青海省高原巖溶地區逆斷層兩盤地下水開采規律①

才培多杰

（三江源國家公園瀾滄江源園區國家公園管理委員會 青海玉樹815399）

巖溶地區地下水資源直接關系到地方居民的生產與生活，但開采一直存在困難，是當前巖溶水文地質學的難題之一。青海省高原地區存在大量巖溶區域，特別是古巖溶較多，多形成于土下環境，為覆蓋型巖溶剝落地表而成。因此，有必要研究該地質狀況下地下水開采相關技術。

1 青海省高原地區逆斷層兩盤地下水狀況

青海省部分高原地區屬古巖溶地質，其石林巖墻在不同程度上呈現光滑圓潤巖面，這一形態的形成與土下作用有關。在高原地區逆斷層巖基部裂隙位置，由于寒凍風的作用，形成了大量灰巖碎屑，比較常見的為紅色風化殼殘余。從殘留的安多北山山頂夷平面可看出紅色風化殼成因與現代環境并不吻合，在其他區域，覆蓋型巖溶較多，但并非出現在山頂，而是出現在山頂外圍比頂面略低的山坡上。

歷年來，青海省高原地區由于極端氣候頻發，許多地表干涸，河流干旱缺水、斷流，地下水成為青海大部分地區的主要水源，因此，有必要深入研究逆斷層兩盤（上下盤）地下水的開采規律及相關技術要點。

巖溶地下水是中國西南地區分布最為廣泛、最具供水意義的地下水類型，青海以巖溶地下水作為主要水源。青海高原巖溶地區河谷深切，大部分地下水埋深較大且徑流集中，地下水分布廣泛。由于儲存空間分布和相互連通的高度不均勻特性，給巖溶地下水的開采工作帶來了極大困難。目前，青海巖溶地區地下水打井成功率普遍較低，不超過50%，這也有了“隔墻不打井”的說法，說明巖溶地區地下水打井必須做到謹小慎微。多年研究也發現了逆斷層這一常見地質構造形式中存在“攔水壩”作用，即補給徑流區域地下水含水介質可充當“地下水庫”。因此，選取逆斷層上下兩層進行地下水取水。

2 青海高原地區逆斷層兩盤地下水的開采案例

2.1 逆斷層上盤地下水開采案例分析

2.1.1 地質水文條件

青海高原地區逆斷層兩翼部位置存在巖溶谷地地帶，是由侵蝕溶蝕作用所形成的，整體地帶寬度最大達到1 500m，與兩側山體高差約100m。谷地中土層厚度為1～5m，與逆斷層走向基本一致。根據前期勘察結果得知，逆斷層上盤地下水富集，且逆斷層本身的扭轉性特征，傾角最大達到80°，傾向315°，兩側向中間擠壓，應力集中釋放。

逆斷層上盤巖溶地下水自北向西在側面山體向鉆孔位置谷地徑流排泄，形成了逆斷層西北位置山體大面積的巖溶補給區，該區擁有較好地匯水條件，匯水面積最大達到8 km2。逆斷層核部緊密，擁有阻水條帶，將河谷水力與巖溶地下水聯系起來，形成了一個相對獨立的地下水系統。在此條件下進行多處地下水挖掘，發現水位埋深為1.0～1.3m，可見逆斷層上盤地下水水位埋深并不大，在構造應力作用下發生了形變破碎，整體來看，巖石透水性良好，地下水聯系緊密，含水均勻，有利于開采地下水。

2.1.2 逆斷層上盤地下水開采試驗

由于逆斷層具有“攔水壩”作用，補給側徑流區域地下水含水地質可充當“地下水庫”，采用鉆井配合抽水進行取水試驗。在試驗中，首先根據穩定出水量計算地下水水井降深與滲透系數。經測量發現，逆斷層穩定出水量與滲透系數表現偏大，水文地質與物探結果表現一致。因此，在逆斷層上盤成井可有效解決當地居民的飲水問題。而且借助逆斷層的“攔水壩”作用，實現從西北側補給徑流區域地下水含水層，構建地下水庫。

2.2 逆斷層下盤地下水開采案例分析

2.2.1 地質水文條件

青海省高原地區背斜翼部位置也存在大量的巖溶谷地地帶，谷地寬度約300m，與兩側山體高差約150m。谷地土層厚度為1.00～10.00m，谷地由南向北分布，形成了幾條與背斜軸走向一致的斷裂帶，主要沿75°方向形成斷裂層，其斷層角礫巖磨圓狀態良好，可判斷為壓扭性逆斷層。

逆斷層下盤巖溶地下水相對集中，擁有地下水徑流區，沿背斜軸走向由南向北形成張扭性斷層，具有導水功能，且巖溶發育的溶洞與裂隙也為地下水賦存提供了空間。在南北向斷層影響，含水集中，地下水連通性與水力聯系都表現良好。

2.2.2 逆斷層下盤地下水開采試驗

分析當地逆斷層下盤地下水開采實踐，逆斷層下盤地下水水位埋深約13.0m，可判斷附近地下水水位埋深不大。抽水試驗結果顯示，鉆井水位約為19.7m，鉆井最大出水量約1m3/d，不具備良好供水價值，也無法成井。根據開采過程發現，逆斷層下盤65m 以下才是巖芯相對完整的灰巖層，而成井找水失敗的主要原因是逆斷層下盤深部位置已產生了嚴重的扭曲形變，鉆井進入地下水水位約5m 深度時，逆斷層核部及下盤的巖石透水性均較差，逆斷層攔水壩作用并沒有利于地下水開采工作，而是直接切斷了“壩上”與“壩下”的水力聯系，直接導致鉆井出水量變小。

青海高原地區逆斷層下盤的水文地質物探過程中，地球物理勘探主要采用對稱三極測量深剖曲面線的做法，希望從不同點位范圍發現低阻“U”型異常問題，物探異常深度達180m 以上。根據選擇的實際測點進行施工鉆探，形成干孔，其主要原因是逆斷層泥質填充不到位，造成低阻異常。而井位判斷錯誤，也是逆斷層下盤成井找水失敗的主要原因之一［1]。

3 青海省高原地區逆斷層兩盤地下水開采注意事項

首先，明確逆斷層上、下匯水面積，保證地下水自遠而近徑流排泄，確保在逆斷層上盤可成井找水，且逆斷層上盤成井找水需要做到謹小慎微，具體分析水文地質條件，避免出現干孔情況。

其次，受高原巖溶地質構造影響，青海高原地區逆斷層形成了相對封閉的巖溶水系統。由于巖溶谷地地形相對平坦、開闊，大型X節理與配置斷裂發育明顯，在查明地下水徑流走向與流量的基礎上，可布孔開采地下水。

再次，在高原斜坡深切峽谷位置存在發育良好、地下水資源集中的單枝狀地地下河，主要在地下河道中徑流。如果采用鉆探方式可開采大量地下水，但實際操作難度較大，成功率極低，這也是青海省高原地區逆斷層下盤無法成井找水成功的主要原因。

最后，要以逆斷層上、下盤水文地質條件作為主要分析依據，綜合地下水含水層的基本巖性、構造、水位高度、補給程度、徑流以及排泄等條件，分析當地成井找水的有利條件與不利條件，為選擇正確地下水井位，把握開采規律，成功抽取地下水創造有利條件［2]。

4 青海省高原地區逆斷層兩盤地下水開采技術要點

作為一種常見的地質構造形式，有必要分析逆斷層的水文地質狀況，合理運用“攔水壩”作用，為徑流區提供地下水補給，構建地下水庫，助力地下水成井找水工作進程。

由于青海逆斷層核部位置礫巖擠壓明顯，整體構造結構緊密，具有阻水條帶作用，因此，有必要切斷兩側地下水水力聯系，切斷與深切地表河間的水力聯系，為成井找水創造有利條件。

逆斷層上盤位置存在碳酸鹽分布區，明確次生裂隙發育狀況，可為巖溶發育提供了便利條件。地下水匯水面積較大，逆斷層徑流排泄順暢，因此，逆斷層上盤就成為了成井找水的有利部位。

逆斷層上盤位置存在富水區，其巖溶核部存在明確的弱透水區和不透水區，因此，巖溶區成井找水時，首先需明確巖溶區構造，做好水文地質條件分析相關工作，保證目標層位有效定位，提高上盤成井找水效率。

下盤成井找水需要在明確水文地質條件基礎上，避免成井找水逆斷層下盤開采偏離核部位置，并對下盤地下水的埋深深度進行精確分析測量，提高下盤找水效率與質量［3]。

5 結語

青海省高原地區存在古巖溶地質，其逆斷層的上、下盤水文地質狀況復雜，因此，地下水成井找水存在一定困難的，需要結合相關技術，分析成井找水經驗，了解地下水開采規律，開展地下水開采工作，提高當地居民生產生活品質。