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[摘要]中国北方盆地边缘地区,地下合适深度的白垩系砂岩与砾岩,可以作为好的地下水含水层。通过区域构造地质图确定合适的找水地段,采用物探方法确定具体井位,可以很好地达到找水目的。
[关键词]白垩系 砂砾岩 承压水头 高密度电法
[中图分类号] TV745 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-12-211-1
0前言
变电站用水应保障生活用水及生产、消防用水,其水质水量均需要达到一定的指标标准。站址的选择一般远离城镇,不能利用城市供水系统,采取地下水供水是唯一的选择。巴彦托海变电站处于呼伦贝尔盆地,从区域地质资料分析,站址区基底为白垩系~侏罗系含煤层砂砾岩、砾岩,上覆第四系冲洪积堆积物。经勘察与现场调查,站址浅表层第四系含水层水质水量不稳定,只能考虑采取深层基岩裂隙水。本文通过对呼伦贝尔盆地,含褐煤煤层的白垩系~侏罗系砂砾岩、砾岩承压水分布规律的研究,充分弄清了该地区的砾岩层含水分布规律。通过本文的研究思路,可对类似地区的找水工作带来启发。
1水文地质条件
据区域地质资料,巴彦托海变电站站址位于呼伦贝尔沉积盆地的东北边部,发育的地层属于白垩系大磨拐河组砂砾岩、砾岩,为半胶结岩石,胶结物为泥质与钙质。大磨拐河组与下伏的上侏罗统火山岩呈不整合接触。从区域中生界沉积厚度图上(见图1)可以看到,存在找到白垩系大磨拐河组砂砾岩、砾岩层的条件。根据1:20万区域水文地质图,巴彦托海变电站站址区位于具有供水意义的碎屑岩孔隙承压水区,白垩系砂砾岩、砾岩含承压水,承压水位埋深总的变化规律是由盆地边缘向中心由浅逐渐变深,为30m~83m,预测单井出水量20t/h~40t/h。
2水井井位的确定
据区域研究资料,在早白垩世早期的稍晚阶段,内蒙北部各断陷盆地开始沉积。初期沉积了河流相为主的红色碎屑和泥质物,当时,地形复杂,山高谷深,红色建造的堆积迅速把沟谷填平(即大磨拐河组底砾岩承压水含水层),高山被夷为丘陵。至早白垩世中期,优越的古气候和水文地理条件造成了当时最大的湖侵,形成以泥岩为主的沉积层。底砾岩层下伏岩石为侏罗系的火山岩(不含水的隔水层)。据站址附近牧民调查,站址周边附近水井出水量差异较大,有的地点水量很大,同样的深度,相距百十米,可能就没有水。在变电站站址附近地段找水,就是要找到大磨拐河组底砾岩层比较厚的地段。由于是底砾岩层,因此其分布厚度受到原始地貌影响,尤其是盆地边部原始状态沟沟叉叉比较多。井点应布置在当时的沟谷处,避开当时的山梁,才能找到相对富水的砾岩层。
2.1物探法确定井位
为确定合适的井位,首先利用高密度电法对地层分布以及富水情况进行研究。在站址附近布置纵横高密度电法剖面,根据高密度电法视电阻率剖面以及解译成果圈定了相对低阻区域。高密度电法解译剖面(图2)显示,站址及周边地层的电性差异明显,呈现出一定的韵律性变化,视电阻率变化范围约为10Ω·m~600Ω·m。
根据视电阻率,结合区域地质及水文地质资料,初步划分站址区地层分布情况及富水情况如表1。
根据物探剖面解释成果,变电站站址区砾岩层富水性好,含有地下水,确定为取水层位。
2.2成井条件分析
站址区地下水类型有浅层第四系孔隙潜水和深层碎屑岩孔隙承压水,其中承压水有多层。
上层潜水含水层主要由细砂、粉土组成,其特点是细砂层及粉土层分布厚度变化较大,薄厚不均,渗透性较强,但含水量较少,没有统一的自由潜水面。在钻探过程中初见水位不明显,潜水位随季节变化较大,站址区内地下水位埋深在场坪以下17.50m~18.40m,水位年变幅为2.00m左右。该层潜水补给来源为大气降水和地表水入渗,无供水意义。深层承压水含水层为白垩系下统的大磨拐河组砂砾岩,含水层分布厚度大,层位稳定,含水量大。钻探揭露的地层条件如下:0.00m~15.50m为细砂、粉土、粘土互层(水量小);15.50m~19.00m为砾岩(含水);19.00m~34.00m为泥岩与粉砂岩互层(水量小);34.00m~36.80m为砾岩(含水);36.80m~49.00m为泥岩(不含水);49.00m~59.40m为砾岩(含水);59.40m~103.00m为泥岩(不含水);103.00m~119.00m为砾岩(含水)。成孔后,承压水水头上升至-8m,经洗井抽水试验,水位初期下降较快,十几分钟即下降到-16.70m,之后连续抽水8h,该水位始终保持不变化。停止抽水后,50分钟可恢复到静止水位-8m。抽水采用的深井泵泵量为10t/h,该井的实际出水能力将大于此数值,该水量能够满足变电站供水的需求。后经水质化验分析,水质满足生活饮用水水质要求。
3结语
本文通过分析区域地质与水文地质资料,确认以早白垩系大磨拐河组的底砾岩层为供水井的取水层位,采用高密度电法解译成果进行分析,明确了该层位的埋藏与分布情况,钻探成井与抽水试验结果对上述分析进一步加以验证。从实际工作情况出发,本文的研究成果尚有以下几方面的实际意义:(1)呼伦贝尔盆地底部发育的半胶结的砂砾岩具有较丰富的富水性,是该地区主要地下水含水层,应加以保护和合理开发利用;(2)在砂岩、砾岩层中找水,区域构造地质图、中生代沉积盆地分布图是至关重要的基础图件,意义重大;(3)影响物探工作成果的因素比较多,必须对成果进行仔细分析,研究其是否已经揭示了要研究目标的本质。
[关键词]白垩系 砂砾岩 承压水头 高密度电法
[中图分类号] TV745 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-12-211-1
0前言
变电站用水应保障生活用水及生产、消防用水,其水质水量均需要达到一定的指标标准。站址的选择一般远离城镇,不能利用城市供水系统,采取地下水供水是唯一的选择。巴彦托海变电站处于呼伦贝尔盆地,从区域地质资料分析,站址区基底为白垩系~侏罗系含煤层砂砾岩、砾岩,上覆第四系冲洪积堆积物。经勘察与现场调查,站址浅表层第四系含水层水质水量不稳定,只能考虑采取深层基岩裂隙水。本文通过对呼伦贝尔盆地,含褐煤煤层的白垩系~侏罗系砂砾岩、砾岩承压水分布规律的研究,充分弄清了该地区的砾岩层含水分布规律。通过本文的研究思路,可对类似地区的找水工作带来启发。
1水文地质条件
据区域地质资料,巴彦托海变电站站址位于呼伦贝尔沉积盆地的东北边部,发育的地层属于白垩系大磨拐河组砂砾岩、砾岩,为半胶结岩石,胶结物为泥质与钙质。大磨拐河组与下伏的上侏罗统火山岩呈不整合接触。从区域中生界沉积厚度图上(见图1)可以看到,存在找到白垩系大磨拐河组砂砾岩、砾岩层的条件。根据1:20万区域水文地质图,巴彦托海变电站站址区位于具有供水意义的碎屑岩孔隙承压水区,白垩系砂砾岩、砾岩含承压水,承压水位埋深总的变化规律是由盆地边缘向中心由浅逐渐变深,为30m~83m,预测单井出水量20t/h~40t/h。
2水井井位的确定
据区域研究资料,在早白垩世早期的稍晚阶段,内蒙北部各断陷盆地开始沉积。初期沉积了河流相为主的红色碎屑和泥质物,当时,地形复杂,山高谷深,红色建造的堆积迅速把沟谷填平(即大磨拐河组底砾岩承压水含水层),高山被夷为丘陵。至早白垩世中期,优越的古气候和水文地理条件造成了当时最大的湖侵,形成以泥岩为主的沉积层。底砾岩层下伏岩石为侏罗系的火山岩(不含水的隔水层)。据站址附近牧民调查,站址周边附近水井出水量差异较大,有的地点水量很大,同样的深度,相距百十米,可能就没有水。在变电站站址附近地段找水,就是要找到大磨拐河组底砾岩层比较厚的地段。由于是底砾岩层,因此其分布厚度受到原始地貌影响,尤其是盆地边部原始状态沟沟叉叉比较多。井点应布置在当时的沟谷处,避开当时的山梁,才能找到相对富水的砾岩层。
2.1物探法确定井位
为确定合适的井位,首先利用高密度电法对地层分布以及富水情况进行研究。在站址附近布置纵横高密度电法剖面,根据高密度电法视电阻率剖面以及解译成果圈定了相对低阻区域。高密度电法解译剖面(图2)显示,站址及周边地层的电性差异明显,呈现出一定的韵律性变化,视电阻率变化范围约为10Ω·m~600Ω·m。
根据视电阻率,结合区域地质及水文地质资料,初步划分站址区地层分布情况及富水情况如表1。
根据物探剖面解释成果,变电站站址区砾岩层富水性好,含有地下水,确定为取水层位。
2.2成井条件分析
站址区地下水类型有浅层第四系孔隙潜水和深层碎屑岩孔隙承压水,其中承压水有多层。
上层潜水含水层主要由细砂、粉土组成,其特点是细砂层及粉土层分布厚度变化较大,薄厚不均,渗透性较强,但含水量较少,没有统一的自由潜水面。在钻探过程中初见水位不明显,潜水位随季节变化较大,站址区内地下水位埋深在场坪以下17.50m~18.40m,水位年变幅为2.00m左右。该层潜水补给来源为大气降水和地表水入渗,无供水意义。深层承压水含水层为白垩系下统的大磨拐河组砂砾岩,含水层分布厚度大,层位稳定,含水量大。钻探揭露的地层条件如下:0.00m~15.50m为细砂、粉土、粘土互层(水量小);15.50m~19.00m为砾岩(含水);19.00m~34.00m为泥岩与粉砂岩互层(水量小);34.00m~36.80m为砾岩(含水);36.80m~49.00m为泥岩(不含水);49.00m~59.40m为砾岩(含水);59.40m~103.00m为泥岩(不含水);103.00m~119.00m为砾岩(含水)。成孔后,承压水水头上升至-8m,经洗井抽水试验,水位初期下降较快,十几分钟即下降到-16.70m,之后连续抽水8h,该水位始终保持不变化。停止抽水后,50分钟可恢复到静止水位-8m。抽水采用的深井泵泵量为10t/h,该井的实际出水能力将大于此数值,该水量能够满足变电站供水的需求。后经水质化验分析,水质满足生活饮用水水质要求。
3结语
本文通过分析区域地质与水文地质资料,确认以早白垩系大磨拐河组的底砾岩层为供水井的取水层位,采用高密度电法解译成果进行分析,明确了该层位的埋藏与分布情况,钻探成井与抽水试验结果对上述分析进一步加以验证。从实际工作情况出发,本文的研究成果尚有以下几方面的实际意义:(1)呼伦贝尔盆地底部发育的半胶结的砂砾岩具有较丰富的富水性,是该地区主要地下水含水层,应加以保护和合理开发利用;(2)在砂岩、砾岩层中找水,区域构造地质图、中生代沉积盆地分布图是至关重要的基础图件,意义重大;(3)影响物探工作成果的因素比较多,必须对成果进行仔细分析,研究其是否已经揭示了要研究目标的本质。