汾阳市西南局部松散层地下水富水性初步研究

陈运龙，武宏滨，靳欢欢

(山西省汾阳市水务局，山西 汾阳032200)

近年来，随着工农业生产的飞速发展，人民生活水平的不断提高，生产生活用水量越来越大，水的供需矛盾日益突出，开发利用地下水源无疑是解决矛盾的一个有效途径。以往该区域150 m以浅的供水水井，由于大量开采，已出现区域性的地下水降落漏斗，甚至有的水井干涸、报废，不能满足工农业生产及人民生活需水要求。

由于该区域下部为第四系下更新统和第三系地层，以往认识该类地层富水性较差，不宜布井。2013年吕梁市下达了“千井富民”工程任务。汾阳市组织有关科技人员对该区域进行了水文地质调查，地球物理勘探，共设计供水管井30余眼，全部成功，所设计供水井地层也由原来的第四系中上部加深至第四系底部和第三系上部，井深大多数超200m，经钻探验证涌水量均能满足要求，解决了工农业生产和人民生活需水要求，具有实用的开发利用价值。

1 概况

汾阳市位于山西省吕梁山东麓，晋中盆地西南，经纬坐标东经 111°29＇40" ～ 112°00＇00"，北纬 37°9＇26" ～ 37°29＇02".市境北连文水南接孝义，西跨吕梁山与离石为邻，东与磁窑河与晋中市平遥县为界。本市气候条件属温带大陆性气候，一年四季分明，冬季干燥少雪，春季多风，夏秋多雨，多年平均降雨量486.1 mm，多年平均水面蒸发量1 795.9 mm，蒸发量是降雨量的3～4倍，因而气候干燥，多年平均气温9.7℃，风向以西北风为主，冬春季风大，夏秋季较小，平均风速2.5 m/s，最大冻土厚度0.84 m，无霜期180 d。境内西北高东南低，西北为山区，最高海拔高程2 043.8 m，向东南渐变为丘陵和黄土阶地而进入平川，总面积1 170 km2。作者把汾阳市西南栗家庄乡南部，三泉镇大部确定为研究区，区内阳城河，虢义河，东西横穿过境。

2 研究区地形地貌水文地质条件

栗家庄南部，三泉镇大部其地形为边山丘陵下延的倾斜黄土台垣区(或阶地)海拔高程一般为800～900 m，虢义河、阳城河东西横穿研究区，沿垂直方向地质地层依次为:新生代第四纪Q3、Q2地表黄土和浅表黄土、红粘土，Q1红粘土夹石子、姜石和第四系底部砂砾石胶结，新生代第三纪N2三趾马红粘土含钙质结核间夹第三系上部砂砾石胶结。丘陵区一般上伏于二叠系风化砂页岩地层之上，松散层厚度60～100 m，地下水埋深40～60 m;倾斜台垣区200 m以浅仍为第三系红粘土，地下水埋深40～60 m(见图1和图2)。

3 研究区水文地质物探推断

研究区地表、浅表一般为Q3、Q2黄土(红粘土 C带)，中部50～100 m为Q2红粘土夹石子姜石，间夹第四系砂砾石胶结(其仍然为红色粘土C带)，深部100～200 m，一般为第四系底部Q1砂砾石胶结、红粘土B带和第三系三趾马红粘土A带(含钙质结核)，间夹第三系砂砾石胶结地层。本区物探采用山西平遥卜宜仪器厂研制的JJ—3A型积分式激发电位仪进行勘测。采用四级对称温纳尔装置AB/2=3×MN/2测量，最大AB/2一般为90～200 m。电阻率测深曲线一般为QQ型，在第四系底部和第三系上部砂砾石胶结发育的深度段，激发极化参数 ηs一般为 1% ～3%，Js为 0.5% ～1.5%，Ds＞40%，含水层的富水性良好(见图3和图4)。

图1 研究区平面布置图

图2 研究区Ⅰ——Ⅰ地质地层示意剖面图

图3 义丰南井电阻率测深曲线

图4 义丰南井激发极化测深曲线

4 工程实践验证

研究区2013～2014年勘测凿井10余眼，井深100～200 m左右，井孔涌水量15～40 t/h，其中第四系底部砂砾石和第三系上部砂砾石胶结含水层富水性较好，(见表1)。现分述如下:

4.1 丘陵区

南石村井、北石村井涌水量分别为15 t/h，按分类为弱富水井，丘陵区第四系地层一般为贫水地层，然而第三系砂砾石胶结层和红粘土含石子姜石孔隙、裂隙发育的地层为井孔提供了一定的地下水源，使得生产井有了一定的实用价值。

4.2 倾斜台垣区

4.2.1 桑枣坡农灌井等

桑枣坡村井Q1砂砾石及胶结累计厚度21 m，芦家庄村井Q1砂砾石厚16 m，义丰北村井Q1砂砾石及胶结厚25 m。三个生产井孔涌水量分别为桑枣坡35 t/h、芦家庄40 t/h，义丰北35 t/h。由此可见，砂砾石胶结与否与涌水量关系很大。钻探证明第四系底部Q1砂砾石及胶结地层提供了大量的地下水源。

表1 研究区不同含水部位涌水量对比表

4.2.2 义丰南生活饮用水井

义丰南井至158 m见第三系地层，以上Q1砂砾石及胶结25 m;以下砂砾石胶结11 m且红粘土夹石子姜石钙质结核发育，孔隙裂隙发育。对应激发极化参数为富水异常。井孔涌水量50 t/h为富水井孔。证实Q1砂砾石及新三系上部砂砾石胶结为井孔提供了大量地下水源。

4.2.3 三泉镇井等

三泉镇井至131 m见第三系红粘土，主要含水层为Q4、Q2砂砾石层，累计厚度25 m，井孔涌水量40 t/h以上为富水井孔。南垣村井至159 m见第三系红粘土，主要含水层为Q4、Q2砂砾石层，累计厚度23 m，井孔涌水量40 t/h以上为富水井孔。崞村井至113.5 m见风化泥岩系二叠系地层，缺失Q1及第三系地层，Q4、Q2砂砾石累计厚度18.5 m，井孔涌水量35 t/h以上为较富水井孔。

5 结语

通过近年的勘测和钻探实践，汾阳市西南局部丘陵区下延的倾斜台垣区松散层地下水具有以下特点:

1较大河流(虢义河、阳城河)阶地的一些区域，第四系底部和第三系上部砂砾石及胶结地层发育，存在富水或较富水含水地层，该地层大体呈南西—北东向展布，呈条带状。

2条带状分布的富水砂砾石地层，电测深曲线类型一般为QQ型，第四系底部以及第三系上部电阻率曲线下降平缓，数值介于25～40 Ω·m之间，激发极化参数 ηs介于1% ～3% 、Js介于 0.5% ～1.5% 、Ds大于 40% 。

3第四系底部及第三系上部砂砾石累计厚度15～30 m时，井孔涌水量一般为35～50 t/h之间，开发的生产井孔一般为富水或较富水井孔，能满足工农业生产和人民生活需求，具有实用开发价值。

电测深曲线和井孔地质柱状图均为实测和实际揭露地层，井孔涌水量也为配套抽水实际涌水量，引用资料真实可靠。由于作者水平有限，一些认识、观点和结论不妥之处敬请有关专家批评指正。

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［2］刘本培.地史学教程.北京:地质出版社.1986.10.

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