成都东部新区空港新城咸淡水分布规律研究

陈 鹏，蒋 正，夏忠君，黄 颉

(1.四川省地质工程勘察院集团有限公司，四川 成都 610000；2.四川省煤田地质局一四一队，四川 德阳 618000；3.四川兴蜀工程勘察设计集团有限公司，四川 成都 610000)

随着成渝地区双城经济圈建设上升为国家战略，为响应国家“一带一路”倡议，支撑成渝地区双城经济圈发展，成都东部新区正式挂牌。空港新城作为成都东部新区的核心，未来将开展大量地上、地下工程建设[1-2]。研究区大面积分布红层侏罗系上统蓬莱镇组砂泥岩地层，地下十几米至数十米存在咸水分布，查明研究区内咸淡水分布规律及水化学特征可为成都东部新区空港新城地下空间利用规划提供基础资料，同时也为广大红层丘陵区查明咸淡水分布规律提供借鉴。

1 研究区地质概况

1.1 地质条件

研究区出露的地层为侏罗系上统蓬莱镇组(J3p)、中统沙溪庙组(J2s)、及白垩系下统苍溪组(K1c)，属湖泊相沉积，以泥岩、砂岩、粉砂岩组成比较稳定的韵律层(图1)。岩层的厚度总体变化不大。但各层细分层存在一定的岩相变化，在调查中多出现歼灭、变薄、不连续等现象。研究区内大面积分布侏罗系上统蓬莱镇组(J3p)(图1)，区内咸水分布亦主要与该地层有关。

图1 研究区地质构造图

蓬莱镇组地层岩层组分粒级由上而下总体呈上粗下细的特征，大致以蓬莱镇组上段中部页岩为界线，以上为砂岩夹泥岩及砂泥岩互层组合；以下至蓬莱镇组下段，为砂、泥岩交互叠置的互层组合；再往下，为泥岩夹砂岩的组合。

1.2 研究区水文地质条件

根据区内地下水的赋存条件及水动力特征，区内地下水分为第四系松散岩类孔隙潜水、风化带裂隙水和溶蚀孔隙裂隙水三类。

区内地下水主要靠大气降雨补给，其次有农灌、塘库及渠系补给。区内降雨较充沛，但降雨比较集中，年内分配不均。本区地下水交替和排泄条件较差，出露泉水少；沟谷埋藏带地下水主要向更低的侵蚀面潜流排泄，即由小沟向大沟，由支沟向主沟缓慢渗流。

浅层风化带裂隙水主要埋藏于沟谷地带，在中浅丘和高台型浅丘地区沟谷发育，谷底宽阔平坦，为地下水主要埋藏区。埋藏区地下水主要为在丘顶和斜坡地带由降雨入渗经裂隙运移汇集而成，同时该区分布由大量的水田和堰塘，为地下水的汇集提供了重要来源。

红层风化带裂隙水和溶蚀孔隙裂隙水主要赋存于风化带和溶蚀孔隙裂隙中，在丘间及沟谷地带富集，地下水位的变化受降雨、农灌等的影响大，地下水水位丰枯期变化幅度在3～4 m[3]。

2 研究区咸淡水分布规律研究

2.1 多手段联合确定咸淡水界面

成都高新东区(空港新城)城市地下空间资源地质调查项目在研究区内实施了188个深度160～220 m钻孔的，利用这些孔钻开展分层取样、井液电阻率测试、岩芯分层TDS测试等综合试验方法查明研究区咸淡水的分布规律[4-7]。

2.1.1 分层取样

分层取样是在钻孔分层抽水试验时直接采取分层水样进行水质分析。

2.1.2 井液电阻率测试

岩石的电阻率是由多种因素综合定的，对同一研究区的同一层位的岩性来讲，岩性(成分)、孔隙度基本不变，而电阻率值随矿化度变化较明显；因此，只要建立起含水层电阻率值与地层水矿化度的相对应关系，就可由电阻率值求出地层水的矿化度。在自然状态下，井液电阻率是直接反映钻孔中井液导电性，其导电性与井液的化学成分、浓度、温度等密切相关，实际工程中，一般都是用清水钻井，井液导电性主要是与井液的矿化度有关，矿化度越高，导电性越强，井液电阻率越低，当井中矿化度无变化时，井液电阻率曲线为一条直线(图2)。

图2 研究区钻孔井液电阻率、矿化度与咸淡水关系试验成果图

2.1.3 岩芯分层TDS测试

工作中采集钻孔不同深度的岩芯样本进行测试分析，每隔5～10 m取样1件，每件岩芯长约10 cm。样品用清水洗净后破碎研磨放入同体积容器内，并注入等量的纯净水其岩芯完全浸泡于水中，在浸泡后6 h、12 h、24 h、48 h测试水的TDS值。

2.2 咸淡水界面平面分布特征

通过前述多手段方法联合确定了研究区咸淡水界面的平面分布特征(表1)，绘制研究区咸淡水界面埋深等值线图(图3)。

图3 研究区咸淡水界面埋深等值线图

表1 工作区咸淡水界面分布特征一览表

咸淡水界面埋深从地貌上，东西分带明显。三岔湖以西的浅切割低山区，为区域地表、地下水分水岭，地形起伏较大，与沱江水域相对高差100～450 m，岩石受构造影响，裂隙较发育，地下水循环、交替条件较好，地下水为淡水区。三岔湖以东的丘陵区，地势平缓，与沱江水域相对高差30～80 m，岩层产状平缓，裂隙发育较差，风化裂隙发育又随深度减弱，地下水径流条件差，水力坡度约为2‰，咸淡水界面埋藏较浅。

2.3 咸淡水界面垂向分布特征

咸淡水界面的埋藏深度受含水层中可溶盐成分含量的地下水的径流条件控制。研究区丘陵区岩层平缓，一般3°～7°，岩石裂隙发育较差，风化裂隙随深度减弱，地下水径流不畅，水化学成份随深度变化较大，水质受岩性控制。工作区位于龙泉山岭与沱江水域之间，地下水总体自北西向南东径流。龙泉山岭为北西补给边界，沱江为区域最低排泄面。地下水化学特征受地下水动力条件及岩体可溶盐成分的影响大，矿化度受交替、径流条件的影响，随埋深增加呈增大的规律(图4)。

图4 研究区咸淡水分布立体图

根据本次测试结果显示，在埋深0～15 m范围内，全区基本无微咸水分布；埋深15～20 m范围内，零星的出现微咸水点，至埋深20 m后大量增加；15～70 m埋深内，地层膏盐分布区普遍存在微咸水分布现象，非膏盐分布区，微咸水基本不分布，而在埋深70 m以下，丘陵区全区均有微咸水分布的现象。

3 研究区咸水化学特征

根据本次水质测试结果，研究区咸水化学成分主要以硫酸盐(钠、钙)为主。但在埋深70 m以下稍有变化：非膏盐分布区咸水水化学特征主要以氯酸盐为主，次为硫酸盐；膏盐分布区则相反，以硫酸盐为主，次为氯酸盐。

参与咸水水化学组成的离子主要有：SO42-、Ca2+、Na+、Cl-、HCO3-。其组合(水化学类型)具有明显的垂向变化特征：

(1)埋深15～40 m：水化学类型以SO42-·HCO3--Ca2+·Na+为主；

(2)埋深40～120 m：Cl-、Na+含量逐步增多，而HCO3-大量减少。水化学类型为SO42-·Cl--Na+·Ca2+型水，局部出现Cl--Na+和SO42--Na+型水；

(3)埋深120～170 m：阳离子转变为以Na+为主，水化学类型多为SO42-·Cl--Na+；

(4)埋深170～220 m：Ca2+逐步增多，水化学类型以Cl--Na+·Ca2+、SO42--Na+·Ca2+为主。

随埋深增加，咸水矿化度总体呈上升的趋势，具有特征性的现象为在埋深50 m以下出现咸水，在80 m以下，出现卤水现象。但矿化度随深度递增的线性规律并不明显。

4 结语

利用成都高新东区(空港新城)城市地下空间资源地质调查项目实施的钻孔开展分层取样、井液电阻率测试、岩芯分层TDS测试等综合方法查明研究区咸淡水界面的平面分布特征、垂向分布特征及水化学特征，分析了区内咸淡水分布规律，为成都东部新区空港新城地下空间利用规划提供基础资料，为广大红层丘陵区查明咸淡水分布规律提供了借鉴。