潼南五洞桥溪流域遂宁组地下水的开发利用

1、潼南五洞桥溪流域遂组地下水的开发利用潼南五洞桥溪流域遂组地下水的开发利用第11卷第4期重废师范学院(自然科学)I994年】2月Vo1.IINo.4JourhaloIChQngqinBTeachersCQllege(NaturalScjenceEditiQn)Dec.1994潼南五洞桥溪流域遂组地下水的开发利用嗽垣酥630047)j=)5(重庆师范学院地理系,重庆,.摘要本文全面总结了潼南县水史地质调查成果,确证在潼南红层地下水贫水区,存在着以四方,哨楼,前进3个乡为中心的遂组浅层地下水相对富集区.并结台五洞桥溪流域的水土保持综台治理,提出了进一步开发利用遂组浅层地下水的重要意义和主要措施.,关

2、键词潼南县,遂主组?下水.水文地质特征,开发利用.中图法分类号P641.2;s273.1l975,1978年四川水文工程地质大队和解放军730部队,先后完成了中地区遂宁,简阳,内江,梓桐等l2幅l:20万水文地质普查工作,并提交了最终报告和图件.在全面总结上述水文地质调查成果的基础上,四川水文工程地质大队,成都地院水文地质和工程地质系,先后完成了中旱区红层地下水的研究工作,提交了.川中红层地下水埋藏分布特征及资源评价”,”川中旱区红层地下水富集规律及开发利用”,”四盆地中部遂宁组红层地下水及其农灌意义等科研报告上述研究报告全面概括了1980年以前JI中红层地下水水文地质调查和科研的主要成果,论

3、述了川中红层地下水形成的自然条件,红层地下水类型?埋藏分布特征及富集规律.同时提出了遂宁组红层分布区地下水是红层地下水中较富的重要层位,井充分肯定了遂宁组浅层地下水在农业灌溉中的重要作用.80年代以前潼南红层地下水的调查研究工作很少,对潼商红层地下水的分布,除l:20万遂宁幅水文地质普查报告中有少量说明外,其它科研文献很少论述该县的红层地下水.所以潼南长期被认为是地下水撮贫区.早在60年代初,潼南就开始利用遂宁组浅层地下水,1966年特大干旱.为抗旱保苗需要，在流域出水田上开泉处，修建了容积约300m的蓄水池，保证了附近120多亩稻田的灌溉,使水稻获得好收成.70年代潼南又屡遭旱灾,农业用水和

4、人畜饮水饺为困难.在1979, 取得了大量水文组地下水l980年全县开展了大规模寻找和开发地下水的工作29地质普查报告和有关科研文献.确证县城南的四方,哨楼,前进3个乡,遂宁组下部地层出露的浅丘区,是潼南红层地下水相对富集的地区.3个乡遂宁组下部地层中各类井的布井密度,单井平均涌水量和最大井涌水量,均远超过县内其它地区（表1）五洞桥溪流域又处在3乡交界的中心区,3乡的8口机井也都布设在靠近流域的近邻区,流域中部出水田的上升泉，早年时涌水量也超过300m/d（示日涌水量），在流域已有抗旱竖井密度超过1.56口/km的情况下,单井平均涌水量还高达81m/d,充分说明流域也是地下水相对富集区.表1潼

5、南遂宁组,沙溪庙组各类水井主要水文数据注t表中机井均作过正规和简易抽水试验.l流域自然条件五洞桥溪流域位于潼南县城南,包括四方,哨楼,前进3乡的一部分,流域面积约l6平方公里.流域地质构造上处在中心镇短轴背斜的西段,背斜轴大致沿流域北部近东西展布,构造平缓,岩层产状近水平.除五洞桥水库和杨柳淘等地因沟谷深切出露授零星上沙溪庙组地层外,流域内大面积出露遂宁组下部地层.流域地势南高北低,向东北涪江方向倾斜.除南和西南部边缘地区有少量中丘外,大部地区属宽谷浅丘区丘顶孤立分布,海拔多在300315m间,丘谷高差常小于3Om因缺厚层砂岩护顶,丘顶浑圆,丘坡宽缓,坡度多在7,l5.之间,受多层相对稳定的砂

6、岩控制,丘坡常呈现宽窄不等的多级阶梯.据潼南气象站l9591990年实测资料,流域多年平均降水量987.6mrfl.降水年际和季节变化大，最多年降水1413mm最少年降水仅650film降水集中在6,9月，约占年降水量的6O以上.因而流域易产生旱涝灾害.据统计春旱出现频率一25,夏旱一d2,伏旱p一63,有时一年内春,夏,伏旱接踵出现.给农业生产和人畜饮水带来了极大困难.五洞桥溪源于流域南部,源流区多以间隙性坡面漫流形式汇入宽谷内的水田和塘堰屯积.流域中部因侵蚀基准面下降,部分遂宁组含水层得以暴露地表,众多细小泉流散溢并在主要宽谷中汇流成溪,溪流北流在五洞桥水库首出流域.流域多年平均径流量54

7、6-55万m,当P75中旱年径流量仅有227.28万m.地表径流季节变化也大.5,9月汛期的水量占年径流量的83.9,但特旱年汛期降水量显着减少,常造成小溪断流.30重废师范学腱（自然科学版）第1I卷2流域遂宁组下部岩层的水理性质经流域郭家,龙桥,佛尔岩3处实测地层剖面,遂宁组下部地层岩性如下:四层:鲜紫红色钙质砂质泥岩问夹泥质粉砂岩,含钙质团块,厚度大于l0m;三层:黄灰色中厚一厚层细粒长石石英砂岩,浅紫红色泥质粉砂岩,厚约2,5rfl;二层:鲜紫红色钙质砂质泥岩夹透镜俸状泥质粉砂岩.含较多钙质团块,方解石和石膏细脉,厚约l8,25m;一层:黄灰色厚层钙质岩屑长石石英砂岩,底部富含泥砾和其它

8、成分的砾石,厚5rfl.下伏上沙溪庙组:暗紫红层厚层泥岩.遂宁组下部二层和四层钙质砂质泥岩中的粘土矿物,多由伊利石水云母组成,并含较多的石英细粉砂粒,多者含量可达40,因而岩石性脆,风化后易形成微细网状风化裂隙.据测定流域近地表的强风化带中,泥岩风化裂隙数多在2030条/m间,风化裂隙率高达l0l5.风化裂隙有两组,一组近水平,裂隙稀,裂口短而窄.另一组近垂直,裂隙密,裂口长而宽,它是最重要的一组风化裂隙,是浅层风化裂隙水重要的渗水通道和储水空间.泥岩中还含10,12.4的微晶方解石匪末和钙质团块,以及数量不等的石膏细脉,这些易溶物质,被地下水淋滤溶蚀后常形成众多的溶孔和溶洞.据调查流域强溶蚀

9、层厚约3,5m,在强溶蚀地段溶洞直径大的有3,5cm.组成蜂窝状构造.这些溶孔和溶洞被众多的风化裂隙所沟通,构成良好的储水空间.地下水从这些溶孔和溶嗣渗流出来时,常携带较多砂粒.故俗称流砂层.上述风化裂隙溶孔发育的泥岩层分布在丘坡下部,下伏常存在较大面积相对稳定的隔水层,从而形成了泥岩风化裂隙溶孔含水层.三层砂岩虽厚度适中,风化裂隙也发育,但岩石颗粒细小,孔隙率不高,砂岩又常出露在坡度较大的丘坡高处,上覆补给区面积小,地下水渗流和储存条件较差.遂宁组底部的砂岩层,虽埋深较大,风化裂隙也不发育,但砂岩碎屑由钙质胶结,含大量岩屑和泥砾,岩石孔隙大而孔隙率较高,大量钙质和泥砾被溶蚀后,形成众多溶洞和

10、溶隙,不仅增大了岩石的孔隙率,还增强了孔隙间的连通性,从而构成良好的储水空间.成为流域内最富的含水层.3流域遂宁组地下水的形成条件首先流域有丰富的地下水补给水源和良好的补给条件.流域多年平均降水量987.6mm成为地下水最重要的补给来源，此外地下水还可获得宽沟中众多的水田和塘堰等地表水体的补给.地貔上太部为宽谷低丘,丘坡由多级阶梯状缓坡组成.这样的地形,不仅增大了地下水补给区的范围,而且增强了浅层风化作用,增大了风化裂隙层的厚度同时滞缓了坡面漫流散流速度,从而增大了补给地下水的入渗量据测流域风化带一般厚l5,30m,表层强风化带深度可达2,5ml2.此外风化裂隙中发育的网状风化裂隙和众多的溶孔

11、和溶恫,也为地下水入渗补给提供了良好通道其次流域还具有良好的地下水赋存条件.遂宁组二层泥岩下部多分布在各宽沟侵蚀基准面附近,风化裂隙发育程度虽有减弱,但此带正好处在潜水水交替循环强烈的排泄带,淋滤溶蚀作用强烈,所以形成了溶孔溶洞发育的地下水储水空间.同时二层泥岩的底部普遍分羊d期罗束麟等:澶南五嗣桥溪流域遂宁组地下永的开发利用3l布在各宽谷侵蚀基准面以下,风化裂隙和溶孔均不发育,形成分布较广泛而相对稳定的隔水层，从而在二层泥岩下部微风化裂隙带内.形成风化裂隙溶孔含水层.遂宁组一层砂岩裸露面积虽步,难以直接获得大量降水补给,但砂岩浅埋于各宽谷地表水体之下.除获得地表水频繁补给外,还能得到二层泥岩

12、潜水的越流下渗补给,下伏的上沙溪庙组巨厚泥岩又组成了区域性稳定的隔水层.从而使夹于两隔水层的遂宁组底部砂岩层赋存了丰富的孔隙溶隙弱承压水.4流域遂宁组地下水赋存特征由于流域岩层产状近水平,二层泥岩风化裂隙溶孔潜水含水层,被各宽谷分割成大小不等,近于孤立的块状和条状潜水含水岩体.各含水岩体问一般不相连接,缺少水力联系,构成各自独立的水力系统.地下水就近渗透补给,就近循环运移,在各宽谷边部富集排泄.各含水岩体的水流方向主要受风化裂隙的走向,排泄地的坡向,宽谷的走向所控制.含水层一般厚约3,5m.地下水集中于溶孔，溶洞中渗流出来,日涌水量一般3070m如前进乡石家村张家湾的一口抗旱竖井，掘进到二层泥

13、岩含水层时.见有3股水由3m厚的流沙层涌出.主要的一股水来自靠宽谷上游方向的井壁.另外两骰水来自靠近丘坡的井壁,平均涌水量约30m/d.泥岩风化裂隙溶孔潜水含水层一般埋藏深度不大,最大埋藏深度不超过5m.据测定3乡地区8口机井平均静止水位1m,其中有4口井雨季时静止水位为零.由于潜水埋藏浅,水动态变化大，雨早两季水量变幅可达2,4倍.静止水位差约1m.由于遂宁组卜部岩层普遍含膏盐.所以流域淡水带较簿,一般厚25,30m.3乡地区的机井在水深30m以内均是淡水,30m以下因地下水循环条件显着变差，地下水被微咸水和咸水所取代.泥岩潜水含水层一般处在淡水带的上部，水质较好，矿化度小于0.5g/L.属

14、HCOsCa型水，各项物理和化学指标均符合人畜饮用和农田灌溉标准.遂宁组一层砂岩孔隙溶隙弱承压含水层.除在出水田,郭家岩,龙桥,五洞桥水库等地宽谷遭侵蚀局部裸露外,流域其它地区的含水层保存完整,构成了区域性的层状含水岩悻,地下水具有区域性水力联系.含水层厚度稳定,一般厚约5m,富水性好，愈近下部砂岩孔隙和溶隙愈发育.含水层愈富水.受岩相变化和砂岩层面的微小起伏的影响.各地含水层顶板的分布高程稍有差异.一般分布海拔265,270m问.因此地下水水力坡度小，仅具弱承压水.据测出水田上升泉处，涌水水头高度近1m.日涌水量超过300m.张家湾抗旱竖井刚掘进到一层砂岩层的顶部,就有多股泉水从空洞和溶隙中

15、上涌,水头高约30crn,涌水量高达70m/d以上,由于涌水过多,施工困难,未能向下切穿整个含水层.该含水层由于埋藏深度较深,受气侯因素影响小.水动态相对稳定.地下水矿化度虽有增大,但仍小于1g/L,适宜人畜饮用和农田灌溉.5流域遂宁组地下水资源总量潼南县水利局曾计算过垒县遂宁组地下水资源总量.地下径流模数M值采用川中红层第二大区第四亚区的1.7数值.我们认为上述数值选用依据不充分,数据有些偏高.这次计算我们采用1:20万水文地质普查遂宁幅,安岳驯龙场我丘泥岩块段的选用值,地表径流模32重废师范学院（自然科学版）弟1】卷数L56和渗透系数0.05.选用依据有d条:1）两地均属遂宁组下部地层分布

16、区,岩层组合和岩性特征相似;2）两地构造都平缓,岩层产状近于水平;3）两地地貌上均属宽各浅丘区,有发育的风化裂隙带;4）两地地下水富集程度相近,驯龙场泥岩块段的通旅地区,5口机井平均涌水量267m./d,逵南3乡地区8口机井平均水量324,m./d（表1）,五洞桥溪流域出水田上升泉涵水量超过300m./d.地下径流模数法采用口=66.4Iv?F.大气降水渗透系数法采用口=2.74a?A?F.表2潼南五洞桥溪流域不同年代地下水资源概算*开采系数ft.童,是选用撞南水利局经验数据值.6 流域遂宁组下部地下水的开发利用流域耕地面积大,入畜多,需水量大,境内又无较大溪流,现有库塘有效库容小,在正常年份

17、供需水的矛盾并不突出,但,一75的中早年时,经四水联算,供需水问存在88.5万m.的负差值.干旱年时小溪断流,在动用全部库塘,屯水田和井泉供水情况下,仍难满足农田灌溉和人畜饮水需要,因此必须增添新的水利设施.而在目前财力和农田经营规模的状况下,很难再建一些库塘.因而解决流域干旱缺水的关键,除加强水土保持,增强土壤保水能力外,重要的是要充分利用较丰富的地下水源,进一步合理开发地下水,较大幅度增加旱时地下水的供应量,提高农田抗旱能力.8.1 增加人工浅井和抗旱机井的数量人工浅井具有分布广,井深浅,建井成本低的优点.但它水量小,水动态变化饭大,3乡地区307口浅井,平均水量仅4.6m./d,所以只适

18、用于人畜饮用,不能解决旱时农田灌溉.机井与抗旱竖井比较,其特点是钻井深,能充分穿切遂宁组下部两层主要含水层,具有涌水量大,水动态相对稳定的优点,更适用于抗旱灌田的需要.因此除在农户集中地再建部分人工浅井外.解决抗旱的重点是再建一些机井.选定新建机井数,应考虑以下方面.1）早年缺水状况和机井运行时间.据四水联算,当p一75中旱年（1961年为倒）时,4,8.2 和6月缺水,按4个月满负荷运行,新建机井和原有抗旱竖井,设计每年运行120天.2） 已有抗旱竖井年耗地下水量.流域已有竖井25口（附图）,按单井日均抽水量70m/d,年运行l20天计算,年耗水总量2l万m.3） 人畜饮水年耗地下水量.据潼

19、南农业总体规划,到2000年流域总人口为994,6人,按规定的旱时每人和入均饲养的家畜耗水100kt/d计算,当一75中早年时,特旱的4个月地表各类水体基本干涸,人工浅井的水基本来源于地下水补给,d个月共耗地下水总量10-9第4期罗柬辟等:潼甫五洞桥溪流域遂宁组地下水的开发利用33万ITI.由于人工浅井多建在宽沟的田边,在不旱的8个月,井水来源于地表和地下水两类补给，按各类补给各占一半的设想计算，8个月人畜耗地下水量10.9万m,合计全年人畜耗地下水总量:21.8万m.d）增建机井数.据（表2）,一75中旱年时流域可采地下水总量为56.62万m.,扣除原有抗旱竖井和人畜饮水所耗用的地下水总量4

20、2.8万tlrl,富余地下水量13.82万m.考虑新建机井要为太范围农田灌溉受益的需要,新建机井其设计为日均水量100ITI/d,年运行天数仍按120天计算,单井年耗水1.2万ITI,流域富余地下水尚可满足增建?口机井的需要.同时Ji【中不步地区加强植树造林和水土保持后,明显增大了地下水的入渗量和储藏量,因此髓流域水土保持能力的增强,今后流域还可根据需要再建部分机井8.2选择合理的布井地区和井距结合流域溪流,塘库及泉流的分布.已有抗旱竖井的布设,并考虑农田灌溉需要,新建的机井应重点布设在已有抗旱竖井密度偏小的中偏北部浅丘区支沟内（附图）.附图据机井抽水试验所测定的地下水力影响半径,结合潼南打井

21、经验,水量为100/d的水井，在同一孤丘同一含水岩体内的井距应太于300400m在同一宽沟两倒分设在不同丘坡的含水岩体中的井,其井距可适当减小如流域南部魏家沟的两口抗旱竖井分居宽谷两侧的丘坡下，两井仅距120m,其水量土超过75ITI/d.抽用地下水时，两井互不影响.B3选择恰当的井位和适当的井深新建机井应布设在面积较大的孤丘下部.丘坡明显向宽沟突出锁口处的一台土上述地貌部位地下水富集,钻井不仅能充分切穿两层主要含水层外.还有效截留了来自坡面和宽谷上游两个方向汇流的地下水,增大机井中的涌水量,同时还为一台土地提供了灌溉水源.由于3乡地区淡水层簿,因此新建机井深度一般不要超过25m.8.对已有抗

22、旱竖井进行必要维修和改造流域各类井多建于19791980年,困当时施工条件限制,多数竖井口径小,井深较浅?未钻获或切穿遂宁组一层砂岩含水层.不少井还缺少井台和井盖.及必要的井壁衬国.近1034重庹师范学院（自然科学版）第l1卷多年来很少维修护理,井壁都出现不同程度的坍塌,井底淤满泥沙,造成竖井涌水量有不同程度的减少,为保证旱时供水需要,各井都应进行适当维修和改造.抗旱竖井直径一般要扩大到25,3m,适当加裸竖井深度,改造后的井底要留有一定深度的沉沙池,各竖井都要补砌井壁衬围,增加井台和井盖,减少水污染,同时要制定可行的维修和管水规章制度.7结论1）四方,哨楼前进3乡地区和五洞桥溪流域,是潼南地下水最富集的地区.2 ）五洞桥溪流域遂宁组下部有两个主要地下水含水类型,二层泥岩风化裂隙溶孔潜水和一层砂岩孔隙溶隙弱承压水.3 )五洞桥溪流域遂宁组下部地下水,除满足已有井抽水需要外,富余的地下水量还可增建11口涌水量为100m./u的机井.4 )潼南及近邻区,今后可重点在遂宁组下部地层出露广泛,岩层产状平缓的浅丘宽谷区寻找地下水相对富集区.参考文献I成都地院科研处.川中红层地下水的研究.成都地院科研成果选编(18),t98625,375 刘喜忠,赵纯募.重庆地貌与经挤建设.北京t中国科技出版牡,1992.28I,282