陳亞峰，李書明，閆波，羅永康，賈志宏

(成都市地質環(huán)境監(jiān)測站，四川 成都 610094)

成都市位于四川省中部，四川盆地西部，由盆地東部龍泉山低山深丘區(qū)和金堂縣沱江以東丘陵區(qū)、中部成都平原區(qū)、西部龍門山和邛崍山區(qū)所組成，東西長192 km，南北寬166 km，總面積12 390 km2。成都市紅層區(qū)面積為4 075.42 km2，占全市面積約1/3，覆蓋了全市11個區(qū)(市)縣的 94個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))[1－3]，成都市紅層分布范圍見圖 1。

圖1 成都市紅層分布圖

自2008年紅層找水打井工程完工后，成都市地質環(huán)境監(jiān)測站從2009年至今幾乎每年開展成都市紅層水井回訪調查工作，并于2014年在青白江清泉鎮(zhèn)五桂村、新津縣普興鎮(zhèn)柳江村、龍泉驛區(qū)茶店鎮(zhèn)龍泉湖村建設三口長觀監(jiān)測井，采用Mini－Diver小型地下水半自動監(jiān)測儀測取地下水水位、水溫數(shù)據(jù)變化，且每月取樣做水質調查，擬掌握丘陵區(qū)紅層地下水動態(tài)特征變化，對紅層地下水利用過程中出現(xiàn)的問題提出建議，進一步提高紅層地下水資源利用[4－5]。

1 監(jiān)測區(qū)概況

本文選取青白江區(qū)清泉鎮(zhèn)五桂村長觀監(jiān)測井#SJ01，該井位于殷家溝小流域下游凹槽處，深度為40 m，井孔直徑約168 mm，高程為492.5 m，為生活民用井，圖2為監(jiān)測井地理位置圖。監(jiān)測井東側約140 m處為殷家溝，該溝近南北向展布，谷寬20～60 m，上游谷窄坡陡，下游山前地帶溝谷相對較寬，其流量隨季節(jié)變化較大，同時也是該區(qū)地表水及地下水的主要排泄路徑。監(jiān)測點屬龍泉山區(qū)深丘低山與山前淺丘地貌的過渡帶，海拔480～560 m，相對高差達80 m左右，屬中丘地貌類型，監(jiān)測井地形地貌見圖3。

圖2 #SJ01地理位置圖

圖3 #SJ01地形地貌圖

監(jiān)測區(qū)出露的地層巖性主要為白堊系夾關組 K1－2j砂巖、泥巖，其砂質主要是石英，含部分長石;膠結物以泥、砂為主，化學膠結物主要為硅質、鈣質和鐵質心。砂巖多為碳酸鹽膠結，富含鈣質。泥巖含砂質，普遍含鈣質，且常含脈狀、薄層狀及斑塊狀石膏。紅層地下水賦存類型主要為網(wǎng)狀基巖分化帶裂隙水，受裂隙發(fā)育影響，地下水賦存具有不均一性，地下水賦存除受基巖分化帶影響外還與地形地貌、地層巖性、地質構造等影響。[6－8]

監(jiān)測區(qū)紅層地下水分布普遍，一般在地形限定的小流域范圍內(nèi)就地補給、就近排泄，構成相對獨立的地下水補給、徑流、排泄系統(tǒng)，相互缺少聯(lián)系。監(jiān)測區(qū)主要接受大氣降雨補給，丘頂或坡頂為補給區(qū)，斜坡中下部為補給徑流區(qū)，接受大氣降水補給，沿斜坡向丘內(nèi)溝谷底部徑流，溝谷內(nèi)松散層匯集地表水和兩側補給的地下水，通過蒸發(fā)和向下游徑流方式排泄。徑流、排泄途徑主要受地層產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育分布、地形地貌、地質構造控制[9－10]如圖 4 所示。

圖4 監(jiān)測點水文地質剖面圖

2 地下水動態(tài)特征分析

2.1 水位、水溫總體特征

水位特征:自2014年4月至11月?lián)﨧ini diver采集數(shù)據(jù)顯示#SJ01監(jiān)測點水位埋深普遍較淺(如圖5所示)，地下水埋深平均水位為 2.63 m，最大值約為4.5 m，采集時間為4月，最小值約為0.83 m，采集時間為 8月，整體趨勢呈現(xiàn)為“穩(wěn)定～上升～緩降”形態(tài)。據(jù)圖5可將地下水水位埋深分為三段，其中4月～5月枯水季節(jié)，降水量小，蒸發(fā)量大，水位相對較低，其平均水位為4.44 m;6～8月初豐水季節(jié)，降水量大，地下水水位埋深淺，其平均水位為2.91 m;，經(jīng)過豐水期補給紅層地下水含水層逐漸趨于飽和，后期通過地下水徑流排泄等方式，水位緩慢降低，但在強降雨后水位仍會明顯上升，而后再緩慢下降，其水位平均值約為1.32 m。通過曲線的分析，影響地下水水位變化的直接原因是大氣降水。

水溫特征:據(jù)數(shù)據(jù)采集顯示自2014年4月至11月監(jiān)測井地下水水溫的變化范圍為17.14℃ ～21.06℃，峰谷值分別出現(xiàn)在9月和6月，曲線形態(tài)呈現(xiàn)為“穩(wěn)定 ～上升 ～緩降”趨勢，與地下水水位埋深變化曲線總體趨勢呈正相關，同樣可將地下水水溫變化曲線分為三段。枯水期(春季)，地下水補給強度弱，地下水循環(huán)交替強度小，因此少量外界水體與地下水體混合，地下水整體溫度變化較小，保持近穩(wěn)定狀態(tài)，平均溫度約為17.68℃。豐水期(夏季)，地表水溫度高于地下水溫度，且受大氣降雨補給影響，地下水循環(huán)交替強度大，外界相對高溫水體與地下水混合后，導致地下水溫度逐漸升高。伴隨每次強降雨，水溫上升梯度變大，在降雨補給完成后，隨著地下水的排泄，溫度緩慢降低，最終溫度相對降雨前高，豐水期地下水溫度曲線呈現(xiàn)為“陡增 ～緩降 ～陡增～緩降……”的規(guī)律，平均溫度約為18.20℃?？菟?秋季)，含水巖組在經(jīng)過豐水期的強補給后，富水飽和，溫度也趨于穩(wěn)定，隨著排泄過程，溫度逐漸降低，下降總體趨勢小，變化緩慢，在接受外界水體補給后，同樣出現(xiàn)溫度升高的現(xiàn)象，但上升幅度小，平均溫度約為20.39℃。

究其原因，地殼表層有兩個熱能來源:一個是太陽的輻射，另一個是來自地球內(nèi)部的熱流。根據(jù)受熱源影響的情況，地殼表層可分為變溫帶、常溫帶及增溫帶。變溫帶是受太陽輻射影響的地表極薄的帶。由于太陽輻射能的周期變化，本帶可觀察到溫度的晝夜、年度的周期性變化。監(jiān)測區(qū)地下水類型屬潛水，含水層埋深較小(一般小于6 m)，處于變溫度帶，因此受太陽輻射影響最大。從監(jiān)測點地下水溫度的變化曲線也可以看出，水溫的變化趨勢與氣溫的變化趨勢較為一致，且當降水量增大時，地下水循環(huán)增強，使之與外界的聯(lián)系更加密切，受氣溫變化的影響更加明顯。因此，該監(jiān)測點的溫度數(shù)據(jù)主要反映變溫帶的變化規(guī)律，影響地下水溫變化最直接的因素是氣溫和大氣降水。

圖5 #SJ01水位、水溫變化擬合圖

2.2 水位、水溫變化關系分析

通過觀察監(jiān)測點水位、水溫變化擬合曲線可知，當水位起伏較大時，水溫的變化也較大，水位趨于平緩的時候，溫度變化也較小(見擬合圖6)。監(jiān)測井為生活用水井，每天都會進行抽水，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，大多情況下，伴隨每次抽水，水位下降，水溫上升(見6月17日～7月1日監(jiān)測圖6)。咎其原因:(1)抽水后，含水層中地下水對向井內(nèi)進行補給，補給水體溫度高于孔內(nèi)原有水體，至總體溫度升高;(2)水泵的機械運動，產(chǎn)生一定熱量，會導致水體溫度升高。局部也會出現(xiàn)水位下降，水溫下降的情況，初步推斷原因為含水層水體在該時間段受外界影響，溫度較低，補給水體與之混合后，總體溫度下降，具體原因還需進一步查明。

圖6 6.17～7.1水位、水溫監(jiān)測圖

2.3 根據(jù)水位變化分析地層滲透系數(shù)

通過對監(jiān)測井進行了抽水試驗，得出含水層滲透系數(shù)，對監(jiān)測井持續(xù)抽水1小時，一共分兩次降深進行，分別為1.41 m、0.3 m，單位穩(wěn)定涌水量分別為 6 m3/d、1.27 m3/d，恢復水位觀測到試驗前靜止水位。抽水試驗為完整井穩(wěn)定流抽水試驗，采用的計算公式如下:

式中:R為影響半徑(m);K為含水層滲透系數(shù)(m/d);S為抽水孔降深值(m);Q為抽水井涌水量(m3/d);q為單位涌水量(L/s·m);H為含水層厚度(m);r為抽水孔半徑(m)。

按上述公式計算，得到上部含水層水文地質參數(shù)成果如下表1。ST－QT曲線見圖7。

表1 單孔穩(wěn)定流抽水試驗及水文地質參數(shù)計算成果表

圖7 水位變化曲線

4 結語

本次研究首次在成都市紅層丘陵區(qū)采用地下水自動監(jiān)測設備Mini Diver，對成都紅層水井水位、水溫進行動態(tài)監(jiān)測，并通過每月的數(shù)據(jù)采集獲取監(jiān)測井地下水動態(tài)資料，為合理利用紅層地下水資源提供了科學依據(jù)。依據(jù)地下水動態(tài)監(jiān)測資料顯示，成都市紅層地下水水位變化具有明顯的季節(jié)變化特征，表現(xiàn)為枯季水位低、豐水期較高，地下水受降雨因素影響明顯。地下水位微動態(tài)觀察數(shù)據(jù)表明，紅層水井在用戶抽水后，井水位會產(chǎn)生快速下降，在3－5個小時后會恢復水位。

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