延慶舊縣—石槽巖溶水特征分析

牛升晟 李鈁

摘? 要：延慶盆地中部第四系下伏基巖以薊縣系霧迷山組白云巖為主，為了摸清該區域巖溶水分布特征與規律，在舊縣鎮平原區布置了兩眼基巖勘探井，鉆探成果顯示，薊縣霧迷山組巖溶裂隙發育、滲透性好、導水性強，影響半徑小，巖溶含水層富水性良好，水化學類型為重碳酸鈣鎂型水，巖溶含水層的滲透系數為1.7020m/d，導水系數為506.17m2/d。綜合分析認為，延慶舊縣-石槽勘查區巖溶水資源具有一定的開采潛力。

關鍵詞：巖溶水;白云巖;延慶;滲透系數

中圖分類號：P641.134? ? ?文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1007-1903（2018）04-0067-04

0 前言

北京是世界上嚴重缺水的大城市之一。當地人均水資源量僅相當于全國人均的1/8，世界人均的1/30。南水北調進京后，水資源短缺形勢雖然可得到緩解，但作為外來水引水工程一旦出現問題，將威脅北京城市供水安全。為緩解北京市水資源不足，保證城市建設發展和居民生活用水，2011年7月北京市發展和改革委員會批準實施北京巖溶水資源勘查評價工程。

延慶盆地位于北京西北，巖溶水勘查程度較低，巖溶水資源尚未大量開發利用。

舊縣—石槽地區為重點勘探區，該工程以探采結合的方式，查明巖溶含水層的分布、埋藏特征及其巖溶地下水的賦存富集規律，掌握巖溶地下水的補給、徑流、排泄條件，施工勘探井，圈定水源地靶區。

1 勘查區概況

延慶盆地處于燕山沉降帶西端，是華北平原向張北高原的過渡地帶，其東、北、南三面被群山環抱。延慶盆地由東北向西南延伸，東西長35km，南北最寬處16km，山區屬軍都山山脈（衛萬順，2008）。舊縣鎮屬山前平原地帶，舊縣鎮山前有殘丘，石槽地區為山區。山區地勢東北高西南低，石槽地區南猴頂沿線構成地表分水嶺，分水嶺兩側沖溝發育;盆地平均海拔500m，山地平均海拔1000m。YQ-K-1號井和FC-T-8號井都位于延慶區舊縣鎮東龍灣村東北，團山村村南，兩眼井水平距離相距436m。

2 地質和水文地質條件

2.1 地層分布

區域基底主要由太古界組成，由于長期出露遭遇侵蝕而未能接受沉積，地層缺失較多。延慶盆地四周山區出露有白堊系、侏羅系、寒武系、薊縣系、長城系及太古界，西北部海坨山有花崗巖巖體出露（圖1）。

勘查區為第四系沖洪積平原地貌，下伏基巖主要為薊縣系碳酸鹽巖。第四系分布于平原區及溝谷地帶，第四系厚度從永寧鎮東部山前，自東向西逐漸增加（王曉紅等，2016），在YQ-K-1號井和FC-T-8號井附近增加到200m左右，至延慶城區東北處和官廳水庫附近，第四系最深可達1900m左右。基巖主要為中上元古界薊縣系霧迷山組，主要由燧石條帶白云巖、疊層石白云巖、瀝青質白云巖及少量含粉砂內碎屑白云巖、硅質巖組成，厚度約1780～3490m，該組地層裂隙較發育，富水性較好。

2.2 斷裂構造

從區域構造單元來看，勘查井位于延慶新斷陷的東部邊緣。主要斷裂有北東走向的五里營-古城斷裂、康莊-沈家營斷裂，南北走向的舊縣斷裂。

（1）五里營-古城斷裂

該斷裂位于勘查井北側，延慶盆地北部，是一條隱伏斷裂，走向北東，從官廳水庫延伸至古城村一帶。斷層傾向南東，南東盤下降，北西盤上升的正斷層，斷裂延伸較遠，與佛峪口—黃柏寺斷裂共同控制了盆地北部的地層沉積。

（2）康莊-沈家營斷裂

該斷裂位于勘查井南側，為區域隱伏斷裂，走向北東，傾向北西的正斷層。斷裂西北側是延慶盆地的沉積中心，在新生代曾有過強烈的沉陷。該斷裂控制著延慶盆地南部邊緣。

（3）舊縣斷裂

該斷裂北部在黑峪口山區有出露，南部隱伏于第四系之下，經舊縣、艾官營至井莊村，總體走向近南北，斷層面傾向西，為正斷層。由物探資料推斷勘查井西側有一隱伏斷裂，走向南北，斷距約為200m，傾向西的正斷層。

2.3 水文地質條件

勘查區及其周邊地下水包括孔隙水、裂隙水和巖溶水。文中以碳酸鹽巖溶裂隙水為研究對象。

延慶舊縣—石槽巖溶水分布區屬山前巖溶地下水分布區，勘查區內巖溶地下水的補給以大氣降水入滲補給為主，另外媯水河、古城河河水流經白云巖地層時也有一定的滲漏量，徑流方向由北東流向南西，排泄方式主要為地下水側向徑流及少量巖溶水開采，巖溶水開發利用程度低（李宇等，2009）。

FC-T-8號井和YQ-K-1號井取水目的層為薊縣系霧迷山組白云巖、白云質灰巖，為覆蓋型巖溶水，含水層厚度大，巖溶裂隙發育、滲透性好、導水性強，有利于大氣降水入滲。

3 巖溶水特征分析

3.1 鉆探

北京巖溶水資源勘查評價工程在延慶實施了兩眼勘探井。

（1）揭露地層

第四系（Q）：YQ-K-1號井揭露深度為0～237m，FC-T-8號井揭露深度為0～205m，巖性以粘砂、細砂為主夾砂礫石層。根據區域地質志資料，勘查區內第四系巖性以山前坡、洪、沖積混雜而成的砂類土夾碎石及粘性土為主，與下伏地層不整合接觸。

薊縣系霧迷山組（Jxw）：YQ-K-1號井揭露深度為237～605m（未穿），FC-T-8號井揭露深度為205～502m巖性主要為灰色、灰白色、灰黑色白云巖，視厚度分別為368m和297m。根據區域地質志資料，勘查區內下伏基巖巖性主要為白云巖、燧石條帶白云巖。

為了確定勘探井附近地區地層結構及基巖埋深，勘查區內布設了5條CSAMT剖面。CSAMT測線反演電阻率等值線及地質推斷顯示該區域西部第四系較厚，約500m，東部第四系較薄，厚度約200m左右。

YQ-K-1號井和FC-T-8井鉆探揭露的地層與區域地質資料、物探解譯吻合一致。

（2）泥漿漏失與測井

YQ-K-1號井鉆井過程中，281.5～284m，泥漿漏失20m3;337～339m，泥漿漏失50m3;390～393m，泥漿漏失25m3;432～433m，泥漿漏失42m3。FC-T-8號井在310m以后泥漿漏失不斷，采取了多次的泥漿堵漏措施，構造裂隙比起YQ-K-1號井更加發育，說明延慶盆地下伏薊縣系霧迷山組白云巖是良好的富水段。

分析取水段測井曲線，YQ-K-1號井248～510m段電阻率數值以低阻為主，曲線呈小峰狀起伏，低值為300～600Ω·m，高值為2400Ω·m，低值多達十幾處;放射性數值以低值為主，曲線呈齒狀，數值40API以下。FC-T-8號井和YQ-K-1號井在280m以下有相同的電阻率和放射性變化特點。根據實鉆錄井，兩口井在霧迷山組白云質灰巖內鉆進速率較快，最高達3m/h。綜合分析認為：該井取水段巖溶裂隙發育，滲透性好。

3.2 水文地質參數計算

YQ-K-1號井和FC-T-8號井抽水試驗分為小、中、大3個降深，穩定延續時間分別為8小時、16小時和24小時，出水溫度為13℃。抽水試驗成果見表1和表2（北京市地質勘查技術院，2012a;北京市地質工程勘察院，2013）。

YQ-K-1號井和FC-T-8號井運用非穩定流配線法和穩定流經驗公式法計算了白云質灰巖的滲透系數和導水系數，對比結果，認為穩定流的計算數值偏小，符合實際情況。計算結果見表3。

YQ-K-1號井和FC-T-8號井位于同一水文地質單元內，相距僅436m，滲透系數的計算值相差較大。這是因為在施工過程中，YQ-K-1號井在目的層出水段，多處發生孔內坍塌現象，為了保障成井質量，237～605m段下入了Ф127mm濾水管護壁，濾水管會影響該井的出水量，從而使滲透系數的計算值低于其實際值。FC-T-8號井的目的層出水段為裸孔成井，因此滲透系數更能反應真實地層的滲透系數值。

3.3 巖溶水水質分析

YQ-K-1號井與FC-T-8號井在抽水試驗開始和結束時各取水樣一件，進行生活飲用水水質全分析檢測。由檢驗報告得知：這兩口井的水無色無味，無肉眼可見物，水化學類型均為重碳酸鈣鎂型水，pH值為7.88～8.08，礦化度均為390mg/L，總硬度為206～214mg/L，屬于弱堿性、微硬水，水質符合國家生活飲用水衛生標準（GB 5749-2006）。

根據Piper三線圖解分區（圖2），總共劃分為9個區，落在菱形中的不同區域的水樣具有不同的化學特性，兩件水樣都位于1、3、5區。Piper圖分析結果顯示，延慶舊縣—石槽地區的巖溶水中，堿土金屬離子超過堿金屬離子，弱酸根離子超過強酸根離子，碳酸硬度超過50%，地下水化學性質以堿土金屬和弱酸為主。

3.4 巖溶水資源潛力分析

通過YQ-K-1號井和FC-T-8號井的抽水試驗數據及水文地質參數計算結果，可以判定舊縣—石槽巖溶勘查區內的薊縣系霧迷山組碳酸鹽巖中，巖溶裂隙發育良好、滲透性好、導水性強、影響半徑小，富水性良好（北京市地質勘查技術院，2012b）。

通過走訪調查，勘查區內大部分水井取水目的層為第四系的農業用水淺井，巖溶地下水基本上未開采，巖溶地下水儲量較豐富，可開采的巖溶地下水資源潛力較大，是理想的戰略應急儲備水源地。

4 結論

（1）YQ-K-1號井和FC-T-8號井探明了舊縣-石槽勘查區薊縣系霧迷山組巖溶地下水的富水性。巖溶地下水單位涌水量172.32～346.19m3/d·m，水溫為13℃，滲透系數為1.70m/d，導水系數為506.17m2/d。

（2）舊縣—石槽勘查區薊縣系霧迷山組巖溶裂隙發育、滲透性好、導水性強，影響半徑小，巖溶含水層富水性良好，水質優良，符合生活飲用水水質標準，是北京市西北地區理想的戰略應急儲備水源供應地。

參考文獻

北京市地質礦產勘查開發局，北京市地質調查研究院，2008. 北京城市地質[M]. 北京：中國大地出版社，69-71.

北京市地質勘查技術院，2012a. 北京巖溶水資源勘查評價工程水文地質鉆探工程YQ-K-1井竣工報告[R].

北京市地質勘查技術院，2012b. 北京巖溶水資源勘查評價工程水文地質鉆探工程（昌平-延慶）標段勘探成果報告[R].

北京市地質工程勘察院，2013. 北京巖溶水資源勘查評價工程水文地質鉆探工程FC-T-8井竣工報告[R].

李宇，郭萌，周嶸，2009. 北京地區巖溶水資源勘察工作探討[J]. 城市地質，4（4）： 5-9.

王曉紅，劉久榮，辛寶東，等，2016. 北京巖溶水系統劃分及特征分析[J]. 城市地質，11（3）： 8-15.