西部丘陵缺水山区找水途径及方法浅谈——以麟游县酒房镇麻夫村为例

赵贤顺，陈 波

(陕西煤田地质勘查研究院有限公司，陕西 西安 710021)

0 引言

我国幅员辽阔，不同地区地下水资源差异较大。地下水资源受到气候气象、大地构造、地形地貌、地层岩性等多重因素的影响。不同类型的地下水、不同含水介质地下水的赋存条件和运移规律亦大不相同，在水文地质勘查中应根据地下水的差异采取相应的勘查方法，获取可靠的水文地质资料。供水水源地的勘查往往需要多种勘查途径和方法相结合，常见的途径和方法有水文地质调查、遥感解译、地球物理探测、水文地质钻探、地球物理测井、抽水试验、化学测试、地下水系统划分、水资源均衡评价等。麟游县西部山区属于我国陕甘黄土高原半干旱气候带水文地质区，地处黄土高原与渭河平原衔接部位，属于泾河支流南河流域。

1 水文地质综合调查

工作区地貌属于黄土覆盖的中低山区，沟谷纵横，山面支离破碎，大的沟谷有基岩出露。河谷区被第四系全新统冲洪积层所覆盖。

在黄土残塬、梁、峁地区黄土层潜水主要接受大气降水的垂直渗入补给，由于区内黄土梁峁区地形破碎，坡降大，降水多由地表流失，所以渗入补给量甚微，径流方向受地形地貌条件的控制，一般是从地势较高的分水岭地带向沟谷方向运移，在一些沟脑处以下降泉的形式排泄，泉水的流量波动较大，在丰水期流量较大，在枯水期几近干涸。

河谷区第四系全新统冲洪积层潜水主要接受大气降水、河流和下降泉的补给，近河地段与河流地表水有互补关系。水量随着降水量和河水的涨跌变化。排泄主要是蒸发和向下补给基岩含水层。

工作区隐伏基岩地层由上自下为白垩系下统洛河组(K1l)，白垩系下统宜君组(K1y)，中侏罗统安定组(J2a)、侏罗系中统直罗组(J2z)，侏罗系中统延安组(J2y)、下侏罗统富县组(J1f)。

白垩系下统洛河组含水层，为区域性白垩系承压水盆地西南边缘组成部分，呈现为一开启型含水构造。地下水补给来源以区域侧向补给和大气降水补给为主。径流方向主要受区域地质构造影响下的区域水动力场控制，总体呈由南西向北东缓慢运移，向区外泾河排泄。

通过对工作区附近村镇水源井的调查走访，水源井深度一般为200-300 m，取水层位为白垩系下统洛河组含水层，水量基本能够满足村镇生活用水，水质较好。

综合水文地质综合调查，大致初步圈定地下水的富水层位为白垩系下统洛河组含水层。

表1 工作区地层统计表

2 地球物理探测

本着经济合理、满足要求的原则，选择音频大地电磁(AMT)和静电α卡方法，其抗干扰能力较强，施工作业灵活，能有效的探测地质信息。MTU-5A卫星同步大地电磁采集系统具有多种观测方式，能够提供多种张量电性曲线，广泛应用于各种中深部地球物理勘探领域中，音频大地电磁法(AMT)可做2D、3D的剖面或面积性勘探。FFA-2快速α数字闪烁辐射仪，采用最新电子技术改进的新一代放射性仪器，体积小，重量轻。通过测量土壤样品中或α卡片上的α射线强度来圈定隐伏的断层、裂隙、破碎带等地质构造。研究以往资料及取得成果的基础上，初步分析确定断层、含水层空间分布。

根据整体电性层分布可见，工作区地层近似呈层状分布，断层不发育，属于贫水区，地下水匮乏。工作区白垩系砾岩厚度大于500 m，受局部发育的背斜、向斜的影响，该沉积地层其间分布多个低阻凹陷异常区，推测为裂隙发育带，但异常范围横向和纵向范围均不大，其中F1、F2裂隙带最大深度约为450 m，推测为含水相对有利区，F3裂隙带最大深度约为300 m，含水性次之；工作区的裂隙带未穿透大厚度的白垩系砾岩，地下水导通性不良，整体含水性一般。

通过地球物理探测，结合水文地质综合调查，确定适合打井取水的地下水的富水层位和富集区域。确定地下水取水层位为白垩系下统洛河组含水层，设计井深470 m；井位选择在视电阻率较小的地下水富集位置。

图1 AMT反演视电阻率断面图

图2 AMT反演电性地质推断解译图

3 井型机构及水文地质钻探

工作区地层上部为松散层下部为基岩，基岩胶结性较好。成井结构选用两个变径孔段一套井管的钻孔结构。上部松散层至基岩以下5米全段采用井壁管封闭，管外水泥固井。根据钻探设备以及抽水设备情况，一开孔径445 mm,固井井管377 mm，二开裸孔孔径311 mm。

水文地质钻井完成后，必须采用有效的洗井手段。洗井宜采用物理洗井与化学洗井相结合的方式，达到水清沙净的洗井效果。水文地质钻探过程中定期观测井内水位、冲洗液消耗量、涌水漏水等水文地质特征，获取尽可能全面的水文地质特征。在探采结合钻孔230 m处出现泥浆漏失现象，初步判定此处岩层孔隙裂隙较为发育，可能为富水层带。

图3 钻孔结构图

4 地球物理测井

以经济合理、满足要求为原则，测井项目选取视电阻率、自然电位、自然伽玛、声波时差、井斜测井。视电阻率可以划分探采结合钻孔地层剖面确定含水层位置及厚度，确定软弱夹层、裂隙和破碎带。自然电位可以划分地质剖面，区分岩性，判断含水层，区分咸淡水，估算地层渗透性及矿化度。自然伽马可以划分沙泥岩剖面，测量井身天然放射性，确定含水层的厚度及结构。声波时差可以获取岩石的强度指数、体积模量、切变模量、杨氏模量等力学性质资料，用于划分岩性，计算岩层孔隙率、岩层强度参数。井斜测井可以确定钻孔倾斜情况，指导抽水设备的安装。通过地球物理测井确定工作区内中粗粒砂岩为主要含水岩层，含砾砂岩为弱富水性，砾岩层为几乎不含水层。测井成果显示在220～240 m处为粗粒砂岩，裂隙发育，渗透性较高，与水文地质钻探特征较为一致。

5 抽水试验

抽水试验可直接测定含水层的富水程度和评价井孔的出水能力，确定含水层水文地质参数。通过对探采结合钻孔的抽水试验，取得了钻孔的水文地质参数，日出水量可达220 m3/d。钻孔内含水层为弱富水性含水层，在工作区所在的缺水山区已经属于出水量较大的水源井，完全能够满足目标用水群体用水需求。

表2 探采结合孔抽水试验成果表

6 水质评价

根据水质检验报告，按照评价目标，选择相应的水质参数、水质标准和评价方法，对水体的质量利用价值及水的处理要求作出评定。水质评价是合理开发利用和保护水资源的一项基本工作。

探采结合钻孔抽水试验结束后采取简分析水样和饮用水样送检化验。水化学类型为HCO3·SO4-Na·K型水，感观性状、一般化学指标、毒理学指标、微生物指标等均符合生活饮用水卫生标准。

7 结语

通过水文地质综合调查、地球物理探测的方法确定探采结合钻孔的最佳位置和深度；通过钻探和地球物理测井相结合的方法确定目的含水层的岩性、厚度、深度、孔裂隙发育程度等条件；通过抽水试验、水质化验验证钻孔出水量条件和水质条件。根据探采结合孔取得的地质、水文地质、物探等精确资料，指导布置其他水源井的施工。最终建立可持续开发利用的供水水源地。水源地勘查的途径和方法应遵循循序渐进，由浅入深，定性到定量的过程。