紅層丘陵地區(qū)水文地質(zhì)特征

1、第3章 區(qū)域水文地質(zhì)條件3.1 含水層分布特征1、風(fēng)化帶特征據(jù)1：20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)資料，區(qū)域內(nèi)紅層丘陵區(qū)巖性以白堊系上統(tǒng)灌口組泥巖夾砂巖、夾關(guān)組砂巖夾泥巖為主，侏羅系中統(tǒng)遂寧組、上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組泥巖夾砂巖次之，局部為中下統(tǒng)自流井組及中統(tǒng)沙溪廟組砂泥巖。由天然露頭所見，砂巖風(fēng)化帶薄，裂隙不發(fā)育；泥巖及粉砂質(zhì)泥巖易風(fēng)化成碎土或碎屑，裂隙發(fā)育細(xì)小，強(qiáng)風(fēng)化帶厚一般2m3m，大者5m左右，向下為沿構(gòu)造裂隙發(fā)育的中、弱風(fēng)化帶。微張的構(gòu)造和層面裂隙是風(fēng)化作用向深部延伸的必備條件，風(fēng)化使裂隙開啟度加大、貫通，水流作用易沿微張裂隙向深部進(jìn)行；難以沿緊閉裂隙向深部擴(kuò)展。因此，風(fēng)化裂隙在地表3m5m內(nèi)發(fā)育好，向下漸趨

2、減弱以至消失。中、弱風(fēng)化帶地下水以微張切層裂隙為縱向補(bǔ)給通道、層面及層間裂隙為貯、運(yùn)水空間的開放性裂隙系統(tǒng)。此外，白堊系上統(tǒng)灌口組中上部砂泥巖中發(fā)育溶蝕孔洞（照片31）。照片31 灌口組地層發(fā)育的溶蝕孔洞其單層厚一般1m2m，薄的0.5m。溶蝕孔洞多呈橢圓形，長(zhǎng)軸一般與層面方向一致，軸長(zhǎng)1cm3cm不等，大的5cm以上，小的0.5cm左右；短軸多與層面垂直或略為斜交，軸長(zhǎng)0.5cm1.5cm不等，大的3cm以上，小的0.2cm左右。約30%50%的溶蝕孔洞被切層或?qū)娱g裂隙貫通，其余呈孤立狀，裂隙孔洞率10%20%，洞壁見1mm3mm厚的結(jié)晶膏鹽，被裂隙貫通者部分覆有泥膜?？锥粗挥斜婚_啟裂隙貫通

3、后才具水文地質(zhì)意義。受三蘇背斜構(gòu)造及地形地貌控制，三蘇黃家一帶在風(fēng)化帶之下發(fā)育有構(gòu)造裂隙系統(tǒng)，其中裂隙發(fā)育的砂巖成為地下水的貯運(yùn)空間；不發(fā)育的泥巖成為隔水層。單斜構(gòu)造的西部低山雖也有層間裂隙系統(tǒng)，但分布零散，埋藏較深、已不屬淺層之列。據(jù)調(diào)查訪問(wèn)及區(qū)域資料，風(fēng)化帶富水性一般是30m之內(nèi)強(qiáng)、30m50m弱，60m下基本無(wú)水。2、含水層特征區(qū)內(nèi)含水層按分布范圍及空間位置可分為上層滯水含水層和下層區(qū)域含水層；按含水介質(zhì)空間特征可分為裂隙含水層、裂隙孔洞含水層和層間承壓含水層。其中上層滯水層的貯水空間為砂泥巖風(fēng)化裂隙、部分有上覆土層或泥礫孔隙，分布不連續(xù)、含水層呈透鏡狀，厚薄受季節(jié)、分布范圍、采水強(qiáng)度等

4、因素控制。下層區(qū)域含水層主要分布在梁坡下部及整個(gè)谷地，分布連續(xù)，厚薄、范圍受季節(jié)影響，是一個(gè)分布較穩(wěn)定的含水層。（1）風(fēng)化裂隙含水層該含水層是區(qū)內(nèi)分布最廣的含水層，按巖性組合可分為以泥巖為主或砂巖為主或砂泥互層三種類型，其中以泥巖為主夾中薄層粉細(xì)砂巖者，泥巖風(fēng)化裂隙發(fā)育、密集細(xì)小、均一，砂巖層間裂隙發(fā)育。當(dāng)泥巖中的裂隙被風(fēng)化微張裂隙與層間裂隙貫通后，成為具有供水意義的含水層；若泥巖中裂隙保持緊閉，則僅表部強(qiáng)風(fēng)化帶為含水層，厚度薄。當(dāng)泥巖為砂質(zhì)泥巖時(shí)，構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙較發(fā)育，多開啟狀，延伸好，含水層厚而均一。以砂巖為主的含水層主要分布在白堊系上統(tǒng)夾關(guān)組（K2j）地層中及其它地層砂巖集中地段，砂

5、巖鈣質(zhì)或泥鈣質(zhì)膠結(jié)，較堅(jiān)硬、抗風(fēng)化能力強(qiáng)，地貌上為低山峽谷或窄谷，含水層以構(gòu)造裂隙為主，發(fā)育不均、裂寬較小，厚度隨地貌部位不同而異。砂泥巖互層的含水層在多數(shù)地層中都有分布，單層厚一般小于1m，風(fēng)化與構(gòu)造裂隙均較發(fā)育，切層裂隙與層間裂隙貫通性好，具一定開啟性，含水層貯運(yùn)水能力強(qiáng)。含水層厚度受裂隙發(fā)育深度、地下水埋深及地貌部位等諸多因素綜合控制。在示范井成井深度范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)咸水，若風(fēng)化裂隙發(fā)育深度以30m計(jì)，含水層厚度主要取決于地下水位埋深及地貌部位。依據(jù)區(qū)內(nèi)機(jī)民井調(diào)查及相關(guān)鉆孔資料綜合分析，該類含水層平均厚度為16.76m。（2）裂隙孔洞含水層主要分布在白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）中上部的西部淺

6、丘和東部淺緩丘地帶，面積約243.50km2。含水層除具有上述風(fēng)化裂隙含水層特征外，還有自身特征。溶蝕孔洞層的存在，使含水層的貯水空間由單一的裂隙變?yōu)榱严犊锥?，但孔洞之間距離大，5m20m高的人工巖壁上只見到一層厚0.5m2.0m的溶蝕孔洞，在示范井深內(nèi)，最多鉆遇兩層，總厚度不足4m，且夾于風(fēng)化裂隙含水層中，故將其風(fēng)化裂隙含水層合并為裂隙孔洞含水層。（3）淺層層間承壓含水層主要分布在東坡區(qū)南部三蘇背斜軸部及兩側(cè)的侏羅系中統(tǒng)遂寧組（J2sn）、上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）及白堊系上統(tǒng)夾關(guān)組（K2j）地層中，面積38.3km2。據(jù)三蘇鄉(xiāng)陳溝村及黃家鄉(xiāng)群光村一帶機(jī)民井調(diào)查，含水層具承壓性，水位近地表，局部

7、微自流，具多層性。據(jù)村民介紹，民井開挖到強(qiáng)風(fēng)化層下砂巖的開啟裂隙后，地下水從裂隙內(nèi)呈股狀上涌至近地表處，這一現(xiàn)象說(shuō)明該區(qū)淺層層間承壓含水層的存在。3.2 紅層地下水分布及富水性3.2.1 地下水類型及分布按地下水賦存介質(zhì)及水力特征，紅層丘陵區(qū)地下水類型主要有上層滯水、淺層風(fēng)化帶裂隙水、溶蝕孔洞水及淺層層間承壓水四種類型（表31）。1、上層滯水?dāng)嗬m(xù)分布于紅層丘陵（含低山）區(qū)各地貌單元的不同地貌部位，貯水空間為表部砂泥巖強(qiáng)風(fēng)化帶網(wǎng)絡(luò)裂隙或與其有水力聯(lián)系的上覆土層孔隙。屬孔隙裂隙潛水，多埋藏在4m8m內(nèi)，富集帶主要在匯水條件好、下伏隔水層較穩(wěn)定的谷、洼、槽地，含水層厚3m6m。富水性不均一，谷中多為

8、0.1m3/d2.5m3/d；梁地多為0.05m3/d1.0m3/d，到枯季不同程度缺水，有的出現(xiàn)干涸。隔水層為致密的泥巖（遇水軟化為粘土）或完整砂巖，位處強(qiáng)風(fēng)化帶中部，它的存在對(duì)上層滯水至關(guān)重要。據(jù)調(diào)查訪問(wèn)，挖井遇到含水的粘土就有水，否則無(wú)水（井深多在12m內(nèi)）；嶺坡洼槽沖溝上層滯水因隔水層切露而滲出成泉，流量在0.05L/s以下，否則，無(wú)水。31 紅層丘陵地區(qū)地下水類型及特征簡(jiǎn)表地下水類型分布地域含水層時(shí)代含水層巖性構(gòu)造及地貌備注上層滯水?dāng)嗬m(xù)分布于紅層區(qū)Q4el+dl、J2+3、K2g土層及砂泥巖。土層覆蓋的單斜；剝蝕侵蝕構(gòu)造低山、丘陵紅層出露的地域風(fēng)化帶裂隙水呈不規(guī)則帶狀分布于谷地及其附

9、近坡腳J2s、J2sn、J3p、K2j、K2g、E1+2m大多為泥巖夾砂巖，少數(shù)為砂巖夾泥巖單斜；剝蝕侵蝕構(gòu)造淺緩丘、淺丘、中淺丘、中深丘及中谷窄嶺、窄谷窄嶺低山紅層出露的地域溶蝕孔洞水散布在灌口組中上部地層分布的丘陵區(qū)K2g泥巖夾砂巖單斜；剝蝕侵蝕構(gòu)造丘及淺緩丘鄭軍至廣濟(jì)、土地至柳圣一帶。淺層層間承壓水三蘇背斜軸部及其兩翼J2sn、J3p、K2j、K2g、J2s大多為泥巖夾砂巖、少數(shù)為砂巖夾泥巖背斜、軸部發(fā)育小斷層；剝蝕侵蝕構(gòu)造中淺丘三蘇至黃家一帶2、風(fēng)化裂隙水主要分布在東部土地柳圣一帶中寬谷圓頂淺緩丘，西部中寬谷圓頂淺丘、中谷圓頂中淺丘及中谷窄嶺、窄谷窄嶺低山的部分溝谷中。含水介質(zhì)以侏羅系

10、中統(tǒng)沙溪廟組（J2s）、遂寧組（J2sn）、上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）和白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖夾砂巖或互層為主，少數(shù)為白堊系上統(tǒng)夾關(guān)組（K2j）砂巖夾泥巖及下第三系名山群（E1+2m）泥巖夾砂巖10。含水空間為風(fēng)化帶網(wǎng)絡(luò)裂隙及受風(fēng)化的構(gòu)造裂隙，發(fā)育深度在地表下30m40m。順谷地呈帶狀連續(xù)分布，平面展布成樹枝狀?？傮w為潛水、局部受裂隙系統(tǒng)影響微具承壓性，分布廣泛，含水空間大，是紅層丘陵區(qū)最重要的一種地下水類型。3、溶蝕孔洞水主要分布在東部土地柳圣的中寬谷圓頂淺緩丘和西部鄭軍廣濟(jì)的中寬谷圓頂淺丘。含水介質(zhì)以白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）中上部地層為主，巖性為砂巖、泥巖、泥質(zhì)粉細(xì)砂巖及砂質(zhì)泥巖，含

11、水空間為被裂隙貫通的溶蝕孔洞。含水層單層厚0.5m2.0m。據(jù)1：20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)資料，將其與風(fēng)化帶裂隙水合并試段抽水，當(dāng)降深2.95m19.9m時(shí)，單井出水量225.5m3/d1441.3m3/d，推算的最大單井出水量279.5m3/d1905.0m3/d，溶解性總固體0.32g/L0.77g/L（背斜翼部），水質(zhì)較好。4、淺層層間承壓水主要分布在三蘇黃家間的三蘇背斜軸部及兩翼。含水介質(zhì)主要為侏羅系中統(tǒng)遂寧組（J2sn）、上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）及白堊系上統(tǒng)夾關(guān)組（K2j）、灌口組（K2g）下部地層，含水層為層間裂隙發(fā)育的砂巖、泥質(zhì)砂巖，隔水層為裂隙不發(fā)育或裂隙呈閉合狀的泥巖、砂質(zhì)泥巖。含水

12、空間以構(gòu)造裂隙為主，富水性取決于裂隙開啟程度和補(bǔ)給區(qū)風(fēng)化裂隙水的匯水條件。地下水連續(xù)層狀分布、承壓，個(gè)別自流。3.2.2 地下水富水性分區(qū)及分布依據(jù)技術(shù)要求，富水性分區(qū)在井深小于25m、水質(zhì)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下再根據(jù)單井出水量小于0.3m3/d、0.3m3/d5.0m3/d、5.0m3/d20.0m3/d、大于20.0m3/d的標(biāo)準(zhǔn)將其劃分為水量貧乏的、水量中等的、水量較豐富的和水量豐富的四個(gè)富水等級(jí)（表32）。（1）水量豐富的，單井出水量20m3/d主要分布在東部中寬谷圓頂淺緩丘、西部中寬谷圓頂淺丘的中寬闊平坦主谷中下游及大支谷下游，含水層以白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖、砂質(zhì)泥巖夾砂巖，泥

13、質(zhì)粉細(xì)砂巖為主。部分地段為砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)砂巖互層或夾層，裂隙溶蝕孔洞較發(fā)育。水位埋深一般1.40m8.30m，最大16.82m；含水層厚8.18m24.50m。據(jù)示范井試水及簡(jiǎn)易抽水試驗(yàn)，當(dāng)水位降深1.71m14.70m時(shí)，單井出水量一般25.40m3/d72.00m3/d，最大72.00m3/d、最小20.90m3/d。表32 紅層丘陵區(qū)地下水富水性劃分表分區(qū)單井出水量（m3/d）等級(jí)分布范圍水量豐富的20寬闊平坦主谷中下游及大支谷下游。水量較豐富的520主谷上游、大支谷中上游、谷側(cè)部分地段。水量中等的0.35較小支谷、坡腳、高度小于10m梁地、谷側(cè)部分地段。水量貧乏的0.3高度大于20m的

14、梁坡中上部、低山斜坡。經(jīng)計(jì)算，滲透系數(shù)一般0.0272m/d1.69m/d，影響半徑10.18m48.54m。水化學(xué)類型為HCO3Ca·Mg（或Ca·Na，或Ca）型，溶解性總固體含量一般598.5mg/L712.3mg/L，定深取樣資料表明，個(gè)別機(jī)井孔深超過(guò)30m，受到咸水的部分影響，出現(xiàn)SO4Ca型水，溶解性總固體含量約2000mg/L。該富水地段的形成，一是有地勢(shì)低洼、地形寬闊平坦的谷地，匯水條件好；二是上游地帶有廣闊的匯水區(qū)域，有豐富的水流匯聚和過(guò)流此地段，水源條件好；三是含水介質(zhì)的巖性組合有利于裂隙空間的形成，微張切層和層間裂隙發(fā)育好，自身有較佳的地下水貯存和運(yùn)移

15、空間；四是地下水補(bǔ)給源多樣，除大氣降水外，還有引、灌水或塘水；五是上游地帶地形平緩、植被發(fā)育，或地表強(qiáng)風(fēng)化帶發(fā)育，周邊環(huán)境有利于地表水入滲而形成地下徑流。上述諸條件的有機(jī)匹配便促成了該富水地段的形成。（2）水量較豐富的，單井出水量5m3/d20m3/d主要分布在上述淺緩丘、淺丘及中淺丘的主谷上游、大支谷中上游及谷邊部分地段，面積2.52km2。含水層以白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖夾砂巖為主，侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組（J2s）、遂寧組（J2sn）、上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）、下第三系名山群（E1+2m）泥巖夾砂巖及白堊系上統(tǒng)夾關(guān)組（K2j）砂巖夾泥巖次之，裂隙較發(fā)育。水位埋深一般0.93m9.85m，含

16、水層厚15.15m22.92m。據(jù)示范井試水及簡(jiǎn)易抽水試驗(yàn)，當(dāng)水位降深5.94m11.46m時(shí)，單井涌水量一般6.25m3/d12.00m3/d，最大12.83m3/d，最小5.74m3/d。經(jīng)計(jì)算，滲透系數(shù)0.030m/d0.169m/d，影響半徑12.22m27.51m。水化學(xué)類型為HCO3Ca·Mg、HCO3·SO4Ca·Mg、SO4·HCO3Ca（或Ca·Mg）型，溶解性總固體含量一般718.9mg/L989.1mg/L，個(gè)別達(dá)1389.1mg/L。該富水地段的特點(diǎn)是：谷寬一般50m100m，谷面略有起伏、縱坡降稍大，匯水條件較好；上游

17、有較大匯水區(qū)域，較多的水源流經(jīng)此地段；含水介質(zhì)裂隙、孔洞較發(fā)育，貫通性較好，地下水易在其中貯存和運(yùn)移；地下水補(bǔ)給源有大氣降水及引、灌、塘等地表水；周邊地形較平緩、植被較發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)化帶較厚，環(huán)境對(duì)表水入滲補(bǔ)給有利，地下水較豐富。（3）水量中等的，單井出水量0.3m3/d5.0m3/d主要分布在淺緩丘、淺丘、中淺丘較小支谷、坡腳、高度10m左右的梁地以及谷側(cè)部分地段，零散帶狀或小塊狀分布，面積2.95km2。含水介質(zhì)以白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖、砂質(zhì)泥巖夾砂巖，泥質(zhì)粉細(xì)砂巖為主，地下水貯存、運(yùn)移空間以裂隙為主，個(gè)別地段有溶蝕孔洞。水位埋深一般0.93m16.61m，含水層厚8.39m19.52

18、m。據(jù)示范井試水及簡(jiǎn)易抽水試驗(yàn)，當(dāng)水位降深4.20m9.76m時(shí)，單井出水量一般1.59m3/d4.32m3/d，最大4.99m3/d、最小0.50m3/d。經(jīng)計(jì)算，滲透系數(shù)0.00730.083m3/d，影響半徑6.022.23m。水化學(xué)類型為HCO3Ca·Na、HCO3·SO4Ca·Na、SO4·HCO3Ca型，溶解性總固體含量326.6mg/L706.6mg/L，個(gè)別達(dá)1534.3mg/L。該富水地段地勢(shì)低洼、位處谷地、坡腳，谷寬較小，多在30m50m之間，地表階狀起伏、縱坡降大，地表水停留時(shí)間短；接近分水嶺，匯水區(qū)域有限，過(guò)境水量少；地下水埋深大

19、，在25m井深內(nèi)有效含水層厚度較薄或有效儲(chǔ)水空間較窄，單井供水量不足，富水性變化大，井位布設(shè)難度大。（4）水量貧乏的，單井出水量小于0.3m3/d主要分布在高度大于20m的梁坡中上部、低山斜坡,零散帶狀或連片塊狀分布,面積9.86km2。含水介質(zhì)為侏羅系中下統(tǒng)自流井組(J1+2zl)、中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)、遂寧組(J2sn)、上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)和白堊系上統(tǒng)夾關(guān)組(K2j)、灌口組(K2g)及下第三系名山群(E1+2m)泥巖、砂質(zhì)泥巖夾砂巖、泥質(zhì)粉細(xì)砂巖或砂巖夾泥巖。含水空間為裂隙及少量溶蝕孔洞。近年來(lái)，西部低山村民在山嶺的不同部位已打機(jī)井20多口，井深淺者50m、深的70余m，其中約三分

20、之一位于嶺坡下部，水位埋深26m35m，單井出水量滿足農(nóng)戶人畜飲用水要求；約三分之一位于高差較大（一般50m左右）的嶺坡中上部，水位埋深35m45m，單井出水量滿足分散農(nóng)戶人畜飲用水尚有困難，缺水問(wèn)題只得到部分解決；約三分之一位于分水嶺附近的機(jī)井，在60m70m深度未見地下水。3.3 地下水補(bǔ)、徑、排特征（1）地下水的補(bǔ)給特征紅層丘陵淺層風(fēng)化裂隙水受大氣降水、引灌水、庫(kù)塘水入滲補(bǔ)給，其特點(diǎn)一是具季節(jié)性：在每年6月9月為主要降雨期，5月7月為引、灌水期，受降水和引、灌水入滲補(bǔ)給、被疏干的含水空間逐漸得到恢復(fù)，并漸達(dá)豐值；10月至翌年5月的平枯水期和停引灌季節(jié)，地下水補(bǔ)少耗多、含水空間漸被疏干而變

21、小，水位不斷下降而至枯值，季節(jié)性補(bǔ)給消耗特征明顯。庫(kù)、塘水對(duì)附近及下游地下水具常年弱補(bǔ)給作用，個(gè)別水庫(kù)有跨梁向側(cè)谷（槽溝谷地）地下水補(bǔ)給的作用。二是補(bǔ)給具年際變化特征：據(jù)村民介紹，過(guò)去不太缺水，即使有也僅幾天時(shí)間，可近年來(lái)缺水嚴(yán)重，部分井水干涸。三是補(bǔ)給具普遍性和地域性特征：大氣降水入滲補(bǔ)給是普遍的，遍及整個(gè)紅層丘陵地區(qū)；而地域性主要是指引、灌、庫(kù)、塘水附近，可常年有此種水的入滲補(bǔ)給，故具地域性。四是補(bǔ)給受地形地表?xiàng)l件影響的特征。一般是梁地寬厚、梁坡緩長(zhǎng)、地表巖性以砂質(zhì)泥巖為主、森林覆蓋率高者，受補(bǔ)條件好，入滲補(bǔ)給多，民井水有保證；而梁地窄小、谷地不寬而陡、梁坡短而直，或地表由鈣質(zhì)砂巖組成、植被覆蓋率低者，受補(bǔ)條件差，水位埋深大，水量無(wú)保證。（2）地下水徑流、排泄特征地下水徑流由補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)和匯集區(qū)構(gòu)成一個(gè)完整有機(jī)的徑流系統(tǒng)。在此過(guò)程中有效地實(shí)現(xiàn)大氣降水、多種地表水入滲向地下水的轉(zhuǎn)化和貯存、運(yùn)移。其中季節(jié)性徑流區(qū)，即傳統(tǒng)意義上的補(bǔ)給區(qū)，它分布于山梁斜坡中上部或整個(gè)窄的斜坡，僅在雨季分布有不均勻，或斷或續(xù)的地下徑流；至平枯水季節(jié)基本消失。強(qiáng)徑流帶位處寬梁長(zhǎng)斜坡下部及坡腳處，地下水流來(lái)自斜坡中上部及本區(qū)域內(nèi)降水或地表水的入滲和調(diào)蓄（含水空間的增減），在地勢(shì)作用下沿風(fēng)化裂隙網(wǎng)絡(luò)由