【找水经验】南方石灰岩分布地区,如何寻找地下水?

2022-03-07
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分布在我国南方的一些石灰岩,大部属于上古生界和下中生界,它们的地质时代较新,石灰岩的成分较纯。


另外,由于南方气温高、雨量大、草木繁茂(植物根系分泌的有机酸,能够促进石灰岩的溶解)。因此,在我国南方石灰岩分布地区,许多地方可以看到岩溶洼地、落水洞、漏斗、峰林、天生桥、水平溶洞以及地下暗河等一些典型的岩溶景观。


岩溶地貌的形成,除岩性以外,主要受新地质构造运动、地表水和地下水作用的控制。在南方,常见的岩溶地貌有;峰丛洼地、峰林谷地和孤峰平原。这三种地貌型态,在一般情况下,从分水岭山地到河谷平原依次分布,它们代表着岩溶发育的不同阶段。


就地下水的循环而言,峰丛洼地相当于地下水的补给区和径流区,峰林谷地和孤峰平原则相当于地下水的径流区和排泄区。这些地区找水时应注意的问题如下:




1.峰丛洼地

这里地势较高,在丛山之间夹杂着一些封闭的洼地,地下水水位埋藏较深,一般在几十米甚至一、二百米以下,径流以地下为主,地表水比较少见。在这一地区,除寻找一些水量有限的上层滞水以外,主要是寻找地下暗河。


工作中,一般是通过地面和洞穴的调查,通过地表水和地下水的长期观测,或是通过一些有关的自然现象作为线索,去发现地下暗河并确定它的地下水资源。


(1)地面调查;

地下河系发育在石灰岩之中,一般是以砂岩页岩为其发展的边界,另外,地下河系的发育,往往与当地的地质构造线方向一致。因此,在地面调查时,首先应该弄清石灰岩岩层的分布、厚度、岩性以及褶皱、断层等构造形态。


其次,在寻找地下暗河的时候,要特别注意观察有关的岩溶地貌。一般沿着地下暗河,在地表都有明显的地貌标志如干谷、串珠状分布的洼地、漏斗、塌陷溶井、落水洞,甚至会有地表明流出露。这样,根据地下暗河的入口和出口,参考有关的地貌标志,就可以大体推断地下暗河的位置、流向和深度(图71)。



通过对暗河水系的了解,我们可以大致确定每一条地下暗河的地下水流域范围。地下暗河的水量和它的地下水流域面积大体成正比。



据统计,在广西每平方公里地下水流域面积,枯水期将使地下暗河获得4-5升1秒的流量。利用这个地下水径流率和圈定的地下水流域范围,去估算一个地下暗河的枯水期流量,精确度可以达到85%左右。


(2)洞穴调查:

在勘察地下暗河的时候,进行天然洞穴的调查,往往可以取得较好的效果。调查洞穴时,最好有熟悉当地情况的群众参加。


如广西都安县,就是由各级干部、当地群众和水文地质技术人员三结合,组成了一支勘查队伍,在地苏周围1500年方公里的范围内,调查了200多个深水潭,深入169个深层地下险洞勘察地下河的流量和去向同时发动群众对80多个重点潭进行了长期动态观测,终于查清了由12条地下暗河组成的地苏地下陪河河系。


在勘察地下暗河时,测量暗河水位距洞口的深度,有着重要的意义,因为它是选择提水设备的重要依据。如果洞底地形复杂,可以用竹竿或千水准仪分段测量高差。其中以向下测量为正,向上测量为负,最后,求其代数和,即是地下暗河水面的埋深(图72)。



地下暗河的流量,一般可以采用堰板、浮标或是流速仪进行测量。如果是深潭式的地下河,底部有水流动,则需要利用水泵进行抽水,以便测定地下水的流量。


为了查明地下暗河的来龙去脉,有时还要在相邻不远的天然水点之间进行联通试验。联通试验,可以在上游投放谷壳、食盐等作为指示剂,在下游水点进行观察和测定;也可以在一点进行闸水、放水,在附近各水点观测地下水流量和水位的变化。


(3)径流的长期观测:

地下暗河的流量变化很大,丰水季节的流量可以比枯水季节大几倍到几十倍,因此,对地下暗河和各种天然水点进行水量、水位、水质的长期观测,不仅可以弄清地下暗河的来龙去脉,还可以提供暗河流量的可靠数字。


如广西扶绥县,组成了三结合的调查小组,对全县413个天然水点进行了调查和长期观测,通过对比分析,查清了全县11条暗河的分布。这些暗河丰水季节总流量25.9立方米/秒,枯水季节流量4.9立方米/秒(图73)。




(4)与地下暗河有关的一些自然现象:

在广西,一些丛山之间的洼地,早季无水,而丽季竟可捕鱼数千斤,单只鱼的重量可以达到10-20斤,这说明洼地地下有巨大的暗河通道。生活在暗河中的鱼,有一定的品种,常见的有连拐鱼、油鱼、鲜鱼和无鳞鱼等。如果暗河或是注地积水中出现了鲤角,则说明该暗河与地表水相通联。


广西环江县下秧,有两个落水洞,每年雨季有5-6斤重的鲤鱼涌出,而且鱼的身上带有创伤。1963年抗旱时,根据这一线索,下洞探水,发现了一处地下瀑布,流量170升/秒。


一些喜水植物,如沙柳、菖莆、藻类、马莲、芦苇、狼尾草、三棱草等,常常可以作为找水的标志。有时,“遍黄一点绿”的异常现象,也是找水的线索。


1963年,在广西黎塘县高塘找水时,发现一块稻田的禾苗长得葱绿茂盛,而周围普遍田裂禾枯,又据群众反映,这里在20年以前曾发生过坍陷。根据这些线索,在该处开挖67米,找到了比较好的地下水源。


另外,由于岩溶通道和地下暗河都深藏在地下温度和湿度比较恒定。因此,与这些通道和暗河相通联的溶洞口,就往往有冬天冒热气、夏天出冷气的现象。这种气体的活动,也可以作为寻找地下暗河的标志。


如广西东兰县拉京,在山麓的坡积层中,发现有一处冬天冒热气的地方。当地群众向深处开挖了5米,发现了一个大的溶洞,然后又沿着这条通道,向西北弯弯曲曲地追索了200多米,终于找到了一条地下暗河(图74)。




2.峰林谷地

这里河谷比较开阔,多有松散岩层覆盖,地下水水位埋藏较浅,一般在20米以内,或者旱季埋藏深、雨季埋藏浅。这一地区,除了利用天然水点作为水源以外,主要是寻找脉状水流。


在具有地下水脉状水流分布的地段,由于地下水水位埋减较浅,明流和暗流时常交互出现,寻找脉状水流并不十分困难。工作中,应特别注意对岩溶地貌一小型洼地、漏斗、落水洞等,进行认真地观察和分析。必要时,需要配合进行一些物探、联通试验、动态观测以及爆破、钻探等勘探工程。


由于这种脉状水流埋藏不深。所以适合用开凿坚井和爆破的方式来开发地下水源。


如广西武宣县仁汉,用爆破的方法,获得80升/秒的流量。又如广西贵县樟木,在宽阔的谷地中,用爆破的方法揭露了一个半月形的岩溶地下湖,长1800米,湖水深10-62米不等,流动缓慢,可测流量达200 -400升/秒。


3.孤峰平原

在这一地区,河谷平坦开阔,普遍有松散岩层覆盖。地下水往往形成网状水系,有着统一的地下水水位,水位埋藏很浅,一般在10米以内。这型地势平坦,除了进行地面调查以外,需要配合电测物探工作。在这个地区,开发地下水的形式有利用天然水点、挖大口井和凿钻管井等。


(1)利用天然水点;

孤峰平原区通常是地下水的径流和排泄区,往往出露有许多流量较大的天然水点。对这些天然水点进行水文地质调查、动态长期观测和抽水试验工作作出定量的评价,常常可以作为大、中型的供水水源。


(2)开挖大口井;

在覆盖层不厚的情况下,在集水面积较大的条形洼地中的封闭洼地附近,可以施工大口井。


广西玉林县一个水源井,深12米,上部是粘上层,井底揭露了岩溶地下水,出水量1600-1900立方米/昼夜。又如广西阳朔县青鸟生产队开挖的大口井,深1-5米,揭露了下面含有岩溶裂隙水的石灰岩,水量丰富。全队共挖大口井16眼,灌溉稻田400多亩。


(3)施工管井;

孤峰平原可以说是最低的一级夷平面,在这个最低的夷平面上,常常发育着一些网状的条形洼地。


条形洼地的发育,受地层褶皱和断裂构造的控制;条形洼地中的封闭洼地,是地下岩溶空穴的反映。条形洼地中的封闭洼地,汇水条件最好,井孔水量最大。


如广西柳州市附近4号、10号31号钻孔,单位涌水量分别为124、18.2和62升/秒·米;条形洼地外围的封闭洼地汇水条件较差,井孔水量也较小,如7号钻孔,单位涌水量为3.9升/秒·米;位于分水岭附近的封闭洼地,汇水条件最差,井孔水量最小,如14号钻孔,井下溶洞被粘土充填,出水量很小,没有利用价值(图75)。



在低洼的、已沼泽化的封闭洼地中布留井孔,孔位应布置在地下水岩溶通道或是泉群的中心位置。


井孔的深度决定于岩溶发育的深度。虽然岩溶的发育深度很大,但仍以靠近地表、在当地侵蚀基准面以上的岩溶较为发育。据钻探统计,柳州附近地下溶洞可分为4层(图76)其中位置高于柳江江底的溶洞,占全部溶洞数目的68%。柳州附近,上述4层溶洞发育的深度在100米以内,所以井孔的深度都在100米上下。


湖北省武汉市附近,分布有石炭系、二叠系及三叠系石灰岩。岩溶发育深度可达200米,而以150米以内较为发育。单井出水量一般是500-1000立方米/昼夜,个别达到2500立方米/昼夜。


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