nóng)灌水補(bǔ)給和地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給。因平原區(qū)具有雙層含水層結(jié)構(gòu)，二者之間還存在有越流補(bǔ)給。

3.1.1 降雨入滲補(bǔ)給

研究區(qū)沖洪積扇頂帶和河道帶(含部分古河道帶)包氣帶巖性為的砂、粉砂土、砂卵石，滲透性強(qiáng)，降雨入滲補(bǔ)給條件好；中部廣大地區(qū)為表層覆蓋的為分土和粘質(zhì)砂土(亞砂土)，土層厚度普遍小于1 m，滲透性較強(qiáng)，降雨入滲補(bǔ)給條件較好；沖洪積前緣至二級階地地區(qū)表層為砂質(zhì)粘土分布，滲透性弱，補(bǔ)給條件較差。另外，降雨入滲補(bǔ)給強(qiáng)度還與地下水埋深有關(guān)，地下水埋深越大，降雨入滲補(bǔ)給越強(qiáng)。因此，扇頂?shù)貛Ы涤耆霛B補(bǔ)給強(qiáng)于其他地區(qū)。

3.1.2 農(nóng)灌入滲補(bǔ)給

區(qū)內(nèi)耕地以稻田為主，占耕地總面積的90%以上。每年5月初至8月下旬，稻田被水灌溉淹沒，歷時(shí)長達(dá)80～100 d，稻田生長期間田水下滲直接補(bǔ)給地下水，因此，農(nóng)灌入滲補(bǔ)給是區(qū)內(nèi)地下水的重要補(bǔ)給來源。

3.1.3 河、渠入滲補(bǔ)給

研究區(qū)內(nèi)河渠密布，表層土層厚度普遍小于1 m，且滲透性好，部分渠道直接處于卵石層中，輸水過程中均處于補(bǔ)給上部含水層地下水狀態(tài)。經(jīng)區(qū)內(nèi)地下水、地表水調(diào)查，小石河和青白江是常年有水河流，區(qū)內(nèi)的自然河流大多為季節(jié)性排洪河，僅馬牧河和蒙陽河在人民渠以東河床有水，系區(qū)內(nèi)沖洪扇前緣地下水排泄溢出轉(zhuǎn)化為地表水。小石河從關(guān)口扇頂進(jìn)入平原向東流流入鴨子河，雖然主流被引走，但作為湔江主干河流，上游仍有少量來水補(bǔ)給，河床常年有水。從河水位與地下水關(guān)系來看，小石河河水與南側(cè)地下水呈補(bǔ)給態(tài)勢。

3.1.4 地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給

研究區(qū)平原西側(cè)是臺地與基巖山區(qū)，臺地上部覆蓋中、下更新統(tǒng)(Q2、Q1)粘土及泥礫層，下伏白堊系砂、泥巖，地下水貧乏，基本上無地下水側(cè)向補(bǔ)給；基巖山區(qū)主要為侏羅系礫巖，有基巖裂隙水分布，但水量貧乏，也不存在側(cè)向徑流補(bǔ)給。僅在關(guān)口湔江出口處，河床松散層中有明顯的地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給。但因其河床寬度不大，補(bǔ)給量微小。

3.1.5 上、下含水層之間的越流補(bǔ)給

鉆孔揭露上、下含水層間的隔水層厚度一般30～80 m，上部含水層水位高于下部含水層水位(見下表1)，一般水位差0.59～2.52 m。說明上部含水層對下部含水層具有補(bǔ)給作用，由61號孔抽水試驗(yàn)計(jì)算，滲透系數(shù)為0.018 m/d，本次采樣室內(nèi)測試滲透系數(shù)0.024 m/d，雖然隔水層滲透性微弱，但分布面積廣，其補(bǔ)給量仍是較大的。

表1 上、下含水層地下水位差統(tǒng)計(jì)表

3.2 地下水徑流

區(qū)內(nèi)地下水徑流受地形條件控制，與地形線基本一致，局部受開采影響而發(fā)生偏轉(zhuǎn)(彭州市西郊)。地下水由山前向東南方向徑流，總體方向?yàn)槟?0°～60°東。地下水水力坡度在丹景山鎮(zhèn)至隆豐鎮(zhèn)沖洪積扇扇頂區(qū)較大，什邡市馬井鎮(zhèn)至彭州市蒙陽鎮(zhèn)一帶沖洪積扇的前緣區(qū)較小，一般扇頂區(qū)為10.0‰～10.5‰，扇中為5.5‰～6.4‰，前緣3.6‰～4.6‰，表明地下水徑流從扇頂至平原區(qū)由強(qiáng)減弱，這符合沖洪積扇水文地質(zhì)單元的水文地質(zhì)客觀規(guī)律。

3.3 地下水排泄

(1)含水層受地形控制，河流切割含水層，地下水向河流排泄。區(qū)內(nèi)地下水主要向青白江排泄，其次是區(qū)內(nèi)的馬牧河、蒙陽河。向青白江排泄主要是以徑流形式排泄，區(qū)內(nèi)排泄則是沿河以泉水形式排泄。

(2)地下水在徑流過程中，遇下伏上更新統(tǒng)地層(Q3)，因全新統(tǒng)沖洪積層與上更新統(tǒng)地層巖性的滲透性差異，地下水受阻溢出地表，表現(xiàn)形式主要為泉水和濕地。如軍樂鎮(zhèn)黑龍泉一帶，致和鎮(zhèn)梅花泉一帶。總體沿上更新統(tǒng)地層(Q3)出露端點(diǎn)附近，泉點(diǎn)大致呈弧形展布，弧頂位于致和鎮(zhèn)一帶，兩側(cè)位于軍樂鎮(zhèn)以西和太平場以北地帶。

(3)以地下徑流方式向南東方向徑流排泄出研究區(qū)。

(4)受巖性及地下水極限蒸發(fā)深度控制，地下水淺埋區(qū)地下水也以蒸發(fā)形式進(jìn)行排泄。

4 結(jié)語

湔江沖洪積扇含水層具有多元第四紀(jì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和雙層含水層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。從上往下由第四系全新統(tǒng)沖洪積層、上更新統(tǒng)冰水沉積層、中更新冰水沉積層、下更新統(tǒng)河湖沉積層構(gòu)成。全新統(tǒng)與上更新統(tǒng)砂卵石疊置，二者是具有密切水力聯(lián)系的統(tǒng)一含水層，成為研究區(qū)上部潛水含水層。中更新統(tǒng)下段與下更新統(tǒng)含泥強(qiáng)風(fēng)化卵石疊置構(gòu)成下部承壓含水層，二者之間的中更新統(tǒng)上段強(qiáng)風(fēng)化泥礫卵石層為相對隔水層。