川南昭觉-布拖地区水文地质特征及地下水开发利用.pdf

2023年6 月第43 卷第2 期四川地质学报Vol.43No.2Jun.,2023川南昭觉-布拖地区水文地质特征及地下水开发利用郑小敏，张玉叶，涂耀，陈斌，杨林（四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，成都6 10 2 13）摘要：川南地区是扶贫开发攻坚的主战场之一，该地区长久以来面临取水难、用水难的问题。通过野外地面调查，结合钻探、物探、水化学分析等多手段多方法的水文地质条件综合分析方法，研究该区域的地下水类型、主要含水层的分布、水化学特征及地下水水质。研究结果表明：区内的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，含水岩组主要依靠大气降水或地表水补给，通过泉溢出排泄，各含水岩组的富水性差异较大；地下水水化学类型基本都为重碳酸盐型水，是低矿化度弱碱性水。地下水水质总体良好，较差水主要受pH值超过IV类水标准的影响。为研究区的地下水开发提供建议，为寻找优质饮用水源，解决乌蒙山连片贫困缺水区吃水难题提供依据。关键词：昭觉-布拖地区；地下水；水文地质特征；水资源开发利用中图分类号：P641.4DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.02.013川南山区昭觉县与布拖县是国家扶贫开发重点区域，区内分布大量中生代红层，季节性缺水比较严重，水资源开发利用方式落后（任蕊等，2 0 18）。当地居民受限于经济条件，主要以“蓄水+引水”的方式，利用出露于地表的基岩裂隙型泉水，生活饮用水质水量长期得不到解决，安全用水无保障（陈静等，2019）。缺水问题也是造成当地居民生活水平低下，制约经济发展的因素之一（侯鲁川等，2 0 0 6；Vincentetal，2 0 18）。因此，开展该地区的水文地质研究，有效保护和开发区内的地下水资源具有重要意义（张光辉等，2 0 0 8；王若帆等，2 0 19），也为国土资源空间规划、扶贫区地质遗迹保护与科学利用管理，以及地方政府决策提供科学支撑（郭建强等，2 0 0 8；陈斌等，2 0 19）。研究区位于四川?山州昭觉县至布拖县一带，以昭觉县为主，总面积8 51km。区内经济发展相对滞后，是国家扶贫开发重点区域。农村生产生活水平低、抗干旱能力差、自然生态地质环境脆弱（张雅琪，2019）。前人基于水文地质研究主要建立在小比例尺调查基础上，如1：2 0 万区域水文地质调查研究工作，这些工作为本研究奠定了基础。目前对区内水文地质特征及裂隙岩溶发育规律的研究较少，基于此，本研究综合采用地面调查、钻探、物探及采样测试等技术方法分析其水文地质特征，对该地区提出地下水开发利用建议，为解决川南山区连片贫困缺水区分散农户吃水难题提供参考（魏良帅等，2 0 2 0）。为下一步在区内寻找目标含水层、找水定井工作提供技术依据，也为研究区内含水岩组富水性划分及水文地质编图提供参考依据（李波等，2 0 2 1；刘元晴等，2 0 2 0；颜翠翠等，2 0 2 0）。1研究区概况1.1 自然地理位置研究区地处青藏高原东缘与四川盆地西南边缘交汇处，西为横断山脉的一部分，东属大?山中山山原地貌。区内以海拔150 0 350 0 m的山地为主，地势西北高、东南低。按四川气候分区，研究区属川西高原雅碧江温带气候区，冬季干旱，夏季温暖湿润，多年降雨量参考该地区2 0 12 一2 0 19 年的年降雨总量，月降雨量参考2 0 2 1年的月降雨量（图1）。区内主要河流有西溪河、吉的拉河、黑水河和尼思拉打日河，其中吉的拉河和尼思拉打日河是西溪河中下游主要支流，河流沿构造方向展布，多呈南北向（卢丽等，2021）。研究区是长江流域重要的生态保护屏障，也是长江上游重要的水源涵养地。文献标识码：A文章编号：10 0 6-0 9 9 5（2 0 2 3）0 2-0 2 7 1-0 8收稿日期：2 0 2 1-12-17基金项目：?山彝族自治州东部乌蒙山区贫困连片区沿线旅游地质资源调查评价项目（510 2 0 12 0 2 0 38 6 52/9）；四川乌蒙山地区两河口（H48E023003）比尔（H48E023004）、米市（H48E024003）、昭觉县（H48E024004）等4幅岩溶石山区域地质调查项目（12 12 0 1130 52 10 0）作者简介：郑小敏（19 8 9 一），男，湖北潜江人，工程师，主要从事地质调查与矿产勘查研究通讯作者：张玉叶（19 9 5一），女，山东聊城人，研究方向：水工环地质271川南昭觉-布拖地区水文地质特征及地下水开发利用1.2地层岩性研究区内出露地层为古生界二叠系、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致密状、杏仁状、气孔状和斑状玄武岩；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（任蕊等，2 0 18；钟金先等，2 0 16）。L580(a)120090060030020121.3地质构造研究区位于川滇南北向构造带，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。主要构造有黑水河大断裂、小江断裂、10304汉源-甘洛大断裂、西溪河向斜，北东、北西向褶皱、断裂与南北向褶皱、断裂纵横交错，构造条件复杂。各向断裂截接复合，破坏了含水层的连续性，部分断层充水、地下水的局部富集（图2）。2水文地质特征2.1地下水类型及富水特征研究区内地下水较丰富，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类孔隙裂隙层间水、碎屑岩裂隙水和岩浆岩裂隙水（图3），含水岩组的富水性如表1。2.1.1松散岩类孔隙水研究区松散岩类孔隙水主要赋存于残坡积、冲洪积层中。残坡积层主要分布于山区缓坡地带，厚度0 10 m，水位埋藏深度0 4m；冲洪积层主要分布于昭觉盆地、四开盆地、洒拉地坡乡山间盆地、大坝乡山间盆地、西溪河、黑水河等河床沟谷两岸及沟口冲积扇处，厚度10 130 m，水位埋藏深8 40 m。山间盆地水量丰富，单井涌272121000800600400200020132011(b)20152016图1多年降雨分布直方图（a）和2 0 2 1年月降雨降雨分布直方图（b）231昭觉具P,em树坪乡酒拉地坡乡大顿Pem三岔河乡JF1K图Q第四系例P阳新组友岩断层201720182019（年）PomP2K白至系碎屑岩D泥盆系碎屑岩夹碳酸盐岩口水文工作区范围1柳乡P,emtO-S图2 研究区地质构造图10达洛PPom龙恩乡Q地莫乡拉达乡布拖县06km罗系碎屑岩O-S奥胸系一志留系碳酸盐岩夹碎屑岩黑水河断层1113月P,em美甘乡工俄里坪乡沙洛乡瓦都乡Pen火烈乡T三叠系碎屑岩夹碳酸盐岩整合接触F2小江断层P:omPe峨眉山组玄武岩不合接触F3汉源一甘洛断层2023年6 月第43卷第2 期水量一般 50 0 t/d，泉流量 1L/s；河床沟谷两岸及沟口冲洪积扇含水量中等，单井涌水量10 0 50 0 t/d，泉流量0.1 1L/s；斜坡缓坡处含水量贫乏，泉流量 10 L/s，构造不发育处，泉流量多为0.11L/s。同时由于区内玄武岩存在多个喷发期次与韵律旋回，由于成因条件不同，岩石的生成结构和性质对其赋水性有很大影响（魏良帅等，2 0 2 0）。总体来看，该含水岩组含水性和渗透性中等，富水性中等，主要分布于分水岭，是研究区内具有主要供水意义的含水岩组。区内玄武岩在新构造运动影响下，岩石破碎、节理裂隙发育，这些都有利于降水渗人补给地下水，而地下水的径流主要受地形和地质构造条件控制。区内玄武岩主要位于木佛山-九都村一带，以及木且一带，玄武岩分布区地形为近南北向的山脊，地形条件控制了流动方向，使得区内地下水总体上沿山脊向两侧流动。而地质构造条件，不仅控制流动方向，也决定了径流特征。玄武岩分布区构造主要为小江断层、拖都村断层、龙恩断层、何家地糊断层、罗西背斜与四开-交际河背斜，构造主要呈近南北向，因此玄武岩区内地下水流动方向除受地形影响向山脊两侧流动外，还一定程度上沿区内主要构造行迹方向，使得地下水流向偏北或偏南。2.1.3碳酸盐岩岩溶水研究区的碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组主要为中二叠统阳新组和下三叠系统嘉陵江组，其次是雷口坡组，仅在研究区的中部和东部小面积出露，呈条带状分布。区内溶蚀现象不发育，地下水主要赋存在274表1含水岩组富水性统计表富水性划分指标含水岩组平均泉地下水径钻孔单井富水性地层类型流量L/sL/s-km松散岩类孔Ql水K1-2X碎屑岩孔隙J2S裂隙层间水T:bgT3xjKyfJ3gJ3n碎屑岩类裂J2X隙水J1-22P3xTufTi-2d岩浆岩类裂P3em隙水碳酸盐岩岩TV溶水P2y流模数6.241.4940.680.7080.551.5950.191.5950.511.8110.370.7080.10.7080.490.7081.80.7080.121.2111.71.8110.821.8111.091.3932.31.81124.81.811涌水量m/d140710一410一等级中等丰富中等中等中等中等中等贫乏中等丰富中等丰富中等丰富中等丰富2023年6 月第43卷第2 期岩溶裂隙中。该含水岩组含水性和渗透性好，富水性好，动态变化小，供水意义好，但分布面积小。大气降水为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。地表岩溶不发育，但节理裂隙发育，张开度良好，透水性高，为大气降水垂向补给地下水提供了有利的条件。区内构造复杂，断裂发育，在碳酸盐岩出露地区，节理裂隙发育，出露泉点少，大部分溶孔裂隙水顺节理裂隙径流至碎屑岩区排出地表，补给地表水。2.2物探查明裂隙发育特征为了查明区内控制性断层小江深断裂的隐伏构造特征，本研究使用可控源音频大地电磁测深法（CSA M T）进行物探工作，共布置三条测线，对数据进行去噪及静态校正等处理后，然后进行反演成像处理（高天等，2 0 19；韩凯等，2 0 15；曹莉苹等，2 0 14）。三条测线的位置上如图2 所标示，通过综合分析反演电阻率断面图和地质资料，主要考虑反演电阻率断面图中的背景值、高低阻异常形态及其梯度值等因素，分别对L1线、L2线、L3线进行分析和解释（图4）。四川地质学报Vol.43No.2Jun.,2023101224002300220021002000190002400230022002100200019000L1测线主要沿着断裂带走向进行布设，推测沿测线发育一条向西倾斜的断裂；L2测线与断裂带走向近垂直，测线中部电阻率从浅至深电阻率都相对较低，符合断裂带的特征，是断裂破碎带富水后的电性结构体现。从电性结构特征来看，该断裂带地表至地下2 0 0 m为西倾，而深部倾向可能转为向东；L3测线与断裂带走向呈6 0 斜交，总体来看，由浅至深电阻率逐渐增加，未能测穿断裂带，进一步说明该断裂带的倾向在地下可能由向西倾过渡至向东倾。本次可控源音频大地电磁测深法基本查明了控制四开温泉的小江深断裂地下特征，进一步证实了区域上该断裂带由北侧产状向西倾变化为南侧向东倾的产状变化。丰富的地质构造加之新构造运动叠加影响，使区内岩石破碎、节理裂隙较发育，这些都有利于降水人渗补给地下水。该处地下水的排泄方式有泉排泄、越流补给等，其中，泉溢出为主要排泄方式。275视电阳率（Qm10131500460340230026019014011022007959443321002418131020007.55.64.13.119000.1100200100200图4L1（a）、L 2（b）L 3（c）测线反演电阻率断面图（红色虚线为解译断层）300300400400视电阳率（Qm)240015004603402300260190140110220079594421002418131020007.55.64.13.119000.1500600(b)500600距离（m）(a)240023003220021002000190070080010020090030010004001100500600(c）1200视电率（(Q:m)240015004603402300260190140110220079443321002418131020007.55.64.13.119000.1川南昭觉-布拖地区水文地质特征及地下水开发利用2.3水化学特征2.3.1样品采集与测试为分析研究区内含水岩组的水化学特征及水化学类型，采集地下水样品7 6 件（包含两件温泉水样）。检测机构为四川省地矿局区域地质调查队检测中心，以（DZ/T0064-1993）地下水水质分析法为标准，主要分析仪器为电感耦合等离子体发射光谱仪、离子色谱仪。2.3.2水化学参数特征根据水化学测试结果，研究区内阳离子以Ca*为主，其次是Mg*和Nat；主要阴离子为HCO：，其次是CI和SO4。地下水pH介于6.7 9 9.94之间，为弱碱性水。总硬度介于 0.2 5 2 3.13mg/L,为极软水。TDS介于2 2.0 0 356.00mg/L，有一定的变化幅度。通过实验室测试7 8 组样品测试结果分析和对地下水进行水化学舒卡列夫分类可知（梁杏等，2 0 2 0；洪涛等，2 0 16），工作区内的地下水化学类型主要为三大类，研究区地下水水化学分区如图 5 所示。其中，HCO;-Ca型样品数41组，占总样品数的 53.9 5%;HCO3-CaMg型水33组，占总样品数的43.42%;HCO3-NaMg型水2组，占总样品数的2.6 3%。2.4地下水水质评价参照地下水质量标准（G B/T 148 48-2 0 17），对研究区内7 4组地下水水样（不包含两件温泉水样）进行地下水水质评价，为工作区内安全用水和地下水资源开发利用提供依据（张培楠，2 0 16）。评价结果如表2。由表2 可知，大多数水样的水质较好，级别为优良，较差水约占总水样的十分之一。从检测报告中可知，较差水主要受pH值超过IV类水标准的影响。研究区内基本无农业污染和生活污染，地下水水质良好。3地下水开发利用建议昭觉县、布拖县、金阳县由于地处山区，山高坡陡、河流切割深、地下水位低，相对高差较大，虽年均降雨量大，但时间上分布很不均匀，形成冬春干旱少雨、夏季湿润多雨的特点。由于历史及地理原因，广大彝族群众多居住在高山及半山地区，这些地方冬春季节无水源、夏秋全是泥浆污水，人畜饮用水极其困难。27684030-1(简）68302Q-1(全)8299Q-1（简）8100Q-1(全）7597Q-1(全）7097Q-1(全）三73940-1(全）四开乡酒拉地坡乡76930-1（全）6890Q-1(全）ZK03（全）68890-1(全）67890-1（简）6587Q-1(全)72860-1（简）三轮河乡69840-1（简）6982Q-1（全）67810-1(全）图HOO,-Ca型水例昭觉县9202Q-1（简）92000-I（全)9299Q-1(全）9499Q-1(简）树坪乡8397Q-1(简）78970-1（简）8695Q-1(篇）8195Q-1（全）87946-1（简）8993Q-1（简）8792Q-1（简）8991Q-1(简）83910-1（简）大坝乡。86900-1（简）86890-1（简）90890-1（尚）9 48 9 Q-1(简）8589Q-1（尚）77880-1（简）8688Q-1（简）8487Q-1(M）8687Q-2（简）72860-2（简）柳且乡7886Q-1(简）8285Q-1（简）ZKO2(全）85830-2（简）71840-1（简）85830-1（简）78840-1（简）7783Q-1（简）78830-1(）地莫乡8582Q-1（筒）美甘乡8 9 8 2 0-1（简）89810-1（简）俄里坪乡8879Q-1(简）91790-1(简）拉达乡9277Q-1(简）沙洛乡瓦都乡布拖县火烈乡。06kmHCO,-CaMg型水HCO,-NaMg型水图5研究区地下水水化学分区表2地下水水质分类统计表VIV简分析47全分析19合计66占总取样数比例89.19%9402Q-1(全)92960-1（简89960-2（全）达洛乡ZKO1(全)89940-1（简）9393Q-1(全）9392b-1(简)8890Q-1(m）92900-10)龙恩乡9288Q-17荷)8687Q-1（简）8986082简）9 58 7 0-1（89860-1（简）8685Q-1(（简）90840-1(简）8683Q-1（简）8683Q-2（简）9 0 8 30-1（简）92790-1(简）9478Q-1(简）水样点IIII0000000010.81%合计5030800100.0%5222742023年6 月第43卷第2 期研究区主要为农村及乡镇集镇和昭觉县县政府驻地，随着社会经济的发展，区内水资源开发利用程度得到了极大的提高，但水资源开发利用仍存在泉水广布，但动态变化大、抗干旱能力差；供水井极少，且分布不均；水资源丰富，但开发方式落后，用水安全无保障等问题。研究区以经济与农牧业为主，无大规模的工矿企业，农业灌溉和生活用水是主要的水资源利用需求。由于地下水分布极不均匀，同时地下水的季节性分配差异，所以根据不同条件因地制宜，确定水资源开发利用方式。根据研究区的地下水类型、出露条件、分布特征、富集规律、开发利用难易程度等情况，对水资源的开发利用作出分区（图6）。针对区域人口密度大，经济条件较好的区域，采用“提水+蓄水+引水”的方式对松散岩类孔隙水、白垩系孔隙裂隙层间水含水岩组开发利用（周博文，2 0 2 0；冯爱国，2 0 18；肖楠森，19 8 2）。使用机井对乡镇进行集中供水，即可解决用水难的问题，又能提高用水质量；以村落为主的区域，人口相对分散，经济条件较为落后，采用“蓄水+引水”的方式对基岩裂隙泉开发利用（刘晗，2 0 2 0）。该区域含水岩组以玄武岩裂隙含水层、中生界碎屑岩裂隙水为主，泉水流量小且流量动态变化大，地下水开发利用条件差。因此对流量大、动态稳定的泉水进行蓄积，然后将泉水引至各家各户使用；对人口稀疏、以放牧及农业活动为主的区域，采用“蓄水+挑水”的方式对玄武岩裂隙含水层开发利用（尹航，2 0 15），该处泉水出露点多、但流量较小，可供零散式居民用水及放牧临时用水。4结语通过野外调查和室内分析，同时参考前人的水文地质资料，综合研究分析认为：川南昭觉-布拖地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；区内节理裂隙发育，含水岩组主要依靠大气降水或地表水补给，通过泉溢出排泄，各含水岩组富水性差异较大。研究区水化学类型略有差异，阳离子以Ca*、M g 为主，阴离子以HCO:为主，地下水补给来源较为单一，径流排泄条件相对较弱。水质总体良好，较差水主要受pH值超过IV类水标准的影响，区内基本无农业污染和生活污染，绝大多数地下水适于居民生活用水或工业用水。根据地下水类型、出露条件、分布特征、富集规律、开发利用难易程度等情况，因地制宜。对人口密度大，经济条件较好的区域采用机井“提水+蓄水+引水”开发利用层间地下水；以村落为主的区域采用“蓄水+引水”对基岩裂隙泉开发利用；对人口稀疏地区采用“蓄水+挑水”对基岩裂隙泉开发利用。为从根本上解决当地村民安全用水问题，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。参考文献：任蕊，杨成程，匡野.2 0 18 乌蒙山岩溶缺水地区表层岩溶泉有效开发模式研究 J地下水，0 40（0 0 2)：2 4-2 6.四川地质学报四开乡酒拉地坡多大坝乡柳且乡三岔河乡图例Vol.43No.2Jun.,2023O昭觉县树坪乡达洛乡龙恩乡地莫乡美甘乡俄里坪乡拉达乡沙洛乡瓦都乡O布拖县6km松收层孔晾舍水层井管开发利用区松敏层孔院含水层民井开发利用区图6 研究区地下水资源开发利用分区图火烈乡裂陈豪水集蓄开发利用区不宜开发地下水区277川南昭觉-布拖地区水文地质特征及地下水开发利用陈静，罗明明，廖春来等，2 0 19.中国岩溶湿地生态水文过程研究进展 J地质科技情报，38（6)：10.侯鲁川，朱钟麟，2 0 0 6 四川省农业用水紧缺度评价与节水农业发展对策 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to water.Based on field surface investigation,combined with drilling,geophysical exploration,hydrochemical analysis and other methods of hydrogeological conditionscomprehensive analysis method,to study the type of groundwater,main aquifer distribution,hydrochemicalcharacteristics and groundwater quality in this area.The research results show that the groundwater types in thearea are mainly loose rock pore water,bedrock fissure water and carbonate karst water.The water-bearing rockgroup mainly relies on atmospheric precipitation or surface water,and the spring carbonate water is low salinityand weak alkaline water.The quality of groundwater is generally good,and the poor water is mainly affected bythe pH value exceeding the standard of Class IV water.This paper provides suggestions for groundwaterdevelopment in the study area,and provides basis for finding high-quality drinking water sources and solving thedraught problem of Wumeng Mountain poor water shortage areas.Key words:Zhaojue-Butuo region;ground water;hydrogeological characteristics;water resourcesdevelopment and utilization（CHEN BinYANG Lin278