代县严重缺水地区地下水勘查初探

代县严重缺水地区地下水勘查初探

郭福强

山西省地质工程勘察院有限公司，太原， 030024

摘要：山西省代县滹沱河南岸一带为严重缺水地区，聂营村、东段景和西段景等村为缺水村庄的典型代表。在充分搜集现有资料的基础上，结合水文地质调查、物探、钻探等手段进行地下水勘查研究，最终布设6眼探采结合孔，并进行了地下水开发利用区划，有效解决了当地用水困难问题。

关键词:地下水勘查 代县 滹沱河 探采结合孔

1 引言

代县存在长期缺水局面，人均水资源量低于全国平均水平。为了有效缓解当地缺水现状，本次在充分搜集现有地质、水文地质、工程地质、环境地质资料的基础上，结合水文地质调查、物探勘查及地质钻探等多种手段，在代县进行勘查找水，布设的6眼探采结合井出水量共6589.44m³/d，解决了聂营镇4800余村民吃水困难问题，此外还可浇地400余亩，使该区饮水问题得到彻底解决，为农村稳定脱贫和经济发展奠定了坚实的基础。为该地区地下水的开发利用提供了依据，也为其它类似地区地下水勘查提供了重要的技术示范。

2 研究区概况

2.1 自然地理及缺水状况

代县位于山西省东北部，雁门关下，行政区划隶属忻州市管辖。工作区位于代县东北约14 km、滹沱河南岸聂营镇聂营村、东段景村和西段景等村一带，其地理位置为东经 113° 03＇45＂～113° 09＇21＂，北纬 39° 05＇00＂～39° 09＇10＂。共有6个村庄，居民区及其附近生活污水、垃圾等污染较严重，浅层地下水不宜饮用，现有饮水机井多数位于倾斜平原区前缘，由于该地段地下含水层薄、水力联系差，地下水离子交换能力差，局部氟离子含量大于1 mg/L，亦不符合饮用水标准，由此导致该区人畜饮用水困难的现状。

2.2 地质构造及水文地质条件

2.2 .1地层岩性

工作区位于忻州新生代断陷盆地东北部的代县凹陷区，主要出露为五台群变质岩类地层，断陷盆地内部丘陵、平原区为巨厚的新近系和第四系松散岩类地层，其中：基岩出露面积0.03 km²，占工作区面积的0.10%，第四系松散层出露面积29.97 km²，占工作区面积的99.90%。出露地层由老到新为五台群石嘴亚群变质杂岩，古近系渐新统玄武岩，上新统粘土夹胶结砂层、砂砾层、碎石层，第四系松散层，该为区内主要含水层。

2.2 .2地质构造

工作区内主要断裂构造为南部为五台山山前大断裂，区域长约30 km，由一系列北东、北东东向压性，压扭性断裂组成，该断裂带一般至少有二级组成，向盆地呈阶梯状分布；该断裂带区内长约9 km，走向：在区内西南部为北东东、过黑山庄后转向为北东（聂营东南），倾向分别为北北西、西北，一般断距：800 m（山前丘陵区后缘）～1 200 m(洪积扇区后缘)，断裂北侧与第三系、第四系松散层接触，南侧与五台群变质岩地层接触，断裂带岩石破碎，为地下水汇集运移创造了良好的储水条件，也是五台山变质岩裂隙水的排泄边界，由于这种构造格局，支沟谷及洪积扇多沿北西向发育，对区内地层分布、新生代沉积及成因类型、微地貌形态、地下水运移及储存均起着明显的控制作用。

2.2 .3水文地质条件

工作区地下水主要为松散岩类孔隙水和变质岩类裂隙水两类，富水性分布不均，空间差异大。地下水补给、径流和排泄特征主要受地貌及含水层埋藏条件的控制，孔隙水水位动态主要受大气降水、人工开采、侧向径流和河流补给等因素的制约，是多种因素综合影响的结果。区内地下水水位多年来总体呈缓慢下降趋势，其中浅层地下水受大气降水影响显著，在丰水年水位明显上升，而在倾斜平原区上部，中深层地下水受人工开采的影响较大，局部地段由于近十多年来铁矿选矿厂打井、连续采水量较大，地下水位下降幅度相对较大。

3 勘查成果

3.1 蓄水条件分析

构成蓄水的基本要素主要有三个，分别是透水的岩层或岩体，相对隔水的岩层或岩体及适宜的地下水补、径、排条件。第一项构成蓄水的储水介质，第二项构成蓄水的隔水边界，第三个条件是蓄水构造补给来源，只有补给条件优于排泄条件，才能积蓄地下水。根据本次调查研究，工作区以上三个条件基本满足，有良好的蓄水条件。

3.2 井址及孔位选取

3.2 .1水文地质物探

为了查清工作区内不同地貌单元第四系地层结构及含水层埋藏条件，分别按平行地貌单元和垂直地貌单元布置激电测深剖面。目的是在初步查清区内第四系中、下更新统地下含水层埋藏条件及其富水性的基础上，在重点区圈定探采结合孔的拟定孔位，为钻探施工提供较为可靠的依据。

3.2 .2井址及孔位选取

经过水文地质调查、水文物探勘查，圈定聂营村西属于黑山庄较大型洪积扇区，聂营村东南属于聂营洪积扇区中上部，西段景村东南属于倾斜平原区上部及丘陵区山前洪积锥分布地段，均拟定为富水性相对较好的布孔地段。最后结合区内人畜饮水重点需求地段，共布设中深层探采结合孔共6眼，具体见图1。

图1 探采结合孔位置图及富水地段图

3.3 探采结合孔施工

3.3.1钻探工艺及施工过程

探采结合孔均使用CZ-6型冲击钻机钻凿施工，泥浆采用红粘土造浆护壁，孔径600 mm，钻至设计孔深，一次成井。钻至设计孔深后，防止泥浆护孔壁影响出水量，采用钢丝刷进行破壁，破壁后用捞粉筒捞孔底泥皮、沉淀，然后用稀泥浆—清水进行换、排浆，将钻进时的稠泥浆及沉淀物排出孔外，直至近于清水为止。洗井采用活塞、潜水泵机械震荡法联合洗井，自下而上逐段进行，且连续抽水至水清砂净。

3.3.2钻探结果

各钻孔揭露第四系地层，孔深250.6-252.9m，揭露含水层总厚度26.8-111.2m，含水层岩性均为Q₂₊₁砂卵砾石层，相对隔水层为黏土，测得各孔静止水位22.6-76.5m不等。

3.3.3抽水试验及水质分析

抽水试验在洗井结束后进行，抽水设备为深井潜水泵，涌水量采用水表观测，观测精度到0.01 m³。恢复水位观测结束后，整理得出水位降深、单位涌水量等指标。

根据水质分析成果，H-C·M型水大面积分布于工作区，水化学类型简单，水质良好，矿化度值一般介于233-289 mg/L。H·S-C·M型水主要分布于工作区东南部的聂营洪积扇区顶部地段，矿化度值为337 -344 mg/L。该区地下水硫酸盐成分相对稍高，推测是上游选铁矿活动及尾矿库淋滤影响的结果。

3.4 地下水开发利用区划

依据区内水文地质调查成果，结合区内水文地质、环境地质条件及地下水开采现状，综合分析对区内地下水合理开发利用区划如下（见图2）：

图2 工作区地下水开发利用区划图

（1）地下水保护区

区内本次施工的6眼饮用水井，水质良好、水量丰富。上述饮用水井附近及其上游属于饮用水源地保护区，该区地表浅层为透水不含水地层，防污性能差，水质易污染，严禁工业废水、污水、尾矿废渣及生活污水排放，禁止在饮用水源地保护区施用农药、化肥，同时对饮用水井的水质、水位、水量进行监测。

（2）地下水开发利用适宜区

滹沱河河谷开发利用潜力区地下水含水层较厚、地下水源补给条件好，水质好、水量丰富，单井涌水量1 000～3 000 m³/d，地下水开采潜力较大。

洪积扇地下水开发利用控制开采区，为黑山庄、聂营洪积扇分布区，地下水含水层厚、水质好、水量丰富，单井涌水量1 000～3 000 m³/d，该区开采井较多，地下水位持续下降，局部形成下降漏斗，属于合理开发控制开采区。

（3）地下水开发利用较适宜区

区内倾斜平原、洪积扇扇间地区，地下水含水层较薄、水质好、富水性较弱，单井涌水量300～1 000 m³/d，地下水开采潜力较小，属于地下水开发利用较适宜区。

（4）地下水开发利用不适宜区

黄土丘陵区，地下水位埋深大，含水层薄，富水性贫乏，单井涌水量：<300 m³/d，地下水开采潜力小。倾斜平原区前缘，地下水含水层极薄，地下水水力联系差，局部氟离子含量大于1 mg/L，居民区及其附近生活垃积、生活污水污染较严重，地下水水质较差， 不适宜人畜饮用。

4 结语

（1）本次工作及6眼探采结合孔的成功实施，有效解决了区内生产生活用水问题，为农村稳定脱贫和经济发展奠定了基础。在井位布置、钻探施工工艺等方面积累了很好的示范经验，为该地区地下水的开发利用提供了依据，也为其它类似地区地下水勘查提供了重要的技术示范。

（2）查明了工作区水文地质条件、地下水的富集特征及分布规律，进行了地下水开发利用区划，根据水质分析，区内地下水水质均为Ⅱ类水，适用于各种用途。

（3）多方法勘查手段在找水中发挥着重要作用，遥感解译、物探及钻探工作与水文地质的有效配合大大提高了找水效率和成功率。

（4）建议对区内地下水进行长期的水位、水质、水量动态监测，为地下水管理、防止地下水污染提供基础资料和科学依据，加强边山铁矿矿山地质环境的治理与恢复，严禁超标污水、废水排放。

参考文献：

[1]《找水打井典型案例汇编》安永会、张二勇等编，2019年.

[2]《山西省代县滹沱河南岸严重缺水地区地下水勘查报告》山西省地质调查院，2018年.

作者简介：郭福强（1988—）男，陕西榆林人，大学本科，工程师，主要从事工程地质、灾害地质及水文地质方面的工作，手机号：15513071803，邮箱：904232133@qq.com

作者简介：姓名：郭福强 出生：1988.0203 性别：男籍贯：陕西省榆林市 民族：汉

单位：山西省地质工程勘察院有限公司 职称：工程师 职务：技术负责

学历：本科

主要研究方向或从事的工作：工程地质、灾害地质及水文地质方面的工作

E-mail：904232133@qq.com

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