乌蒙山重点地区水文地质特征分析

钟金先，崔英山，毛　郁，章　旭，周建伟

(四川省地质调查院，四川 成都 610081)



乌蒙山重点地区水文地质特征分析

钟金先，崔英山，毛郁，章旭，周建伟

(四川省地质调查院，四川 成都 610081)

针对乌蒙山重点地区地形、地质、地貌和气候条件复杂及工作条件差、基础资料缺乏等特点，建立了以野外地面调查为主，结合现场钻孔压水试验资料分析、水化学分析、环境同位素测试分析等多手段多方法的水文地质条件综合评价方法，研究了该区的地下水类型、地下水化学特征及其形成条件、主要含水层的分布，地下水补径排条件及其地下水动态变化特征。通过对该区地下水水文地质特征的分析，选择具有供水意义的富水块段进行地下水开发，选建探采结合井和表层泉，从而实现以供水安全为目标的精准扶贫，为研究乌蒙山重点地区的水文地质条件提供了一种新思路。

乌蒙山重点地区；地下水类型；水文地质特征；转化应用和有效服务社会

四川省乌蒙山重点地区位于四川省凉山彝族自治州的喜德县与昭觉县交界区域，面积908.2 km2。研究区发展相对滞后，农村生产生活水平低；干旱缺水、交通条件以及环境条件差，农村生产单一，经济社会发展滞后。前人水文地质研究主要建立在小比例尺调查基础上，尤其对该地区缺乏针对性的区域水文地质调查研究。因此，综合运用以野外地面调查为基础的多手段、多方法进行该区域水文地质条件评价是必然的选择，为后期开展该地区水文地质研究对有效保护区内地下水资源，合理开发地下空间具有重要现实意义。

1　气象水文

研究区属凉山州东北部和西南部的气候过渡地带，具有冬季干燥而无严寒，夏季温凉多雨，四季不分明，气温日差大、年差较小，风、夜雨多的典型亚热带季风和高原气候特征。

据统计，研究区内多年平均降水量为1 045.1 mm，多年平均蒸发量为861.9 mm，多年平均气温为12.5℃，多年平均相对湿度为72.5%。极度最高气温为34.1℃，极度最低气温为-20.6℃，5月中旬至10月中旬的降雨量占了全年降雨量的90.39%，10月中旬至翌年5月上旬的降雨量仅占9.61%，存在明显干湿季节。

2　地层构造及地形地貌

2.1地层

研究区内地层最老的为古生界二叠系上统峨眉山玄武岩，其次中生界三叠系、侏罗系、白垩系及新生界第四系等。其中，侏罗系、白垩系广泛分布，第四系仅在河谷分布。二叠系峨眉山玄武岩主要为菊花状、杏仁状、气孔状玄武岩夹斑状玄武岩；三叠系飞仙关组、铜街子组以砂页岩为主，夹灰岩；三叠系雷口坡组以白云岩为主；三叠系白果湾组、侏罗系和白垩系岩组以砂岩、泥岩为主；第四系为碎块石及砂砾卵石、残坡积砂砾土、粉砂质土等。

2.2构造

研究区属川滇南北向构造带，主要构造形迹隶属川滇经向构造体系，地史上长期以东西向挤压应力为主，产生了大量的南北向压性、近南北向压扭性断裂和褶皱，伴有少量低序次东西向张性断裂、近东西向压扭性断裂以及平推断层。主要构造有越西河断裂、普雄河断裂和米市向斜、罗木大山背斜等。

2.3地形地貌

研究区内地势北高南低，东高西低，由东北向西南倾斜，地形地貌明显受地质构造基本格架的控制，总体地势中部南北向高，东西两侧低，多属中深切割的中山和山原地形。按成因分为中、深切割剥蚀侵蚀构造中山地貌以及沿河流有阶地漫滩以及峡谷等。

3　水文地质特征

3.1地下水类型及富水特征

研究区内地下水丰富，类型齐全，根据地下水赋存条件、介质条件，可分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶水三大类。其中基岩裂隙水根据岩石类型、结构面特征及含水介质特征划分为碎屑岩裂隙水和岩浆岩裂隙水；碎屑岩裂隙水根据水量大小、开采条件、供水价值分为碎屑岩类孔隙裂隙层间水和碎屑岩类裂隙水。

本次调查对泉水流量的调查时间段在8月至11月初，实测流量要比平水期和枯水期大；从表1可知：在碎屑岩孔隙裂隙层间水中，小坝组一段泉点流量较大，地下水主要富集于厚层砂岩或砂砾岩中，地下水枯季径流模数1.393～1.595 L/s·km2，钻孔单位涌水量65.6～737.0 m3/d，富水性中等；在基岩裂隙水中，雷打树组二段、雷打树一段、小坝组三段、飞天山组、官沟组泉点流量较大，地下水主要富集于厚层砂岩或泥灰岩中，地下水枯季径流模数0.708～1.811 L/s·km2，钻孔单位涌水量70～715.39 m3/d，富水性中等；在牛滚凼组、新村组和益门组泉流量较小，地下水枯季径流模数0.708 L/s·km2，钻孔单位涌水量<100 m3/d，富水性贫乏。

3.2地下水化学特征

研究区主要为中、深切割剥蚀侵蚀构造中山地貌，地表切割深，地下水循环交替快。本次共采样217件，通过分析可知地下水化学类型以重碳酸型水(HCO3)为主，重碳酸硫酸型水(HCO3·SO4)次之，少量硫酸重碳酸型水(SO4·HCO3)，四组硫酸型水(SO4)；溶解性总固体介于13.11～271.77 mg/L，总硬度介于4.63～209.04 mg/L，总碱度介于5.11～176.95 mg/L，pH介于6.30～8.14之间。

3.3地下水补给、径流和排泄条件

3.3.1松散岩类孔隙水

松散岩类孔隙水主要靠河流地表水的补给，其次是大气降水和周围基岩含水层的侧向补给。由于第四系出露面积小，径流途径短，就地排泄，径排区不易划分。另外由于含水层厚度较薄，水位埋深较浅，蒸发也是其排泄方式之一。

3.3.2基岩裂隙水

1)碎屑岩类孔隙裂隙层间水

碎屑岩类孔隙裂隙层间水的补给区一般处于侵蚀基准面以上岩体的裸露部分，大气降水为区内地下水最主要的补给源，其次是地表水的补给，同时受相邻含水层的侧向补给。大气降水沿着裂隙下渗，沿裂隙及层面向岩层倾斜方向运移(图1)。当含水层被钻孔揭露后一般具有较高的压力水头。

表1　含水岩组富水性统计表

1.大气降水 2.地下水流向 3.地下水位线 4.泉水 5.节理裂隙 6.砂岩 7.泥岩

图1孔隙裂隙层间水补径排示意图

2)碎屑岩裂隙水

其地下水的补给主要为大气降水和地表水体渗入补给。地下水一般在较高处接受补给后，沿风化裂隙渗入含水带并向低洼处运移，于沟谷附近排出地表(图2)。地下水排泄则受山区地形起伏，水文网切割密度的影响，地下水具有分散排泄的特点，排泄区为地势相对低洼的地带。

3)岩浆岩裂隙水

补给来源主要为大气降水的渗入、地表水的渗入。玄武岩地下水的径流主要受地形和地质构造条件控制。其中，地形条件控制了流动方向，而地质构造条件，不仅控制流动方向，而且决定了径流特征。排泄方式有：泉的溢出、越流补给等。

1.大气降水 2.地下水流向 3.地下水位线 4.泉水：上编号、下流量(L/s) 5.断层 6.岩层代号 7.砂岩 8.粉砂岩 9.泥质灰岩 10.泥岩

图2碎屑岩裂隙水补径排示意图

3.3.3碳酸盐岩岩溶水

大气降水为研究区内碳酸盐岩岩溶水最主要的补给源，同时受相邻含水层的侧向补给。在碳酸盐岩出露地区，节理裂隙发育，出露泉点少，大部分岩溶水顺溶蚀裂隙径流至碎屑岩区补给碎屑岩含水层或排出地表，补给地表水。

3.4地下水同位素特征

3.4.1氢氧稳定同位素组成特征

本次工作共采集地下水同位素样品20组。经测试得出区域内泉水D、18O的平均值分别为-87.85‰和-12.03‰；斜率是9.08。研究区区域不大，各采样点距离相差也小，顺流线方向所布的同位素测试点测试结果变化比较平缓，说明地下水补给来源单一，以大气降水补给为主(图3)。分析数据得出，所采集地下水样的观测值落在大气降水线附近也预示是大气起源；地下水蒸发现象不明显，这与采样是在温度低、寒冷季节、海拔较高等外界条件相吻合。

图3　δD-δ18O‰关系图

3.4.2地下水补给高程

经过分析，取δ18O高度梯度为Δδ18O/100m=-0.26‰，即每升高100 m，δ18O值下降-0.26‰，从而计算出地下水的补给高程。取样点高程分布在2 038.00～2 803.00 m，补给高程分布在2 756.15～3 570.15 m，补给高差22.92～860.15 m。由此判定，研究区地下水分属不同的补给高程源区，但具有就近补给、就近排泄的浅表层地下水系统的特征。推断泉水主要接收大气降水直接入渗补给，且补给范围是有限的。

3.5地下水动态特征

3.5.1地下水水位动态变化特征

研究区地下水动态变化主要受水文和气象因素控制，年内变化具有明显的季节变化规律(图4)。地下水位变化相对降水过程存在一个滞后过程，在补径排通畅区，滞后时间约5～12 d；在补径排缓慢区，滞后时间约28～62 d。

图4　地下水水位与降水量历时曲线图

3.5.2地下水流量动态变化特征

研究区内地下水流量动态受降雨影响明显，主要为气象成因类型(图5)。泉流量的动态变化与降雨量呈现了较好正相关性，证明了泉水的大小与大气的降雨量紧密相关。地下水流量变化相对降水过程存在一个滞后过程，在补径排通畅区，滞后时间约5～12 d；在补径排缓慢区，滞后时间约28～64 d。

泉流量动态除与季节变化明显外，还与泉的出露高程的大小有关，出露高的流量变化大，出露位置低的，流量变幅小。也说明该类型地下水的补给来源主要为大气降水。

图5　泉流量动态与降水量历时曲线图

4　转化服务效应

实施的6口“探采结合井”中，钻孔涌水量介于70.51～120.41 m3/d，总涌水量550.99 m3/d。经取样化验，除其中一个钻孔由于原生地质因素而存在硫酸根指标超标外，均满足生活饮用水标准。根据《四川省用水定额》(2010修订版)，按75 L/人日用水标准，考虑农村牲畜、家禽等的用水后，能解决近3 500人的用水问题。

2处表层泉蓄水量达24 m3，经取样化验，均满足生活饮用水标准。根据《四川省用水定额》(2010修订版)，按75 L/人日用水标准，考虑农村牲畜、家禽等的用水后，能解决近450人的用水问题。

5　结语

通过野外调查与室内分析，同时参考前人水文地质资料，综合研究分析认为：研究区地下水类型主要为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶水三大类；含水岩组富水性等级以中等为主，仅牛滚凼组、新村组和益门组为贫乏等级；地下水化学类型以重碳酸型水(HCO3)为主，溶解性总固体介于13.11～271.77 mg/L；地下水埋藏浅，径流途径较短，总体流向趋势地下分水岭向沟谷处径流排泄，补给来源主要是大气降水和基岩含水层侧向补给，排泄方式以泉、向地表排泄、越流补给为主；氢氧稳定同位素数据证明大气降雨是研究区的地下水的主要补给来源；地下水水位、流量动态变化相对降水过程存在一个滞后过程，在补径排通畅区，滞后时间较短，在补径排缓慢区，滞后时间略长。

已交付当地使用的6口“探采结合井”和2处表层泉在旱季(水量有保证)和雨季(水质有保证)均发挥了很好的供水作用，从根本上解决了当地村民安全用水问题。从而实现以供水安全为目标的精准扶贫、基础水文调查成果转化应用和有效服务社会的目标，为研究乌蒙山重点地区的水文地质条件研究提供了一种新思路。

[1]钟金先，章旭，崔英山，等．乌蒙山重点地区水文地质填图两河口、米市幅水文地质环境地质调查报告[R]．成都:四川省地质调查院.2016．

[2]汪美华，张隆，柴义伦.皖南山区农村地下水化学特征分析与水质评价[J].水文地质工程地质.2012，39(5)：37-41.

[3]沈照理，朱宛华，钟佐燊．水文地球化学基础[M]．北京:地质出版社.1993.

[4]安乐生，赵全升，叶思源，等．黄河三角洲浅层地下水化学特征及形成作用[J]．环境科学.2012，33(2):370-378.

[5]蒲焘，何元庆，朱国锋，等．丽江盆地地表-地下水的水化学特征及其控制因素[J]．环境科学.2012，33(1):48-54.

[6]赵术升，张咏芙.天津地铁二期工程水文地质条件分析[J].铁道勘察.2005(3):34-37.

[7]孙芳强，钱会.鄂尔多斯盆地查布水源地地下水水化学特征及其影响因素[J].地球科学与环境学报.2008，30(4):402-407.

Analysis on Hydrogeology characteristics in Wu Mengshan key areas

Zhong Jin-xian，Cui Ying-shan，MaoYu，ZhangXu，Zhou Jian-wei

(Sichuan Geological Survey Institute,Chengdu 610081,Sichuan)

In the region of Wu Meng shan key areas in China，the topographical,geological and climatic conditions are very complicated and the field investigations are also very difficult to be performed.With the consideration of the above reasons and lack of basic data,an integrated evaluation method is developed to study the related hydrogeological conditions of the region,in which field ground surface investigation is mainly adopted with combination of field data analysis of borehole water pressure test,hydrochemical analysis of groundwater from springs,and environmental isotope test,etc..The hydrogeological conditions of Wu Meng shan key areas are also studied，such as the major types of groundwater and the geochemical properties，the spatial distribution of main aquifers,the relations among supply-runoff-drainage,and dynamic characteristics of groundwater，etc..By analyzing the hydrogeological characteristics of the area,develop groundwater in meaningful Water - rich Section,build wells for exploration and surface springs,in order to achieve the goal of safe water to poor precision.The research also provides a new way to evaluate the hydrogeological conditions for the region of Wu Meng shan key areas.

Wu Meng shan key areas；Groundwater types；Hydrogeological characteristics；Application and serving

2016-04-07

中国地质调查局项目《乌蒙山重点地区水文地质填图(两河口幅(H48E023003)；米市幅(H48E024003))水文地质环境地质调查》(12120114030401)

钟金先(1984-)，男，四川成都人，工程师，主要从事水文工程和环境地质工作。

P641.12

B

1004-1184(2016)05-0179-04