川中红层区地下水特征及勘探开发方法探讨

第２７卷第４期　２０Ｃｒ７年８月　水文　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＣＨＩＮＡ　ＨＹＤＲＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．，２００７　川中红层区地下水特征及勘探开发方法探讨　苏培东　，文敏　，袁勇３　（１．西南石油大学资环院，四川　新都　６１０５００；２．四川省南充市国土局，四川　南充６３７００１；　３．中机工程勘察设计研究院，四川　成都６１０５００）　摘要：文章从川中红层区地质背景入手，分析了川中红层区地下水分布与富集规律、水质、地下水流场和动态变化等特　征，指出了川中红层区地下水勘探开发的意义及勘探方法，并探讨了在这些地区进行地下水勘探开发应注意的问题。　关键词：地下水；红层；川中地区；勘探开发　中图分类号：Ｐ６４１．７　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—０８５２（２００７）０４—００３８—０３　１概述　很大的影响。而影响川中红层区地下水富集的主要因素有：　（１）从川中红层的物质组成看，除第四系松散堆积物外，基　四川红层地区面积大，总面积约１１．８２万ｋｍ　，水资源贫乏　岩主要是泥岩和砂岩，含泥量高，属软质岩石，节理裂隙不发育。　且分布不均，人ＦＩ密集，总人ＦＩ约３　８００万。降雨在时空上分布　既使个别地段（如营山背斜核部）发育也多被泥质充填，含水意　严重不均，夏秋多暴雨、冬春多干旱、十年九旱，严重缺水地区人　义不大。对于地表的风化裂隙。也因含泥量高而被泥质充填，很　畜饮用水十分困难，因缺水存在常年饮用水困难的人ＦＩ达到　少能找到有供水意义的含水层（带）。　６００多万，而这其中尤以川中红层区为甚。　（２）从川中红层形成的时代看，红层是中生代中晚期形成，　川中红层地区包括内江、南充、遂宁等１２个市的４２个县，　主要只经历了喜山期构造运动，节理、裂隙、断层、褶皱等具有找　总面积约７．４５万ｋｍ　，占四川红层区总面积的６３％．这一地区　水意义的构造都不太发育。　以普遍分布中生界侏罗系　白垩系砂泥岩为主要特征。地质构　（３）从产状看，红层产状平缓，近水平，难以形成大型的蓄水　造简单，地形起伏，以丘陵为主，河谷平坝分布面积较小。　构造（如向斜蓄水构造等），对红层地区找水不利。　随着ＪｌＩ中红层区工农业的发展，工农业需水量的上升与水　资源贫乏的矛盾已显得１３益突出。所以找到红层区相对富水区　３川中红层区地下水特点　域，改善红层丘陵干旱区的水环境条件。对促进ＪｌＩ中地区的国民　３．１地下水类型及含水层组　经济持续、稳定、繁荣发展具有重要意义。　川中红层区内地下水类型主要有红层碎屑岩类孔隙一裂隙　水和第四系松散土层类孔隙水两个大类，以前者为主。分布最　２川中红层区地质背景　广，并可进一步分为低山区风化带裂隙一构造裂隙水、丘陵区风　四川盆地既是一个大型构造盆地，又是一个中生代大型沉　化带孔隙一裂隙水两个亚类。　积盆地。盆地内北北东向延伸的龙泉山和华莹山将盆地分为三　３．１．１第四系松散土层类孔隙水　个构造地貌区，龙泉山以西为川西平原，华莹山以东为ＪｌＩ东平行　主要为全新统冲积砂砾卵石含水层（　），沿红层区河谷（如　岭谷区，位于龙泉山与华莹山之间的即为构造剥蚀成因的ｊｌＩ中　嘉陵江、沱江、渠江等）两岸零星分布，含水层厚３－２０ｍ。富水性　红层区【ｌｌ。该区是最具代表性的近水平红层分布区。岩性主要为　较好，上部砂土层人渗系数０．３ｍ／ｄ。下部砂砾卵石层渗透系数　中生界侏罗系～白垩系砂泥岩，地形上以丘陵为主。相对高差不　７—３００ｍ／ｄ，单井出水量一般１００—１　Ｏ００ｍ３／ｄ．最大单井出水量可　大，除龙泉山地区构造作用强烈外，均为构造作用轻微的近水平　达４　５００ｍ３／ｄ。　红层分布区，区内基本无大型断层构造。岩体中一般发育有两组　，　中上更新统冲洪积砂砾卵石含水层（　），上部一般为粘　近正交的陡倾节理。　红层区地下水的控水条件十分复杂，气象、水文、植被、地　土、粉质粘土，下部为砂卵石夹少量砂和粘性土构成．含水层厚　０—１５ｍ，分布于红层区各河流两岸二级及二级以上的高阶地上。　形、地貌、地层岩性、结构构造和古地形地貌等都对找水工作有　收稿日期：２００６—０３—１７　基金项目：本文得到ｌ￣ｌＪｌｌ省重点学科建设项目（ＳＺＤ０４１４）资助　作者简介：苏培东（１９７３一），男，ｌ￣ｌＪｌｌ眉山人，博士，副教授，主要从事地质工程方面的教学与研究工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第４期　苏培东等：川中红层区地下水特征及勘探开发方法探讨　３９　因侵蚀切割较严重，堆积物分散覆盖于丘陵山包之上，汇储条件　差。且上覆粘性土不易接受降雨补给，故水量较贫乏，单井出水　量一般１０—１００ｍ３／ｄ。部分地方基本无水。　３．１．２　红层碎屑岩类孔隙一裂隙水　（１）低山区风化带裂隙一构造裂隙水　ｋ。　、　由砂岩孔隙、浅层风化裂隙、构造裂隙、层面裂隙组成储水　空间．富水性中等，平均渗透系数Ｋ＝０．３２ｍ／ｄ，井泉流量一般　Ｏ．Ｏ１～０．１Ｌ／ｓ．沟谷中单井出水量一般５０—１００ｍ３／ｄ，局部富水地段　单井出水量１００—５００ｍ３／ｄ，径流模数ＯＩ３—０．５Ｌ／ｓ・ｋｍ　。　（２）丘陵ＮＮ，化带孑Ｌ隙一裂隙水　、　、　）　主要由砂泥岩浅部风化裂隙网络组成储水空间，富水性差，　平均渗透系数Ｋ值Ｏ．０６ｍ／ｄ，井泉流量一般小于Ｏ．０５Ｌ／ｓ，沟谷　中单井出水量一般小于１００ｍ３／ｄ，局部富水块段单井出水量　１００～５００ｍ３／ｄ．径流模数一般ＯＩ３￣０．５　Ｌ／ｓ・ｋｍ　。岩层中普遍含膏　盐．局部地段成一微咸水埋深小于１５ｍ，淡水带基本消失，地　下水资源贫乏，单井出水量一般小于１０ｍ３／ｄ，径流模数小于　ＯＩ３Ｌ　・ｋｍ　。　３Ｉ２地下水流场及补、径、排特征　川中红层区内地貌可分为中山、低山、丘陵和河谷槽带等多　种类型。地下水渗流场主要受地形地貌控制。低山丘陵区一般一　条沟谷即为一个独立的水文地质单元，丘坡为人渗补给和强烈　交替带．沟谷为埋藏储集区。　（１）第四系松散土层类孔隙水　主要受大气降雨、农灌水和河渠水入渗补给，一般向下游运　移并排向河流。　（２）红层碎屑岩类孔隙一裂隙水　低山区主要接受大气降雨入渗补给；丘陵区补给来源主要　有大气降雨、农灌水、塘库堰水及渠系水。山区地形相对陡峻，水　力坡度大，地下水交替循环强烈；广大丘陵区沟谷横向坡度大，　地下水交替循环较强烈．纵向水力坡度一般较小。地下水交替循　环较弱。沟谷埋藏带地下水一般具微承压性，由小沟至大沟，由　支沟向主沟缓慢渗流．并以泉和渗流形式部分向低洼沟谷排泄。　地下水在含水层中的运移方式主要有沿层面裂隙作水平方向径　流和上下裂隙间的相互补给径流。　３－３地下水水质　（１）第四系孔隙水水质特征　第四系松散土层类孔隙潜水埋藏浅，受降雨、农灌水和河渠　水直接补给．一般为无色、无味、透明、无肉眼可见物，ＰＨ值　６．８　７．８，矿化度３２０～８４１ｍｇ／１，水化学类型以重碳酸钙（钙、镁）　型为主。为中性低矿化淡水。　（２）红层碎屑岩类孔隙裂隙水水质特征　红层碎屑岩类孔隙一裂隙水分布广，且埋藏深度不大，受大　气降雨、农灌水补给．其水化学特征主要取决于循环交替条件和　含水介质。水化学类型以重碳钙型水为主（包括少量重碳酸钙镁　型水）。分布遍及全区，局部地带成一微咸水浅埋为重碳酸钠　（钠、钙）型水。由于区内岩性、地形地貌条件差异不大，地下水径　流途径短。循环交替积极，因此矿化度无明显变化规律，多在　ＯＩ３　Ｏ．５　Ｌ之间，为低矿化淡水。　３．４地下咸、淡水界面分布　微成和咸水的形成与炎热气候下沉积的河湖相砂泥岩内所　含的可溶盐密切相关，亦是地下水径流交替迟缓，水质发生相应　变化的产物。对于埋藏很浅（小于１５ｍ）或临近地表的咸水、半　咸水层。往往是膏盐层溶滤的结果。区内侏罗系地层分布区大部　分咸淡水界面埋深在１５～３０ｍ之间，局部埋深小于１５ｍ，而白垩　系地层分布区咸淡水界面埋深普遍大于１００ｍ。　３．５地下水动态　地下水动态变化主要受地下水的补、径、排条件及气候因素　控制．是地下水运移的水动力特征表现。区内地下水动态属降雨　类型．季节变化明显。　区内嘉陵江、沱江、渠江等河谷地段第四系孔隙水水位随降　雨一般滞后２　５ｄ，雨季曲线为连续的小幅度升、降波峰。５～７月　稻田水入渗期．曲线总态势为持续的最高水位段；而１２月一翌　年２月为区内枯水时段．地下水为持续的最低水位；区内地下水　水位年变幅在１－４ｍ之间。　红层碎屑岩类孑Ｌ隙一裂隙水沟谷埋藏带地下水水位随降雨　滞后５－１５ｄ。５￣７月为丰水期，１２月一翌年２月为枯水期，水位年　变幅Ｏ．５～２．５ｍ。枯丰期泉流量变化大，大多数泉水枯水期流量较　丰水期削减５Ｏ％一９Ｏ％，甚至干涸断流。　第四系孔隙水埋藏浅，水温随季节变化明显，１月份最低水　温１２℃左右．８月份最高水温２２℃左右，年变幅１Ｏ℃左右。红层　碎屑岩类孔隙裂隙水埋藏较深，水温年变幅较小，１月份最低水　温１５　１６℃．８月份最高水温１７—１９℃，年变幅２～４℃。　４地下水勘探方法及应注意的问题　４．１地下水勘探方法　４．１．１地质找水法　红层地区找水．首先必须研究前人资料。然后再进行现场水　文地质及地质踏勘。根据需水量大小，确定找水范围与目的层。　研究找水范围在区域地质、水文地质及微地貌的相对位置，寻找　对找水有利的因素。归纳起来，在川中红层区找水，主要需从以　下三方面寻找有利地质因素：　（１）找水时应避开厚层状、均质单一的泥岩层，找泥岩与　砂岩、砾岩互层、尤其是泥岩与砾岩互层的地段，即所谓“硬　中找软”、“软中找硬”，只有“软硬兼施”，硬质岩石才会开裂　导水．再加软质岩石的阻隔蓄水才会形成有供水意义的含水　层（带）。　（２）红层本身含水意义不大，但可以起到较好的阻水作用，与　外围地层一起形成阻水型蓄水构造；在红层的边缘处或外围（若　在红层中开钻也可打穿红层）可以找到有开采意义的地下水。　（３）红层中褶皱、大断层极少，但小断层、派生断层及节理、　维普资讯 http://www.cqvip.com

水文　第２７卷　裂隙仍是主要的控水因素，是红层找水必须加强研究的对象。　４．１．２工程钻探找水法　工程钻探是应用最广泛的一种水文地质勘探手段，它几乎　在任何条件下都能进行，而且可以达到较大的深度；并且，水　文地质钻孑Ｌ还可以和生产井结合，或用作长期观测。钻孑Ｌ在平　面上的位置应选横断裂不选纵断裂。选新构造不选老构造。选　张扭性断裂不选压扭性断裂，还应把其布置在断裂的来水方　向或各种构造的交汇点上。钻孑Ｌ在剖面上的深度应根据所在　地区构造裂隙水径流带深度来确定，打径流带，不打人渗带，　最好打径流带下部不打径流带上部，钻孑Ｌ的深度以揭穿径流　带下限为止。　在钻井施工过程中应力求快速，尤其在泥岩地区．钻井造成　的泥浆在高水位作用下易进入孑Ｌ隙、裂隙，时间过长易堵塞裂　隙，影响钻孑Ｌ的出水量［２１。快速终孑Ｌ后，最好能用活塞和ＣＯ　洗　井。这种方法不仅可使进入裂隙的岩粉、岩屑、钢粒等回流至井　内，还可将地质历史时期沉淀在裂隙中的泥沙吸人井内，增大岩　土层的渗透系数，提高钻井出水量。　４．１．３物探找水法　物探找水方法很多，常用的有电测深法、电剖面法、激发极　化法、自然电场法、浅层地震法、放射性法、磁法、地震法、充电　法和井内流速仪等多种方法［３１，每一种方法都有其优点与适用　范围，所以在具体选用时应考虑地形、地质、水文等多种因素的　影响，采用综合物探方法，并结合水文地质分析与水文地质测　绘进行。　４．１．４其它找水方法　在红层区，地下水的勘探方法除上述方法外．随着科学技　术的发展，还出现了其它一些技术方法，如遥感、３Ｓ技术、微　重力法找水技术、核磁共振法找水技术等。所有这些技术和　方法都毫无例外地建立在精密探测仪器的基础上。都要求探　测仪器具备相当的精度、稳定性以及灵敏度。以保证在勘探　工作中尽可能小的系统误差和外界干扰．使测量数据更真　实、更可靠。　此外，最近几年来水文地质勘察技术除在仪器设备上发　展较快外，在勘探成果的处理方法上也有较大发展，如人工智　能系统、专家系统、数学地质等都应用于勘探成果的解释，极　大地减少了认识上的主观性影响和分析工作量。使结论更趋　客观。　４．２地下水勘探过程应注意的问题　４．２．１勘探中应加强对局部自然地理条件的研究　自然地理条件在地下水开发中的作用，是通过自然地理条　件中的地势、地形、水文、气候与植被五个方面来影响地下水的　分布与运动，控制地下水的储量及其变化，从而对于地下水的开　发、利用与保护产生重要的作用Ｉ２１。众所闻知．地下水的开发与利　用除了主要考虑地下水本身水文条件与岩性、构造以外。还要　充分利用适宜的地势、地形和有利的气候条件。因为地势、地　形、气候等条件在各个地区差异很大。它能直接影响各个地区　地下水的开采量、开采类型和开采深度，有时也间接通过岩性　变化来影响地下水的开发。因此，地势、地形与气候是地下水的　控制因素之一，研究这些因素的作用无疑对于地下水的开发具　有重要意义。　４．２．２勘探中应加强对川中地区小构造的研究　小构造是指局部构造，其规模宽几米、几十米，长几十米、几　百米，最长十几公里，断距几厘米到十余米，包括背斜、向斜、断　层、节理等等，它们有时是孤立的，有时作为大构造的影响带或　夹块。小构造特点是数量多，分布普遍，并集中于浅层，在小范围　内容易遇到，多呈开扩裂隙，透水性与储水性较好，是川中红层　区地下水勘探开发的重点。　４．２．３勘探方法的选择　红层区地下水勘探方法有多种类型，如何正确地选择使用　每一种方法，对勘探成功的可能性、对控制勘探成本都有着重要　意义。在基岩露头区，以地质方法为主，配合少量物探手段；而在　覆盖层较厚地区，应以物探方法为主，再配合地质、地貌分析。但　不论用何种方法，都应以水文地质条件作为分析依据，从当地的　含水层岩性、构造、水位、补给、排泄等条件出发，分析其有利条　件和不利因素，把井位选在最佳位置。　此外，在勘探方法的选择上，还应该结合勘探的目的。如果　勘探找水仅是为单户或几户农民。其需水量小。勘探则应以简易　勘探为准，如只进行地质找水。而对于城镇找水，其需水量较大，　勘探则应以多种方法同时进行为宜。　５结论　（１）川中红层地区地下水资源相对贫乏且分布不均，找水难　度大，但对川中地区经济发展和社会稳定至关重要。　（２）川中红层地区地下水分布受地形控制，主要地下水类型　可分为红层碎屑岩类孑Ｌ隙一裂隙水和第四系松散土层类孑Ｌ隙水　两个大类，以前者为主，分布最广。　（３）川Ｉ中红层地下水分布、水质、地下水流场及其动态变化　等特点受川中地区自然地理因素控制，其中尤以地形地貌、地层　岩性、构造影响最为明显。　（４）红层区水文地质勘探方法较多，但在勘探时必须对川　中红层地区有利的储水条件、小构造等加强研究．在勘探方　法的选择上应结合勘探的目的、勘探区的自然地理条件具体　选择。　参考文献　【１】张咸恭，等．中国工程地质学【Ｍ】．北京：科学出版社，２０００．Ｐ３３￣３５．　【２】黄春海．地下水开发研究【Ｍ】．山东：山东大学出版社，１９８８．Ｐ４８～９８．　【３】ＣＪＪ１６－－８８．城市供水水文地质勘察规范【Ｓ】．　［４］王学刚，肖华．湖南红层找水初探明．湖南地质，２００１，Ｖ０ｌ－２１，Ｎｏ．　３．１９６～１９９．　【５】段仲源，寇敏燕，熊智彪，等．红层裂隙水特征与找水方法叨．华东地　质学院学报，２００５．Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．４．２８３～２８７．