黃土臺塬前緣地帶物探找水淺析

武治遠

(陜西瀚泰水利水電勘測設計有限公司，陜西 西安 710000)

1 區域概況

1.1 地形地貌

擬建井位地處黃土臺塬前緣斜坡地帶，屬西安市曲江新區轄區內的羊頭鎮村與裴家崆村一帶。井位周邊調查范圍內地貌特征可分為黃土梁洼和一級黃土臺塬二個地貌單元，分界線大致為東三爻-西曲江池村-曲江繞城立交-黃渠頭村一線。地形特征，黃土梁洼與一級黃土臺塬呈緩坡或陡坎接觸，相對高差在15～30 m之間，受人類工程活動影響，目前多呈現緩坡接觸，在部分住宅小區內仍可見人工高擋墻。

黃土梁洼分布于井位北部，地形受斷裂影響，呈緩坡狀傾向北西，地面高程在421～483 m之間；黃土梁洼在區域上表現為北東向長條狀的梁崗和洼地相間，調查范圍內洼地分布于吳家墳-大雁塔一線，為西影路洼地的西側延伸，其余地段表現為黃土梁崗。微地貌有洼地存在，分布在曲江池-新開門一帶，呈北東向橢圓形展布，長軸與短軸長度分別約3 km和1 km，與周邊梁崗地形相對高差在3～8 m之間。黃土梁崗地貌單元組成物質為上覆中更新統黃土，下部為中、下更新統沖洪積、沖湖積粉質粘土、粉土夾砂層。

一級黃土臺塬分布于井位南部，塬面平坦開闊，微傾向北西，地面高程在491～567 m之間；微地貌亦存在洼地，分布在三府井一帶，呈北東向橢圓形展布，長軸與短軸長度分別約2 km和1.6 km，與周邊梁崗地形相對高差在2～5 m之間。一級黃土臺塬地貌單元組成物質自上而下依次為：中更新統黃土，中、下更新統黃土，下更新統沖湖積粉質粘土、粉土夾砂層。

1.2 氣象水文

屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區，雨量適中，四季分明。冬季干燥寒冷，春季溫暖，夏季炎熱多雨，秋季溫和濕潤。年平均氣溫13.3℃，多年平均蒸發量1 267.3 mm，為降水量的1.8倍。相對濕度69.6%，最冷的1月份平均氣溫-0.9℃，最熱的7月份平均氣溫26.8℃。據長安區氣象局1999-2013年降水資料(圖1)，年平均降水量690.17 mm，最大降水量950.7 mm(2011年)，最小降水量462.1 mm(2001年)。降水主要集中在7、8、9和10月，是地下水的主要補給期。

圖1 長安區1999-2013年降水量分布柱狀圖

地表水體僅有北距建設場地約2 km的南湖，為人工湖泊，具防滲措施，總面積約900畝，采用自然跌水景觀，水深0.5～3.0 m，蓄水量約1.1×106m，補水水源為曲江水廠退水。

2 水文地質條件

2.1 地層巖性

調查范圍屬西安凹陷構造單元，受新構造運動影響，表層為上更新統風積黃土覆蓋，全新統地層缺失；第四系沉積厚度厚度在800 m以上，成因類型有湖積、沖湖積、沖洪積與風積等類型。

據收集的周邊成井鉆孔資料，結合地面物探工作解譯成果，進行建設場地300 m以淺的地層預測，層序由老至新依次為：下更新統下部沖湖積松散層(Q11al+l)、下更新統上部風積黃土(Q12eol)、中更新統上部風積黃土(Q22eol)、上更新統上部風積黃土(Q32eol)；分述見表1。

表1 建設場地300m以淺預測鉆遇地層一覽表

2.2 含水巖組及富水性

依據埋藏條件和賦水介質，將調查范圍300以淺含水巖組劃分為第四系孔隙裂隙潛水含水巖組和第四系孔隙承壓水含水巖組，分述如下：

2.2.1 第四系松散巖類孔隙、裂隙潛水含水巖組

廣泛分布于調查范圍，底板埋深在80～110 m；在黃土梁崗區，含水層巖性為80～90 m以淺的中更新統下部沖洪積粉質粘土夾薄層砂礫石(Q21al+pl)，潛水位埋深在30～40 m；在黃土臺塬區，含水層巖性為100～110 m以淺的中、下更新統上部風積黃土(Q2+12eol)，潛水位埋深40～60 m。

總體來看，調查范圍屬黃土覆蓋區，潛水含水巖組水位埋深較深，且周邊沒有天然地表河流，補給條件差，無集中供水開采價值，單位涌水量小于1.0 m3/h·m，屬弱富水區。

2.2.2 第四系松散巖類孔隙承壓水含水巖組

廣泛分布于潛水含水巖組之下，底板埋深在280～300 m之間，巖性為下更新統沖湖積粉質粘土與砂層互層(Q11al+pl)；黃土梁崗區，承壓水頭埋深在50～70 m；黃土臺塬區，承壓水頭埋深在70～90 m。

本次工作搜集承壓水井(孔)5眼，在抽水降深4.10～9.92 m時，單位涌水量為1.68～4.97 m3/h·m，處于1.0～5.0 m3/h·m的單位涌水量區間，屬中等富水區，具有小規模集中供水意義。

2.3 地下水補給、徑流與排泄

2.3.1 潛水

調查范圍內潛水補給源主要為大氣降水入滲補給和上游側向徑流補給，潛水徑流受地形控制，由高到低徑流，潛水排泄主要以地下徑流排向下游，亦有下滲越流補給承壓水。

2.3.2 承壓水

調查范圍內的承壓水補給主要為東南部黃土塬側向徑流補給和上部黃土潛水越流下滲補給；以地下徑流方式流向西北，參考少陵塬勘探資料，水力坡度為6‰～8‰；承壓水除了少量人工開采外，其余以地下徑流方式流出。

2.4 地下水質評價

據收集的擬建井位南側裴家崆村東、西兩側的集中供水井取樣檢測，井水無色、無味、色度小5度，濁度小于1度，水中溶解性總固體412～514 mg/L，屬淡水；總硬度175～185 mg/L，屬微硬水；pH值7.72，屬微堿水；水中大腸菌群和菌落總數均為0，水中砷、鉻、鉛、鎘、汞、揮發酚、氰化物，均符合《國家生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)要求。

3 物探工作成果分析

為了解項目場地第四系孔隙水埋藏分布，本次物探工作采用直流激電極化法，該方法不僅可以獲得直流電測深的視電阻率ρs參數，還能獲得地層的視極化率M、半衰時TH、衰減度D等多個找水參數。

通過視電阻率ρs、視極化率M、半衰時TH、衰減度D等激電參數的對比、分析，參考區域水文地質條件，分析探測深度內地層巖性及其含水性。

本次工作完成物探測深點3個，最大AB/2=400 m，自西向東物探測點編號依次為1、2、3。

3.1 電阻率解釋成果

從激電測深電阻率解釋，第一電性層，AB/2=0～10 m為上更新統黃土或全新統人工填土，視電阻率曲線總體呈平穩形態，1號點視電阻率59.39～29.93 Ω·m，2號點和3號點視電阻率區間為26.40～15.77Ω·m；根據現場工作情況，2號點和3號點為人工填土區域，1號點未受人類工程活動影響。

第二電性層，AB/2=10～60 m為中更新統黃土夾古土壤，視電阻率曲線總體呈平穩下降趨勢，古土壤層位下降斜率增大，視電阻率29.93～12.74 Ω·m；

第三電性層，AB/2=60～150 m為下更新統黃土夾古土壤，視電阻率曲線總體呈平穩下降趨勢，古土壤層位下降斜率增大，視電阻率24.89～10.34 Ω·m；

第四電性層，AB/2=150～400 m為下更新統粉質粘土與砂、砂礫石層互層，視電阻率曲線總體呈上升趨勢，粉質粘土層位出現平緩下降，視電阻率為10.43～47.12 Ω·m。

3.2 激電參數解釋成果

據統計區域視極化率M、半衰時TH和衰減度D背景值分別為1.66%、945 ms和0.31%。

激電參數在AB/2=2～150 m之間，無明顯異常分布，總體平穩過渡，僅在古土壤層位呈現小幅度上升；在AB/2=150～150 m區段，激電參數曲線總體呈快速變大、反復拉升形態，在粉質粘土層位出現尖狀低谷。

AB/2=150～150 m區段整體屬異常區，1、2和 3測點的半衰時TH最大異常值區間為1 860～2 250 ms，視極化率M和衰減度D最大異常值區間為2.36%～2.88%和0.46%～0.52%，該區段異常值分布范圍較大，總體呈上升趨勢，表明該區段相比AB/2=2～150 m區段富水性較好。

3.3 物探測深結論

3個測點物探參數曲線趨勢相同、激電參數數值處于同一水平，表明物探工作區域地層分布穩定、連續，無構造活動發育，水文地質條件相同。

根據電測深資料解釋，在AB/2=150～400 m區段的砂、砂礫石層層位為地下水富水地段，可作為取水目的層位。

物探工作具有多解性，據場地周邊鉆孔揭露，AB/2=60～150 m區段屬下更新統黃土和，粉質粘土與砂、砂礫石層互層過渡地帶，過渡帶電性特征變化不明顯，建議AB/2=60～100 m區間巖性按黃土夾古土壤考慮，AB/2=100～150 m區間巖性按粉質粘土與砂、砂礫石層互層考慮。

4 結語

通過完成地面調查面積40 km2，調查點8處，取生活飲用水分析水樣2個，完成激電測深點總數3個，AB/2=400 m等工作，基本查明了建設場地的水文地質條件，為下一步水資源論證和鑿井工作提供了技術依據。具體結論如下：

(1)井位周邊的一級黃土臺塬前緣地帶，300 m以淺地層巖性主要為風積黃土、沖洪積粉質粘土、洪積砂礫卵石、沖湖積粉質粘土與砂層互層。考慮潛水含水層富水性不具備集中供水意義；通過搜集承壓水井(孔)5眼，在抽水降深4.10～9.92 m時，單位涌水量為1.68～4.97 m3/h·m，處于1.0～5.0 m3/h·m的單位涌水量區間，屬中等富水區，承壓水含水層可作為開采目標層，且水質達標。

(2)物探成果表明AB/2=150～400 m區段為下更新統粉質粘土與砂、砂礫石層互層，視電阻率為10.43～47.12 Ω·m；AB/2=150～150 m區段屬激電參數異常區，半衰時TH最大異常值為1 860～2 250 ms，視極化率M和衰減度D最大異常值為2.36%～2.88%和0.46%～0.52%，該區段異常值分布范圍較大，總體呈上升趨勢，表明該區段屬地下水富集層段，可作為取水目標層位。綜合含水層及水質特征，井深度為280～300 m，開采100 m以下的承壓水，預測單井出水量為30～35 m3/d。