青海省高原岩溶地区逆断层两盘地下水开采规律①

才培多杰

（三江源国家公园澜沧江源园区国家公园管理委员会 青海玉树815399）

岩溶地区地下水资源直接关系到地方居民的生产与生活，但开采一直存在困难，是当前岩溶水文地质学的难题之一。青海省高原地区存在大量岩溶区域，特别是古岩溶较多，多形成于土下环境，为覆盖型岩溶剥落地表而成。因此，有必要研究该地质状况下地下水开采相关技术。

1 青海省高原地区逆断层两盘地下水状况

青海省部分高原地区属古岩溶地质，其石林岩墙在不同程度上呈现光滑圆润岩面，这一形态的形成与土下作用有关。在高原地区逆断层岩基部裂隙位置，由于寒冻风的作用，形成了大量灰岩碎屑，比较常见的为红色风化壳残余。从残留的安多北山山顶夷平面可看出红色风化壳成因与现代环境并不吻合，在其他区域，覆盖型岩溶较多，但并非出现在山顶，而是出现在山顶外围比顶面略低的山坡上。

历年来，青海省高原地区由于极端气候频发，许多地表干涸，河流干旱缺水、断流，地下水成为青海大部分地区的主要水源，因此，有必要深入研究逆断层两盘（上下盘）地下水的开采规律及相关技术要点。

岩溶地下水是中国西南地区分布最为广泛、最具供水意义的地下水类型，青海以岩溶地下水作为主要水源。青海高原岩溶地区河谷深切，大部分地下水埋深较大且径流集中，地下水分布广泛。由于储存空间分布和相互连通的高度不均匀特性，给岩溶地下水的开采工作带来了极大困难。目前，青海岩溶地区地下水打井成功率普遍较低，不超过50%，这也有了“隔墙不打井”的说法，说明岩溶地区地下水打井必须做到谨小慎微。多年研究也发现了逆断层这一常见地质构造形式中存在“拦水坝”作用，即补给径流区域地下水含水介质可充当“地下水库”。因此，选取逆断层上下两层进行地下水取水。

2 青海高原地区逆断层两盘地下水的开采案例

2.1 逆断层上盘地下水开采案例分析

2.1.1 地质水文条件

青海高原地区逆断层两翼部位置存在岩溶谷地地带，是由侵蚀溶蚀作用所形成的，整体地带宽度最大达到1 500m，与两侧山体高差约100m。谷地中土层厚度为1～5m，与逆断层走向基本一致。根据前期勘察结果得知，逆断层上盘地下水富集，且逆断层本身的扭转性特征，倾角最大达到80°，倾向315°，两侧向中间挤压，应力集中释放。

逆断层上盘岩溶地下水自北向西在侧面山体向钻孔位置谷地径流排泄，形成了逆断层西北位置山体大面积的岩溶补给区，该区拥有较好地汇水条件，汇水面积最大达到8 km2。逆断层核部紧密，拥有阻水条带，将河谷水力与岩溶地下水联系起来，形成了一个相对独立的地下水系统。在此条件下进行多处地下水挖掘，发现水位埋深为1.0～1.3m，可见逆断层上盘地下水水位埋深并不大，在构造应力作用下发生了形变破碎，整体来看，岩石透水性良好，地下水联系紧密，含水均匀，有利于开采地下水。

2.1.2 逆断层上盘地下水开采试验

由于逆断层具有“拦水坝”作用，补给侧径流区域地下水含水地质可充当“地下水库”，采用钻井配合抽水进行取水试验。在试验中，首先根据稳定出水量计算地下水水井降深与渗透系数。经测量发现，逆断层稳定出水量与渗透系数表现偏大，水文地质与物探结果表现一致。因此，在逆断层上盘成井可有效解决当地居民的饮水问题。而且借助逆断层的“拦水坝”作用，实现从西北侧补给径流区域地下水含水层，构建地下水库。

2.2 逆断层下盘地下水开采案例分析

2.2.1 地质水文条件

青海省高原地区背斜翼部位置也存在大量的岩溶谷地地带，谷地宽度约300m，与两侧山体高差约150m。谷地土层厚度为1.00～10.00m，谷地由南向北分布，形成了几条与背斜轴走向一致的断裂带，主要沿75°方向形成断裂层，其断层角砾岩磨圆状态良好，可判断为压扭性逆断层。

逆断层下盘岩溶地下水相对集中，拥有地下水径流区，沿背斜轴走向由南向北形成张扭性断层，具有导水功能，且岩溶发育的溶洞与裂隙也为地下水赋存提供了空间。在南北向断层影响，含水集中，地下水连通性与水力联系都表现良好。

2.2.2 逆断层下盘地下水开采试验

分析当地逆断层下盘地下水开采实践，逆断层下盘地下水水位埋深约13.0m，可判断附近地下水水位埋深不大。抽水试验结果显示，钻井水位约为19.7m，钻井最大出水量约1m³/d，不具备良好供水价值，也无法成井。根据开采过程发现，逆断层下盘65m 以下才是岩芯相对完整的灰岩层，而成井找水失败的主要原因是逆断层下盘深部位置已产生了严重的扭曲形变，钻井进入地下水水位约5m 深度时，逆断层核部及下盘的岩石透水性均较差，逆断层拦水坝作用并没有利于地下水开采工作，而是直接切断了“坝上”与“坝下”的水力联系，直接导致钻井出水量变小。

青海高原地区逆断层下盘的水文地质物探过程中，地球物理勘探主要采用对称三极测量深剖曲面线的做法，希望从不同点位范围发现低阻“U”型异常问题，物探异常深度达180m 以上。根据选择的实际测点进行施工钻探，形成干孔，其主要原因是逆断层泥质填充不到位，造成低阻异常。而井位判断错误，也是逆断层下盘成井找水失败的主要原因之一［1]。

3 青海省高原地区逆断层两盘地下水开采注意事项

首先，明确逆断层上、下汇水面积，保证地下水自远而近径流排泄，确保在逆断层上盘可成井找水，且逆断层上盘成井找水需要做到谨小慎微，具体分析水文地质条件，避免出现干孔情况。

其次，受高原岩溶地质构造影响，青海高原地区逆断层形成了相对封闭的岩溶水系统。由于岩溶谷地地形相对平坦、开阔，大型X节理与配置断裂发育明显，在查明地下水径流走向与流量的基础上，可布孔开采地下水。

再次，在高原斜坡深切峡谷位置存在发育良好、地下水资源集中的单枝状地地下河，主要在地下河道中径流。如果采用钻探方式可开采大量地下水，但实际操作难度较大，成功率极低，这也是青海省高原地区逆断层下盘无法成井找水成功的主要原因。

最后，要以逆断层上、下盘水文地质条件作为主要分析依据，综合地下水含水层的基本岩性、构造、水位高度、补给程度、径流以及排泄等条件，分析当地成井找水的有利条件与不利条件，为选择正确地下水井位，把握开采规律，成功抽取地下水创造有利条件［2]。

4 青海省高原地区逆断层两盘地下水开采技术要点

作为一种常见的地质构造形式，有必要分析逆断层的水文地质状况，合理运用“拦水坝”作用，为径流区提供地下水补给，构建地下水库，助力地下水成井找水工作进程。

由于青海逆断层核部位置砾岩挤压明显，整体构造结构紧密，具有阻水条带作用，因此，有必要切断两侧地下水水力联系，切断与深切地表河间的水力联系，为成井找水创造有利条件。

逆断层上盘位置存在碳酸盐分布区，明确次生裂隙发育状况，可为岩溶发育提供了便利条件。地下水汇水面积较大，逆断层径流排泄顺畅，因此，逆断层上盘就成为了成井找水的有利部位。

逆断层上盘位置存在富水区，其岩溶核部存在明确的弱透水区和不透水区，因此，岩溶区成井找水时，首先需明确岩溶区构造，做好水文地质条件分析相关工作，保证目标层位有效定位，提高上盘成井找水效率。

下盘成井找水需要在明确水文地质条件基础上，避免成井找水逆断层下盘开采偏离核部位置，并对下盘地下水的埋深深度进行精确分析测量，提高下盘找水效率与质量［3]。

5 结语

青海省高原地区存在古岩溶地质，其逆断层的上、下盘水文地质状况复杂，因此，地下水成井找水存在一定困难的，需要结合相关技术，分析成井找水经验，了解地下水开采规律，开展地下水开采工作，提高当地居民生产生活品质。