河北省承德市滦平县长山峪乡长山峪村饮用天然矿泉水资源勘查报告
2018-05-14李兴宁
摘 要:本文通过水文地质调查、物探、岩矿分析等工作手段,初步查明区内地形地貌、地层岩性、地质构造发育特征、泉水分布、埋藏、水化学特征等水文地质条件。通过水文地质钻探、抽水试验、水质分析等手段,确定含水层、隔水层的分布特征及泉水的物理性质、化学成分及水量特征,评价饮用矿泉水水质,查明地层、构造的空间展布与径流带的关系,为下一步矿泉水的开发利用提供技术依据,
关键词:水文地质;地质构造;评价
为查清河北省承德市滦平县长山峪乡矿泉水的分布赋存特征、补径排条件及物理化学特征,为下一步矿泉水的开发利用提供技术依据。华北地质勘查局五一四地质大队对河北省承德市滦平县长山峪乡矿泉水进行勘查工作。
1 工作布置
在研究和综合分析以往资料,依据地质构造特征及展布方向,初步圈定构造断裂带(矿泉水潜力区),布设物探工作量,进一步确定富水地段,布置工作量如下表。
2 勘查数据
2.1 勘查区情况
勘查区位于大庙—娘娘庙深断裂及尚义—平泉深断裂之间,区内构造发育。勘查区内发育一条北东向断层,其性质为正断层,倾向南东,倾角较大,局部倾角为65°。推测其为尚义—平泉深断裂的次一级构造,近东西向的尚义—平泉深断裂在此处受到千层背的影响,发育一系列北东向的次一级构造,使得大庙—娘娘庙深断裂及尚义—平泉深断裂之间的区域范围内主构造格架为北东向,勘查区内的构造为其中之一。
2.2 水文地质条件
勘查区为侵蚀构造低低中山区,在区域水文地质单元上属于地下水径流区。两侧山体坡陡、冲沟发育,植被覆盖一般,大气降水多沿坡面或岩石裂隙补给地下水,以地表径流的和地下径流的形式排出区外。
本区地下水补给主要是大气降水补给。地下水运动受地形、地貌、岩性、构造等因素制约,在低山低中山区降水沿基岩裂隙,孔隙及风化层入渗,或降水产生的地表径流,补给沟谷河流,进而河流侧渗(下渗)补给地下水。在河谷阶地及部分丘陵区,降水经垂直入渗或河谷侧渗(下渗)方式补给地下水。
工作区在区域水文地质单元上属于地下水径流区,地下水动态类型属降水入渗—径流—蒸发(开采型)。地下水排泄方式主要是人工开采、蒸发以及以地下径流的方式向下游排泄。
3 矿泉水水源动态特征
3.1 矿泉水水质动态分析
根据长山峪矿泉水2016年至今的水质分析资料,泉水中微量元素锶的含量为35.71~38.52mg/L,已达到了饮用天然矿泉水国家标准(GB85372008)规定的界限指标标准的要求,属于锶矿泉水。水化学类型为HCO3—Ca型,溶解性总固体239.6~248.5mg/L,PH值7.5~8.05,总硬度115.1~119.2mg/L,为低矿化、弱碱性、软水。
3.2 矿泉水水量动态分析
依据长期观测资料分析,长山峪矿泉水水量动态变化受大气降水影响较大,其次为地形地貌,人为因素影响较小。
每年78月份地下水受大气降水渗入补给,井水水量达到最高值,9月份以后补给逐渐减少,地下水以蒸发、地下径流排泄为主,到次年12月份,地下水水量达到最小值。3月份之后冰雪开始消融补给地下水,水量逐渐上升。
4 矿泉水水源允许开采量评价
4.1 矿泉水形成机制
勘查区内发育的地层主要为中生界侏罗系后城组三段及张家口组的地层,岩性为后城组三段的砾岩夹砂岩及张家口组的石英粗面质角砾凝灰岩,地层富水性好。勘查区内断层切穿地层,使地层之间形成导水通道,能够很好的补给勘查区内的地下水。勘查区内破碎带多为构造角砾岩,形成导水性能良好的裂隙含水系统,故该断层为矿泉水的形成、运移提供了良好条件。
4.2 勘查区水资源概算及评价
采用水量均衡法计算勘查区内地下水资源量,区内各种补给量包括大气降水和侧向补给,勘查区属独立水文地质单元,侧向补给量很小,本次不再计算。排泄量包括径流量、蒸发量、开采量及侧向补给量,其中侧向补给量及蒸发量较小,本次不再计算。
勘查区以分水岭为界,其地下水主要接受大气降水渗入补给,计算公式如下:
Q天=α×P×F公式①
其中Q天—天然资源(m3/a)
α—入渗系数
P—多年平均降水量(m3/a)
F—含水层区域面积(km2)
在1:1万地形地质图上直接用CAD量取(勘查区内汇水面积),F=7.6km2。
多年平均降雨量采用搜集的滦平县2007年2017年多年降雨量资料,经计算勘查区年均降雨量数据P=535.20mm。
入渗系数采用经验值α=0.1。
计算结果,天然资源每年补给为40万m3,每天合0.11万m3。
4.3 勘查区水资源动态储量及静态储量概算
(1) 勘查区水资源静态储量概算
工作區为低山低中山区,地下含水层分为第四系松散岩类孔隙水、基岩风化裂隙水和基岩构造裂隙水,由于含水层之间无固定的隔水层,本次估算将含水层看作一个含水层进行粗略估算,计算公式如下:
Q静=μ×h含水层×F含水层公式②
其中Q静—勘查区静态储量(m3)
μ—给水度
h含水层—含水层厚度(m)
F含水层—含水层区域面积(km2)
给水度取经验值0.15。
含水层厚度:根据调查钻探结果,确定含水层厚度为11.6m。
含水层区域面积:在1:1万地形地质图上直接用CAD量取,取勘查区内第四系面积1.53km2。
计算结果,勘查区第四系静态储量为260万m3。
(2)勘查区水资源动态储量概算
勘查区在区域水文地质单元上属于上游补给区,属独立水文地质单元,下游地表流量流出勘查区,运用达西定律分别大致计算勘查区水资源动储量,计算公式如下。
Q动=K×A×I公式③
其中Q动—勘查区动态储量/天然流量(m3/s)
K—渗透系数
A—地下含水层经过断面面积(m2)
I—水力梯度
渗透系数:渗透系数经验值k=10m/d。
过水断面面积:根据水文地质剖面图,在CAD上直接量取。1003m2。
水力梯度:根据流域最高标高的水位埋深,剖面位置水位埋深及距离确定,距离直接在CAD上量取,I=0.009。
计算结果,勘查区第四系动态储量为90m3/d。
4.4 允许开采量评价
采用试验外推法对勘查区内探采结合井进行允许开采量评价。
根据抽水试验结果,探采结合井在抽水试验时最大出水量为33m3/h,最大降深108.65m,静水位2.11m。现假设设计降深为100m,根据抽水试验结果外推探采结合井涌水量约为744 m3/d,换算成年允许开采量为27.2万m3/a。
5 结论
(1)勘查区水资源丰富,钻孔矿泉水赋存于中生界侏罗系中统后城组3段巨厚层复成分砾岩夹砂岩中,受构造控制,属天然矿泉水。
(2)长山峪矿泉水2016年至今的水质分析资料,泉水中微量元素锶的含量分别为35.71~38.52mg/L,已达到了饮用天然矿泉水国家标准(GB85372008)规定的界限指标标准的要求,属于锶矿泉水;
(3)矿泉水纯净透明,口感纯正。其感官性状、界限指标、限量指标、污染物指标、微生物指标均符合国家饮用天然矿泉水(GB85372008)标准。可用以生产瓶装矿泉水和以矿泉水为基液的饮料系列产品。
参考文献:
[1]饮用天眼矿泉水(GB85372008).
[2]天然矿泉水资源地质勘查规范(GB/T137272016).
[3]工程測量规范(GB50026-2007).
[4]水文地质调查规范(1:50000)(DZ/T02822015).
[5]水文水井地质钻探规程(DZ/T 01482014).作者简介:李兴宁(1993),男,学士。