江華縣稀土礦區一期水文地質調查分析

魏永星

（湖南大學設計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

1 水文地質試驗

為查明評價區的地下水特征及地下水水質情況，本次水文地質調查工作根據稀土礦區不同區塊及各河流流向，在各礦段所處山脈的山腳、峽谷及河流的上、下游布置鉆孔，選取其中部分鉆孔，進行了一系列的水文地質試驗。具體水文地質試驗及結果如下。

1.1 抽水試驗

本次抽水試驗為單孔非完整井抽水試驗，按潛水含水層考慮。進水段孔徑130mm，孔壁直接進水。按《水利水電工程鉆孔抽水試驗規程》（SL 320-2005）有關計算公式：

計算得到各地層的滲透系數結果為：Qal漂石⑤層 1.57×10-2～ 2.40×10-2m/s；Qel礫 質 粘 性 土 ⑥ 層4.81×10-4～ 7.68×10-4m/s；r5強 風 化 花 崗 巖 ⑦ 層1.14×10-3～ 3.08×10-3m/s。

1.2 壓水試驗

為了解天然狀態下，研究區巖石裂隙發育及張開程度，同時估算巖石滲透性能，本次研究工作在部分鉆孔進行壓水試驗。試驗按《水利水電工程鉆孔壓水試驗規程》（SL31-2003）有關規定進行，相關參數計算下列公式計算：

本次研究工作完成多段次壓水試驗，測得各地層的透水率為：r5中風化花崗巖⑧層2.20×～3.76Lu，屬弱透水；r5微風化花崗巖⑨層2.20×～3.76Lu，屬微透水。

1.3 注水試驗

本次注水試驗采用試坑單環注水試驗方法，按《水利水電工程注水試驗規程（SL 345-2007）》有關計算公式：

計算得到各地層的滲透系數結果為Qdl粉質粘土（含礫）④層4.76×10-5～ 3.70×10-4；斷層破碎帶 斷層泥2.58×10-6～ 3.49×10-6。

2 地下水系統

江華縣稀土礦區一期工程范圍及周邊主要的河流為春頭源、扎頭源及嚴加河，其基本特點如下表1。

表1 礦區河流基本情況表

以上河流徑流及補給范圍詳見“江華縣稀土礦區地下水系統分區圖”。其所處地下水系統分屬于西河地下水系統及富江地下水系統的次一級地下水子系統。礦區地下水系統以阻水斷層F7為界，F7斷層以東為春頭源地下水系統，屬西河地下水系統的南部子系統（包括扎頭源、春頭源、紅花源、羅家溪等地下水系統）；F7斷層以西為嚴家河地下水系統，屬富江地下水系統的子系統。

春頭源地下水系統：該地下水系統受地形控制，南高北低，地下水向北運移。主要含水巖組為第四系坡殘積層及花崗巖強風化、中風化帶，其底部邊界為微風化花崗巖，其西部以F7斷層為界，南部以姑婆山-野雞凹等山脈沿省界為分水嶺，東部以流車源西側的馬鞍山為分水嶺，北東部以相公嶺山脈為分水嶺，北部以不同巖性交界面為透水邊界。

嚴家河地下水系統：該地下水系統受地形控制，南高北低，地下水向北運移。主要含水巖組為第四系坡殘積層及花崗巖強風化、中風化帶，其底部邊界為微風化花崗巖，其東部以F7斷層為界，西、南部以姑婆山-金子嶺-船嶺腳為界，北部以不同巖性交界面為透水邊界。具體分布見下圖。

圖1 江華縣稀土礦區地下水系統分區圖

3 地下水的補給、徑流、排泄

3.1 春頭源地下水系統

春頭源地下水系統主要含水巖組為第四系坡殘積層及花崗巖強風化、中風化帶，其底部邊界為微風化花崗巖。

（1）補給：礦區及周邊補給源主要為大氣降水。大氣降水的入滲量除取決于降雨量、降雨頻率和形式外，還取決于含水層的巖性和厚度。春頭源地下水系統花崗巖殘積土及強風化，厚數米～數十米，滲透性一般，降雨面積為73.4km2，按水量中等考慮，滲入系數為0.14（數據來源為區域水文地質普查報告江永幅G-49-（28））。

（2）逕流：花崗巖殘積土、強風化滲透性一般，大約為0.5m/日～1.0m/日，中風化的花崗巖裂隙較發育，為弱透水層，因此，逕流速度慢，強度弱。

（3）排泄：部分地下水在斜坡或谷底以下降泉的形式排泄于地表，匯入河流中，部分通過北部透水邊界滲流進入與之相鄰的石灰巖溶蝕通道中，總體向北徑流。

3.2 嚴家河地下水系統

嚴家河地下水系統主要含水巖組為第四系坡殘積層及花崗巖強風化、中風化帶，其底部邊界為微風化花崗巖。

（1）補給：礦區及周邊補給源主要為大氣降水。嚴家河花崗巖區花崗巖殘積土及強風化，厚數米～數十米，滲透性一般，降雨面積為19.4km2，按水量中等考慮，滲入系數為0.14（數據來源為區域水文地質普查報告江永幅G-49-（28））。

（2）逕流：花崗巖殘積土、強風化滲透性一般，大約為0.5m/日～1.0m/日，中風化的花崗巖裂隙較發育，為弱透水層，因此，逕流速度慢，強度弱。

（3）排泄：部分地下水在斜坡或谷底以下降泉的形式排泄于地表，匯入嚴家河中，部分通過北部透水邊界滲流進入與之相鄰的石灰巖溶蝕通道中，總體向西徑流。

4 礦區及周邊地下水動儲量分析

礦區及周邊多年平均降水量（m），采用Z=1.599m（數據來源于《姑婆山稀土礦區詳細普查地質報告》1968-1985年河路口氣象站數值及2002-2011年江華縣氣象站數值共26年均值）。

（1）礦區春頭源地下水子系統，地下水流系統面積為F=73.4km2(由礦區春頭源地下水系統東南西北部邊界圍成)。根據地表入滲條件，參照區域水文地質資料，地表入滲系數采用α=0.14（數據來源于區域水文地質普查報告江永幅G-49-(28)）。

參照《供水水文地質勘察規范》（GB50027-2001），按大氣降水滲入法計算公式，計算地下水動儲量如下：

（2）礦區嚴家河地下水子系統，地下水流系統面積為F=19.4km（2由礦區嚴家河地下水系統東南西北部邊界圍成）。根據地表入滲條件，參照區域水文地質資料，地表入滲系數采用α=0.14（數據來源于區域水文地質普查報告江永幅G-49-（28））。

參照《供水水文地質勘察規范》（GB50027-2001），按大氣降水滲入法計算公式，計算地下水動儲量如下：

該地下水系統地下水動儲量年平均為Q=Q2+Q2=56915.64（m3/d）。