凤城镇花岗岩风化裂隙水的赋存及开采意义

邵旭新

摘要:本文通过对凤城市区多年进行水文地质钻进的施工经验,提出转变主含水层观念,充分利用花岗岩风化裂隙水水量充沛、水量稳定、水质良好的特点,为凤城市的工业与民用用水开辟新的供水水源的可能性。

关键词:风化裂隙水 花岗岩 凤城市区

1 概况

凤城镇位于辽宁省东部山区,东南距丹东市57公里;西北距沈阳217公里;处于沈丹铁路和凤上铁路的交汇处。

该区气候为辽东寒温带湿润大陆性季风控制区。多年统计最大降雨量1459.6毫米,平均降雨量1062.8毫米,降雨多集中在7、8、9月份。冬暖夏凉,气候湿润,全年盛行西北风,平均风速2.2米/秒,最大风速31米/秒(台风影响时)。多年平均气温7.7℃,最高气温36.7℃,最低气温-32.7℃。最大冻土深度1.38米,最大积雪厚度33厘米。最早冰冻在十一月中旬;化冻在翌年的四月上旬。该区地势标高(绝对)一般为67.0米左右,最高(绝对)标高为830余米。

该区基底为燕山早期侵入的中粗粒的花岗岩,地貌属低山丘陵区。花岗岩之上覆盖了3.0~5.0米第四系松散层。

2 水文地质及城市供水状况

凤城镇附近主要有二龙河、二道河及草河三条河流。二龙河为二道河的支流,河流在市内与二道河汇合,二道河在市区东部汇入草河,成为草河的支流,草河向东南汇入鸭绿江。

二龙河和二道河为季节性河流,枯水期断流,沿岸地下水埋藏浅,第四系含水层薄、面积小,地下水储量少且受季节因素影响较大。凤城市自来水公司现在主要采用草河水源地,日供水量仅能满足用水户日用水量的一半,致使自来水的供需矛盾十分突出。

通过近年来大量的水文地质野外勘察,我们认为该区的花岗岩风化裂隙水可作为该市区新的水资源地。

3 花岗岩风化壳的垂直分带

凤城市区面积约13.2平方公里,市内由南北两条河流汇合所形成的冲积盆地。盆地近似一个不规则的三角形,凤城镇座落在盆地内的Ⅰ级阶地上,阶地堆积物具有较稳定的双层结构,表层有0.5~0.7米厚的粉土层,下部为砂卵石层,厚3.0~5.0米,盆地中潜水埋深3.5~5.0米。市区内卵石层下普遍分布着燕山早期(r52)中至粗粒花岗岩,随花岗岩埋深的不同,其风化程度不一。根据花岗岩风化程度,我们对其风化壳进行了垂直分带。将风化岩体划分成带,主要是为了能将其应用在工作实践中,正确判断岩体自上而下的变化规律,合理地设计供水井结构,决策水井的终孔深度。

花岗岩裂隙风化带自上而下划分为强风化带、较强风化带、中等风化带及微风化带。

3.1 强风化带:颜色多呈灰白、灰绿、肉红、褐黄色,岩芯主要呈砂土及碎块状,但外观上仍保持原岩结构,除石英外,其余矿物已风化,钻进容易,厚度一般8.0~35.0米。

3.2 较强风化带:颜色为褐灰、褐黄等色。风化裂隙发育,岩石结构松驰,岩体呈干砌块状,完整性和联结力差,岩块用手可折断。矿物成分中除石英外,其他矿物已大部分风化,岩块中心部分尚见新鲜原生矿物,干钻不易,泥浆钻进进尺较快,厚度为10~20米。

3.3 中等风化带:呈灰黄至灰白色,具有一定的原岩结构。矿物成分部分风化,节理裂隙比较发育,岩芯呈呈碎块、圆片状,锤击声较清脆,厚度10~20米。

3.4 微风化带:灰白色,岩石结构清晰,不易见风化裂隙,矿物成分略显风化,岩体节理裂隙多呈闭合状,岩芯呈长柱状,致密坚硬。

4 风化裂隙水的赋存及开采意义

在凤城市区,过去相当长的一段时间里,工业、农业及生活用水均靠第四系孔隙潜水及地表河水,一般勘察单位认为,强风化花岗岩含水性能差,区域内的主要含水层为第四纪砂、卵石层。

从1993年我们对外施工服务以来,每年均为地方施工供水井几十眼,通过我们的大量水文地质勘察资料证明:在该区,钻孔穿透强风化带,再打到较强风化至中等风化带,仍可取到较丰富的花岗岩风化裂隙水,强风化带、较强风化带及中等风化带含水性能均良好。

花岗岩风化带的水质属重碳酸钙镁型水,水温一般在8~12℃,总硬度不大于100,PH值为7.0左右,细菌及大肠杆菌总数均满足有关饮用水质标准,可以直接做为生活用水使用,水质良好。

花岗岩风化带中的岩石裂隙水以大气降水补给为主,与第四系孔隙潜水具有同一自由水面。但花岗岩风化裂隙水具有汇水面积大,受季节影响因素小的特点。该部位的地下水在本区如同一天然"水库",由于本区内年降雨量较大,蒸发量较小,所以致使"水库"内能够得到及时补充,从而有成为本区重要的新供水水源地的可能。凤城市区内部分供水井成果见表1

目前,凤城市区内花岗岩风化裂隙水作为资源已基本被开发利用,到2005年底,市内已打井100余眼,年开采(花岗岩风化裂隙水)水量达1.8×108m3,单井涌水量一般480~720m3/d,最大可达1200m3/d。

5 结论

凤城市区内的花岗岩风化裂隙水水量充沛,水质良好,补给量大,应该成为凤城市区工业及民用用水的重要水源,有着较大的开采价值。合理对其进行开发利用,完全可以解决了凤城市区内的部分居民吃水难、一些厂矿用水难的问题。

近年来已有一些企业、个人对花岗岩中的基岩裂隙水进行了部分的开采、利用。但由于其未经总体规划,多数无序开采,造成国家水资源的较大浪费。因此我们认为在现今地表水水质污染日益严重,地表水水量日益减少的情况下,有必要由政府统一规划,进行凤城市区花岗岩风化裂隙水的总体水资源评价工作,对宝贵的地下水进行合理的开发、利用,为凤城市的经济发展、居民生活用水提供有力保证。