某擬定水電站廠房W9泉水補給源分析

楊文杰 胡 義 沈明權 周新開

長江巖土工程總公司（武漢）地質公司，湖北武漢 430010

1 地質概況

研究區屬中山峽谷地貌，W9泉水東側為沖積平臺及怒江，沖積平臺寬約180m，地形較緩，地形坡度約11°。怒江該河段為一河彎段，河水自EN向SW流，經天寧河匯入口后，轉向S，W9泉水附近怒江河段水位高程609m。W9泉水北為怒江河谷右岸岸坡，山體雄厚，山勢較陡，地形坡度一般40～43°，局部坡度約60～65°。W9泉水西為天寧河沖積堆積平臺，地形平緩，地形坡度小于10°。平臺后緣山坡地形稍陡，地形坡度約30～40°。W9泉水南為天寧河沖積堆積平臺，地形坡度10～20°。天寧河從W9泉水南200m經過（見圖1）。天寧河至西向東流，于W9泉水附近匯入怒江，W9泉水附近天寧河河段河床高程610～660m。

圖1 W9泉水附近區域構造簡圖

研究區出露基巖地層由老至新主要分布有寒武系公養河組（∈gn2）、寒武系上統保山組（∈3b）、奧陶系下統巖箐組（O1y）、志留系中統仁種橋組（S2r）、泥盆系下統（D1）、三疊系中統河灣街組（T2h）、株羅系中統勐嘎組（J2m）（見圖2），其中公養河組（∈gn2）長石石英砂巖、保山組（∈3b）泥質板巖、巖箐組（O1y）泥巖、仁種橋組（S2r）頁巖、勐嘎組（J2m）泥巖為碎屑巖區；保山組（∈3b）灰巖、泥盆系下統（D1）白云巖為炭酸鹽巖溶區。

研究區處于怒江東支斷裂帶（F9-2）的兩個主要斷裂營盤山斷裂（F225）和天寧斷裂（F291）之間，與區域斷裂同方向的斷裂較發育，規模較大者有新寨斷裂（F222）、鐵匠地斷裂（F223）、三鍋山斷裂（F224）。斷裂帶均為近南北向，破碎帶寬度50～100m。研究區地層走向近南北向，巖層傾角28～58°。

W9泉水附近出露基巖地層為下古生界寒武系上統保山組第一段（∈3b1）及保山組第二段（∈3b2）。保山組第一段巖性為板巖夾砂巖及少量灰巖；保山組第二段巖性為灰巖夾薄層板巖、砂巖。

W9泉水附近發育有天寧斷裂(F291)，天寧斷裂斷層帶(F291)延伸呈舒緩波狀，延伸約1.3km，斷層東盤為保山組第二段、第三段灰巖，斷層西盤為保山組第一段頁巖。構造巖為淺褐黃色角礫巖、碎塊巖，少量為碎裂巖，同向微裂隙發育，局部柔皺明顯。該區沿怒江河岸泉水露頭表明，該區斷裂具有導水性。

2 水化學特征

分別取天寧河河水、W9泉水樣本送國土資源部巖溶地質資源環境監督檢測中心進行水質全分析。天寧河水、W9泉水水化學主要成分Ca2+、總陽離子、HCO3-、總陰離子、固形物、固定CO2、總硬度、總堿度、暫時硬度含量對比見圖2。

圖2 天寧河河水與W9泉水水化學主要成分含量折線圖

據圖2，天寧河河水與W9泉水水質存在較大差異。W9泉水Ca2+、HCO3-總量遠高于天寧河河水，顯示出碳酸鹽地區巖溶水的水化學特征。

3 補給源分析

W9泉水東面為怒江及其沖積堆積平臺，且該段怒江河段水位高程609m，低于W9泉水出露高程，不可能對其補給；W9泉水南面為天寧河及其沖積堆積平臺，該面天寧河河水位高程620m左右，低于W9泉水出露高程，不可能對其補給；W9泉水西面為天寧河上游，河水高程660m左右，且流量滿足要求，有可能對其補給；W9泉水北面山體雄厚，發育斷裂帶F291，且炭酸鹽巖體覆蓋面較多，水電站地質測繪時，該區域斷裂導水性強，沿怒江河岸可見多處泉水，因此可能由北面山體通過斷裂帶F291對其補給。現從地質條件和泉水同位素兩個方面進行分析。

3.1 地質環境分析

W9泉水出露處與西面天寧河之間地層為寒武系上統保山組第一段（∈3b1）（圖3），巖性為灰綠色、黃綠色薄至中厚層狀泥質板巖、砂質板巖，地層走向近于南北向，與W9泉水至西面天寧河方向近于垂直。泥質板巖、砂質板巖為隔水巖層，兩都間無區域性斷裂。天寧河河水無法對W9泉水補給。

圖3 W9泉水至天寧河剖面示意圖

W9泉水北面山體多為寒武系上統保山組地層，地層近南北走向，山體中發育區域斷開天寧斷裂（F291），斷裂走向近南北向，與地層走向近于平行。而寒武系上統保山組地層為炭酸鹽巖組與碎屑巖組互層，地下水無法垂直于巖層排泄于怒江，只能順層或順天寧斷裂帶（F291）向下游排泄。W9泉水出露位于天寧斷裂（F291）帶內。斷層呈NNW向展布，斷裂斷層帶物質為碎粉巖、碎裂巖，呈疏松狀-半疏松狀，具備導水的條件。且W9泉水水化學主要成分顯示出W9泉水為碳酸鹽地區巖溶水化學特征，因此可確定W9泉水補給源為W9泉水北面山體通過天寧斷裂（F291）對其補給。

3.2 同位素分析

于10月份取W9泉水、天寧河水開展了δ18O（V-SMOW）同位素檢測分析研究。檢測結果：W9泉水δ18O（V-SMOW）為-9.74‰、天寧河水δ18O（V-SMOW）為-9.57‰。根據大氣降水δ D和δ18O的高程效應，據此可以推測W9泉水的補給區及補給高程。其計算公式如下：

式中：H—W9水補給區高程（m）；δG—W9泉水δ18O值；δp—天寧河水（地表水.大氣降水）δ18O值；K—δ18O梯度（‰/100m）；h—W9泉水取樣點高程（m）。

據于津生等人對川西及藏東地區δ18O高程效應的研究，梯度值為-0.26‰/100m[3]，故K取-0.26‰/100m。將以上數據代入公式，計算求得W9泉水補給高程為1288m。沿天寧斷裂(F291)向北追蹤,在天寧斷裂北端區域（B區）剛好符合。B區面積約36km2，同期云南10月份月降雨量84.2mm，據此計算，該區域雨水匯積量遠大于W9泉水流量，符合W9泉水補給源條件。

4 結語

通過論證，天寧河河水不是W9泉水補給源，天寧斷裂（F291）北端區域（B區）碳酸鹽地區巖溶水為W9泉水補給源。