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青海青石坡地域基岩裂隙水构成机理与富水性剖析

严维德 张丰雄 彭 亮 唐保春 张盛生 王 斌

(青海省水文地质工程地质情况地质观察院 青海省水文地质及地热地质重点实行室,青海 西宁 810008)

【摘 要】青石坡位于青海省湟中县南部山区、拉鸡山北麓甘河地域,甘河产业园区为省级经济开辟区,随着甘河产业园区企业范围的不时扩展,园区供水需求抵牾日趋严峻,缺水题目更为突出。经过扼要论述基岩裂隙水的控制要素,剖析基岩裂隙水的赋存纪律,对其构成机理与富水性的进一步研讨从肯定水平上夯实了在基岩地域无效展开找水任务的实际根据,同时对外地基岩裂隙水资源开辟应用有偏重要的指点意义。

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要害词 青石坡地域;基岩裂隙水;碳酸盐岩;富水性

※基金项目:青海省科技使用根底研讨方案项目“青海省东部都会群水文地质研讨”(2012-Z-742)。

作者简介:严维德(1965—),男,汉族,青海西宁人,本科,青海省天然学科带头人,传授级高工。

0 弁言

青石坡地域位处西宁盆地东北缘拉鸡山北麓山区。总体阵势由南高北低,南侧拉鸡山山脉西段为腐蚀结构中、平地区,山势陡峻,群峰林立;中部发育树枝状水系,由东北向东转终极聚集于青石坡地域,构成甘河河谷。散布于甘河河谷两侧的山体,海拔3500~4200m,绝对高差300~500m,山体峻峭,岩性由白云岩、结晶灰岩、千枚岩及泥质结晶灰岩构成,表层风化激烈,溶洞较发育。坡体表层普通风化较激烈,残坡积物沿坡脚呈裙状散布。在甘河河谷两侧山区岩溶地貌发育,岩溶散布特性受地层岩性、地质结构和水动力条件等限定,普通发育有溶洞、溶隙和溶槽,岩溶槽次要散布于断裂左近,特殊是青石坡两侧山体,其展布偏向与断裂偏向分歧。由于受结构活动,以及水文网的激烈腐蚀,山体较为破裂,岩体节理、裂隙发育。

区内为高而宽厚的山体,受地质结构的控制及水文网的激烈切割,显得四分五裂,致使地表及地下水径流敏捷、瓜代猛烈、分泌疏通,地下水埋藏条件非常庞大,富水性强弱极不均一,组成地表水及地下水径流的终点。山区散布的碳酸盐岩可溶性较大,由于地下水在循环径流进程中临时溶蚀、溶滤作用,溶沟、溶隙、溶孔、溶洞等岩溶景象比拟发育,为岩溶裂隙水的赋存发明了精良的条件。在碳酸盐岩散布区,结构、岩溶发育地段通常也是富水性强的地段,岩溶裂隙泉具有极好的水质和较大的水量。基岩山区也是流域边疆下水的次要补给区。

1 基岩裂隙水构成机理

1.1 地下水构成特性

区边疆下水次要范例为碳酸盐岩裂隙岩溶水,赋存于灰岩溶隙、裂隙中。裂隙岩溶水含水层散布普遍,岩性次要为克素尔组、湟源群青石坡组、花石山群北门峡组白云岩、结晶灰岩,含水层厚度大于300m,岩石硬脆,破裂,溶沟、溶隙、溶孔、溶洞等岩溶景象发育,且岩溶溶隙、裂隙散布极不平均,地下水的径流畅道庞大,依据材料表现,各个钻孔的岩溶的发育水平纷歧,反应了岩溶裂隙散布的不平均性子岩溶散布极不平均,岩溶溶隙的通道庞大。由于灰岩的溶隙和裂隙绝对不发育和岩溶裂隙水的不平均性,从W1-W1′物探剖面解译推测来看,在甘河河谷西部,岩溶300以浅岩溶较发育,300~700m为岩溶水强径流带,由此可见,地下水的径流畅道纪律庞大。

在拉鸡山西段散布的碳酸盐岩层在地史演化进程中,发育构成的浩繁溶沟、溶槽、溶孔(洞)及结构裂隙为岩溶裂隙水的运移贮存发明了精良的空间条件。区内祼露型岩溶裂隙水次要赋存于岩溶溶洞、溶隙和断裂带中,其空间散布不平均。

1.2 结构控制特性

青石坡地域位处西宁盆地东北缘拉鸡山高角度逆冲断隆地带。在大地结构地位上处于祁连褶皱系的拉鸡山优地槽带,拉鸡山隆起带北麓,花石山复向斜东端,系由湟源群青石坡组和花石山群克素尔组、北门峡组构成。花石山复向斜由于前期断层毁坏成西窄东宽之带状散布,复向斜次要由青石坡向斜、花石山同斜向斜及其间的背斜构成,次级背、向斜轴线呈波状。上述褶皱轴面均向南倾斜,且倾角愈往南愈大,而褶皱亦渐趋正常;褶皱脊线总体向西或东南倾伏,往东有封锁趋向,褶皱轴线向东收敛,向北西撒开(图1)。

在地区上受拉鸡山南侧骨干断裂的控制,拉鸡山北麓深大断裂由数条巨细纷歧,平行陈列的断裂构成,为压扭性断裂,呈NW—NWW向展布。勘查区发育有压扭性高角度逆冲断层(F1、F2),北东向次级的正断层(F3、F4)。可以看出,区内F1为阻水断层,F3、F4为导水断层,F2为阻水断层。区内储水结构严厉受断裂所控制,终极分泌于青石坡河谷区。全体而言,拉鸡山西段北麓中上部地段的基岩山区承受大气降水的补给,组成了地表与地下径流的终点。在中段受透水性差的F1压性断裂相隔,构成了一道绝对阻水屏蔽,由此下游的地下水借助于横切山体的沟谷,次级张性断层及其破裂带向卑鄙青石坡偏向分泌。

从物探解译效果来看,W1-W1’剖面表现在剖面西侧(图2),基底面崎岖不大,绝对陡峭且埋深浅,埋深约70m,东侧出山口青石坡村与朱家庄之间推测为断层,其断层性子为西侧山体隆升,东侧盆地降落的山前正断层,断层控制着古近系的展布厚度,致使断层西侧古近系残留厚度较东侧薄,仅900m。基底埋深也是东深(600~1950m)西浅(10~100m)。可以看出,该断层对区边疆下水深部径流有肯定的阻流方式。

1.3 地下水的补给、径流、分泌特性

在青石坡地域南部山区碳酸盐岩岩溶裂隙水次要承受大气降水和冰雪融水补给,地下水沿基岩裂隙、岩溶溶隙偏向活动,当遇到横向裂隙或断裂阻挠时,则汇于张性、张扭性断裂破裂带或影响带的裂隙、清闲中,然后顺着山势,多以降落泉的方式向左近沟谷分泌。区内岩溶裂隙水的赋存及散布受断裂结构控制较分明,从拉鸡山西段北麓中上部地段的基岩山区承受大气降水的补给,组成了地表与地下径流的终点,地下水潜流偏向总体由东北向西南偏向运移。至骆驼槽左近遭到透水性差的F1压性断裂隔绝,构成了一道阻水屏蔽,由此下游地下水借助横切山体的沟谷,并随同发育F3、F4次级张性断裂,地下水持续沿沟谷、次级张性断裂及其破裂带向卑鄙偏向分泌,由于青石坡沟谷北侧山体的隆起,地下水一局部以泉的分泌于河谷,一局部以侧向补给方法补给甘河河谷区地下水。而在钻孔勘查进程中独自对岩溶裂隙水的抽水实验中,岩溶裂隙的水位高于孔隙水水位,阐明区内也存在岩溶裂隙水对孔隙水存在补给作用。

区内碳酸盐岩类岩溶裂隙水的径流绝对庞大,受含水层的不均质性及岩溶溶隙、裂隙的不平均发育,地下水径流畅道扑朔迷离,已有材料表现局部地域岩溶裂隙通道绝对不发育,岩溶裂隙水径流绝对较弱,而另一局部地域岩溶裂隙发育,岩溶裂隙水径流绝对强。从物探解译效果来看,W1-W1’剖面表现甘河东侧出山口东侧出山口青石坡村与朱家庄之间推测为断层,其断层性子为西侧山体隆升,东侧盆地降落的山前正断层,古近系泥岩分明对地下水构成阻水,构成一个自然跌水屏蔽。总体来说,区边疆下水径流条件庞大。

据后人材料,在沟脑地域,裂隙岩溶泉水较发育,普通位于山坡坡腰和沟脑,且部分地域呈片状泄出,而至中游地域,裂隙岩溶泉普通发育,泉水流量小于1L/s。至青石坡沟谷两侧,则为岩溶地貌最为发育地带,山顶溶槽、溶沟、溶洞到处可见,洞内湿润,可见水蚀陈迹,均为古岩溶地貌,受结构抬升作用,现今都高于腐蚀基准面。岩溶裂隙水普通以泉呈线状流出,如南佛山山腰一处悬挂泉,泉口标高3150m,观察瞬时流量0.033L/s,被外地人奉为“神水泉”(图3)。

图3 “神水泉”(Q2)水文地质剖面图

青石坡地下水水质次要为Ⅱ类水,水化学范例以HCO3—Ca,HCO3—Ca·Mg型水为主,矿化度0.32~0.45g/L。各项目标都契合供水水源地水质规范。

2 地下水富水性剖析

2.1 富水性分级

为了便于一致评价区内含水层的富水性,将钻孔涌水量一致换算成10吋口径5m降深时的涌水量(以下称“单井盘算涌水量”),由于钻孔中上部和下部口径不相反(上部550mm,下部450mm),口径一致按450mm停止换算。

1)降深换算公式:

Q=■

2)口径换算公式

Q2=Q1■

式中:Q——一致降深、一致口径的钻孔涌水量(m3/d);

Q1——原钻孔抽水时的涌水量(m3/d);

Q2——一致口径的涌水量(m3/d);

S1——与Q1相应的水位降深(m);

S2——换算的一致水位降深(m),一致换算成5m;

D1——钻孔原口径(m);

D2——换算的钻孔口径(m),一致换算成10吋;

H——含水层厚度(m)。

依据单井盘算涌水量,其富水性可分为三级:

1)水量极丰厚的:单井盘算涌水量大于5000m3/d;

2)水量丰厚的:单井盘算涌水量3000~5000m3/d;

3)水量中等-缺少的:单井盘算涌水量小于3000m3/d。

2.2 富水性分区

1)水量极丰厚地段

散布于甘沟出山口青石坡河谷中央地带,呈条带状工具向散布,含水层为全新统卵砾石层和蓟县系花石山群克素尔组白云质灰岩,含水层厚度大于300m,上部孔隙水含水层的调理才能强,下部岩溶裂隙水富水性具有不平均性,混淆水水位埋深2.79~4.74m,浸透系数27.99~154.55m/d,单井盘算涌水量5782.5~18366m3/d。

2)水量丰厚地段

散布于甘沟河谷区中央两侧,顺河谷呈条带状散布,含水层为全新统卵砾石层和蓟县系花石山群克素尔组白云质灰岩,孔隙水含水层厚度普通10~40m,岩溶裂隙水含水层厚度大于228m,混淆水水位埋深普通5~10m。单井盘算涌水量普通3000~5000m3/d。

3)水量中等—缺少地段

散布于甘沟宽沟谷地带及河谷边沿地带,含水层为为全新统卵砾石层和蓟县系花石山群克素尔组白云质灰岩,孔隙水含水层厚度不平均,普通5~20m,岩溶裂隙水含水层厚度大于228m。混淆水水位埋深普通大于3m,单井盘算涌水量普通小于3000m3/d。

3 结论

青石坡基岩地域地下水范例次要为碳酸盐岩类岩溶裂隙水,次要承受大气降水和冰雪消融补给,地下水次要赋存于灰岩溶隙、裂隙中,且岩溶溶隙、裂隙散布极不平均,其空间散布不平均,储水空间和径流畅道与断裂结构干系亲密,地下水径流畅道庞大,其水文地质条件庞大。

据已有材料表现,本区存在有水量丰厚和较好水质的基岩裂隙水,为了缓解当地区消费生存需水抵牾,应在该地域展开多种无效办法的找水任务,进一步掌握和查明区内基岩裂隙水的水文地质条件,为开辟应用提供牢靠的实际根据。

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参考文献

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[责任编辑:邓丽丽]

阅读次数:  更新工夫:2015-09-23 16:55:42
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