「找水经验」山间盆地地区,如何寻找地下水?

2022-05-06
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在我国北方分布有许多中、小型的山间盆地,它们的面积从几十平方公里到几千平方公里。例如,河北省的怀来盆地、承德盆地,山西省的大同盆地、忻县盆地、太原盆地、临汾盆地、运城盆地、长治盆地可以算是中等的山间盆地山西省太原市的黄寨盆地、大盂盆地,五台县的豆村盆地、茹村盆地则可以算是小型的山间盆地。


这些山间盆地多数属于构造断陷盆地,盆地中松散覆盖层的厚度差异很大,一般是200-1500米不等。在地形方面除了个别小型盆地具有完全封闭的地形外,大部属于半封闭的盆地,也就是说,这些盆地多数都有一条主要的河流流出盆地。这条主要的河流,或是发源于本盆地,或是发源于盆地以外更远的地方,它堆积形成了盆地中的冲积平谅,所以也把它叫作平凉河流。除平原河流以外,发源于盆地边缘的,还有一些比较短小的边山河流。具有代表性的淅陷盆地地貌分带如图96所示。

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一般说来,断陷盆地地势低法,堆积了厚度很大的松散岩晨,地下水的补给和赋存条件都比较优越。在断陷盆地中,寻找地下水源的主要方向和值得注意的问题有以下几点:


1.寻找不漏水的基底

位置比较高的小型断陷盆地,如果基底是透水的石灰岩、白云岩,那么,地下水就有可能埋藏得很深,不适宜开采,因此,在这种小型盆地寻找地下水的时候,首先需要研究基底的构造和岩性。


山西省太原市北部分布有黄寨和大盂两个小型的断陷盆地。其中,黄寨盆地由于底部有石炭系页岩砂岩顶托,地下水水位埋深只有20米左右,标高870-910米,深部河湖相砂卵石层钻孔单位涌水量0.4--0.7升/秒·米,可以作为中小型供水水源。大孟盆地基底是透水性很强的奥陶系石灰岩,据 D2号孔,深部河湖相砂卵石含水层地下水水位埋深达162.7米,标高825.7米,不适于开采(图97)。


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2.寻找平原河流的冲积扇

河流由基岩山区进入断陷盆地,地形骤然开阔,大量的砂石沉积下来,形成了一个富水的冲积扇构造。河流继续在冲积平原上蜿蜒,沉积的物质越来越细,但是,当这条主要的河流经过这个盆地,穿过岩石组成的峡谷,进入第二个断陷盆地的时候,又会堆积形成另外一个富水的冲积扇。


例如汾河进入太原盆地,在太原市以北形成了一个舌形的冲积扇。冲积扇宽4-6公里,面积65平方公里。其中,上更新统及企新统潜水含水组底饭埋深在50米以内,含水层由中、粗砂及卵砾石组成,厚20--30米,潜水水位埋深在 2米以内,管井单位涌水量4--26升/秒·米;下更新统承压水含水组底板埋深在110米左右,含水层以卵石及砂砾为主,厚40-60米,承压水水位高出地面3米左右,管井单位涌水量7-17升/秒·米。(图98)


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汾河流经太原,蜿曲西南,河道平缓,改道频繁,沉积的颗粒越来越细。根据钻探资料,在平遥附近,150米深度以内,不更新世以来的沉积物以淤泥质的业砂七和亚粘土头卡,夹有少量粉细砂薄层。汾河继续流向西南,进人灵石峡谷,侵蚀作用强烈。至洪洞县赵城附近,汾河进人临汾盆地,地形再度开满,汾河在这里又形成了一个富水的沙积扇。


赵城附近的汾河冲积扇,第四系厚25-110米,含水层以卵砾石为主,富水性很强。其中5号大口径管井深122.0米,抽水水位降深10.26米,出水量达11600立方米/昼夜(图99)。


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3.寻找河流的古河道

在盆地的冲积平原和倾斜平原分布地区,往往有河流遗留的古河道。这些古河道可以通过地貌、地表岩性、浅井或是物探的方法来确定。古河道地带有比较厚的砂层,地下水富水性比较高,适合施工深度在30米左右的大锅锥井.

山西省平遥县,根据民井和大锅锥井地层和抽水试验资料,在倾斜平原范围内,圈定出明显的古河道带。在这些古河道带上,民井和大锅锥井的单位涌水量大于3升/秒·米(图100)。


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在盆地的边缘,高出现代河床数十米至一、二百米的地方,也有可能找到平原河流遗留下来的古河道。这种开阔的古河道覆盖层比较厚,砂卵石的富水性比较高,常常可以施工水井作为灌溉水源。


山西省定襄县上零山附近,有一个宽达2公里的垭口。这个垭口比滹沱河河床高70米左右,是滹沱河更新世遗留下来的古河道,在距分水岭700米远的地方,施工两眼水并,井深30米,砂砾石层厚25米,水位埋深27米,单井出水量1200立方米/昼夜(图101)。井下砂砾石主要由浅色的石英岩组成,岩石成分与两侧出露的基岩成分不同。


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与上述情况相似,在山西省介休县秦村附近,有一条汾河遗留下来的古河道。钻探结果,在150--200米深度范围。


4.寻找河流阶地地下水

如果盆地近期发生过比较明显的升降运动,那么,在盆地中就有可能出现由河流侵蚀和堆积形成的阶地构造。河流阶地砂卵石层,一般赋存有比较丰富的潜水和承压水。


山西省黎城盆地东河河谷,长20公里,宽250-600米,一级阶地发育。阶地高出水面05-15米,表面平坦,全新统砂砾石厚9米左右,民井单位涌水量14--7.7升/秒米(图102)。


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5、寻找边山河流的洪积扇

边山河流进人断陷盆地,堆积了一系列的洪积扇,它们的地面坡度一般是5%-30%地下水坡度一般是3%-10%。与冲积扇比较,洪积扇砂卵石的分选性差一些。从平面上来看,洪积扇大体呈一扇形,地下水等水位线和地形等高线相近似。洪积扇地下水主要靠边山河流地表水、基岩地下水和洪积扇上降水渗入的补给,它的地下水流向和平原河流流向呈锐角相交。开采洪积扇地下水,适合的取水方式是管非和大口井。


6.寻找平原河流再堆积的砂砾石层

在断陷盆地宽度不大的地方,平原河流往往冲刷边出洪积扇的前缘,並把洪积扇砂砾石再一次堆积到下游平原河流的两岸。这种再堆积的砂卵石层分选性好,富水性很高,适合施工管井、大锅锥井和大口井。


山西省繁峙县附近,断陷盆地不宽,南北两侧边山洪积扇发育。古家庄生产队管井,位于赵庄河洪积扇下游津沱河冲积平原的范围之内(参阅图103),该并深118米,水位理深6.5米,安装10时离心水泵,对口抽水,水位降深4.5米,出水量达8000立方米/昼夜。下永兴生产队的大口井和大锅锥井,位于双井河洪积扇下游滹沱河冲积平原的范围之内,大口井直径12米,深3米,地下水水位埋深15米,抽水水位降深1米,出水量2600立方米1星夜;大锅锥井深21米,水位埋深6米,出水量1400立方米/月夜。


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7.寻找边山基岩的破碎带

在断陷盆地的边缘,往往有一系列的高角度正断层,这种边山基岩的断层破碎带,裂隙和岩溶发育,富水性很高,适合布置管井。

如山西省太原市开化沟钻孔,距石灰岩地表露头5米,石灰岩埋深35.9米,地下水水位埋深43.10米。扩孔建井以后,抽水水位降深0.62米,出水量达9160立方米/昼夜(图106)。


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8.寻找山前的泉水

在山前倾斜平原分布地带,如果有泉水出露,尤其是温变比较高或含有特殊成分的泉水出露,那么,在泉水附近的地下深处往往有一个比较富水的储水构造,因此山前泉水出露的地段,一般都适合施工管井或大口井。温度比较高和含有特殊成分的泉水,一般循环的深度比较大並且具有承压的性质。

山西省临汾县东亢泉水流量4升/秒,含有氟、二氧化硅和硫化氢成分,水温19℃,附近有燕山期火成岩侵入体。钻探结果,覆盖层厚69-153米,基底为一隆起,由变质的石英岩和大理岩组成,裂隙发育,宽达5毫米。承压水水位高出地面2.6米,水温最高达27℃。施工期间,钻孔自流水量总和超过4000立方米/昼夜;稳定以后,钻孔自流水量共2030立方米/昼夜(图107)。


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9.寻找山前的孤山

在山前倾斜平原分布地带,往往出露一些基岩组成的孤山,在孤山的山脚,常常有一些泉水出露。“孤山出清泉”这句民间谚语在一定程度上反映了客观的规律。孤山一般都是由耐风化的坚硬岩石组成,裂隙和岩溶比较发育,孤山和盆地边山之间多数具有断裂构造,透水性比较强,因此孤山往往是地下水的排泄地段,适合施工管井和大口井。


山西省定襄县无畏庄附近,山前外积平原上出露了一小块滹沱系白云岩露头,高出地面只有15米。在这个白云岩露头上,施工了一眼大口井,深7.09米,地下水水位埋深4.09米,抽水水位降深220米,出水量近15000立方米/昏夜,水温18℃。根据附近钻探和电测资料,七郎山自无畏庄向南偏东方向,仲出了一个埋藏的基岩山脊,山脊埋深一般不超过100米,上面所说的那眼大口井即位于埋藏山脊的最高位置。附近钻孔岩芯破碎,具有岩溶现象,富水性也比较高(图108)。


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10.寻找盆地基底的隆起

断陷盆地的基底是不严坦的,它的隆起部位往往由坚硬的若石组成,並且与火成岩的侵入以及断裂构造有关。靠近边山部分,隆起的基底裂隙和岩溶发育,米自边山地区的地下水补给条件较好,往往适合施工管井开采地下水。盆地基底隆起的部位,可以通过物探的方法确定。

山西省祁县附近,经航空磁法测量,确定在常家堡附近有一个异常带。钻探结果,覆盖层厚254米,基岩由砂岩、大理岩、凝灰岩等组成,孔深388米,基岩裂隙岩溶水水头高出地面8米以上,自流水量4050立方米/昼夜,水温28℃(图109)。


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11.寻找盆地基底岩溶水或裂隙水

断陷盆地除了寻找松散岩层和边山地区基岩中的地下永以外,如果盆地的基底埋藏不深,也可以考虑寻找盆地基底的岩溶水或裂隙水。其中,盆地基底如果是由岩溶发育的石灰岩和白云岩组成,则寻找水源更有希望。

山西省黎城盆地基底由奥陶系石灰岩组成,石灰岩埋深100-300米。其中4号孔于130.5米深处揭露奥陶系石灰岩,岩溶裂隙发育。该孔深329.3米,水位埋深99.58米,抽水水位降深1.16米,出水量202立方米/昼夜,水温15.5℃(图110)。


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