某擬定水電站廠房W9泉水補給源分析

楊文杰 胡 義 沈明權(quán) 周新開

長江巖土工程總公司（武漢）地質(zhì)公司，湖北武漢 430010

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)屬中山峽谷地貌，W9泉水東側(cè)為沖積平臺及怒江，沖積平臺寬約180m，地形較緩，地形坡度約11°。怒江該河段為一河彎段，河水自EN向SW流，經(jīng)天寧河匯入口后，轉(zhuǎn)向S，W9泉水附近怒江河段水位高程609m。W9泉水北為怒江河谷右岸岸坡，山體雄厚，山勢較陡，地形坡度一般40～43°，局部坡度約60～65°。W9泉水西為天寧河沖積堆積平臺，地形平緩，地形坡度小于10°。平臺后緣山坡地形稍陡，地形坡度約30～40°。W9泉水南為天寧河沖積堆積平臺，地形坡度10～20°。天寧河從W9泉水南200m經(jīng)過（見圖1）。天寧河至西向東流，于W9泉水附近匯入怒江，W9泉水附近天寧河河段河床高程610～660m。

圖1 W9泉水附近區(qū)域構(gòu)造簡圖

研究區(qū)出露基巖地層由老至新主要分布有寒武系公養(yǎng)河組（∈gn2）、寒武系上統(tǒng)保山組（∈3b）、奧陶系下統(tǒng)巖箐組（O1y）、志留系中統(tǒng)仁種橋組（S2r）、泥盆系下統(tǒng)（D1）、三疊系中統(tǒng)河灣街組（T2h）、株羅系中統(tǒng)勐嘎組（J2m）（見圖2），其中公養(yǎng)河組（∈gn2）長石石英砂巖、保山組（∈3b）泥質(zhì)板巖、巖箐組（O1y）泥巖、仁種橋組（S2r）頁巖、勐嘎組（J2m）泥巖為碎屑巖區(qū)；保山組（∈3b）灰?guī)r、泥盆系下統(tǒng)（D1）白云巖為炭酸鹽巖溶區(qū)。

研究區(qū)處于怒江東支斷裂帶（F9-2）的兩個主要斷裂營盤山斷裂（F225）和天寧斷裂（F291）之間，與區(qū)域斷裂同方向的斷裂較發(fā)育，規(guī)模較大者有新寨斷裂（F222）、鐵匠地斷裂（F223）、三鍋山斷裂（F224）。斷裂帶均為近南北向，破碎帶寬度50～100m。研究區(qū)地層走向近南北向，巖層傾角28～58°。

W9泉水附近出露基巖地層為下古生界寒武系上統(tǒng)保山組第一段（∈3b1）及保山組第二段（∈3b2）。保山組第一段巖性為板巖夾砂巖及少量灰?guī)r；保山組第二段巖性為灰?guī)r夾薄層板巖、砂巖。

W9泉水附近發(fā)育有天寧斷裂(F291)，天寧斷裂斷層帶(F291)延伸呈舒緩波狀，延伸約1.3km，斷層?xùn)|盤為保山組第二段、第三段灰?guī)r，斷層西盤為保山組第一段頁巖。構(gòu)造巖為淺褐黃色角礫巖、碎塊巖，少量為碎裂巖，同向微裂隙發(fā)育，局部柔皺明顯。該區(qū)沿怒江河岸泉水露頭表明，該區(qū)斷裂具有導(dǎo)水性。

2 水化學(xué)特征

分別取天寧河河水、W9泉水樣本送國土資源部巖溶地質(zhì)資源環(huán)境監(jiān)督檢測中心進行水質(zhì)全分析。天寧河水、W9泉水水化學(xué)主要成分Ca2+、總陽離子、HCO3-、總陰離子、固形物、固定CO2、總硬度、總堿度、暫時硬度含量對比見圖2。

圖2 天寧河河水與W9泉水水化學(xué)主要成分含量折線圖

據(jù)圖2，天寧河河水與W9泉水水質(zhì)存在較大差異。W9泉水Ca2+、HCO3-總量遠高于天寧河河水，顯示出碳酸鹽地區(qū)巖溶水的水化學(xué)特征。

3 補給源分析

W9泉水東面為怒江及其沖積堆積平臺，且該段怒江河段水位高程609m，低于W9泉水出露高程，不可能對其補給；W9泉水南面為天寧河及其沖積堆積平臺，該面天寧河河水位高程620m左右，低于W9泉水出露高程，不可能對其補給；W9泉水西面為天寧河上游，河水高程660m左右，且流量滿足要求，有可能對其補給；W9泉水北面山體雄厚，發(fā)育斷裂帶F291，且炭酸鹽巖體覆蓋面較多，水電站地質(zhì)測繪時，該區(qū)域斷裂導(dǎo)水性強，沿怒江河岸可見多處泉水，因此可能由北面山體通過斷裂帶F291對其補給。現(xiàn)從地質(zhì)條件和泉水同位素兩個方面進行分析。

3.1 地質(zhì)環(huán)境分析

W9泉水出露處與西面天寧河之間地層為寒武系上統(tǒng)保山組第一段（∈3b1）（圖3），巖性為灰綠色、黃綠色薄至中厚層狀泥質(zhì)板巖、砂質(zhì)板巖，地層走向近于南北向，與W9泉水至西面天寧河方向近于垂直。泥質(zhì)板巖、砂質(zhì)板巖為隔水巖層，兩都間無區(qū)域性斷裂。天寧河河水無法對W9泉水補給。

圖3 W9泉水至天寧河剖面示意圖

W9泉水北面山體多為寒武系上統(tǒng)保山組地層，地層近南北走向，山體中發(fā)育區(qū)域斷開天寧斷裂（F291），斷裂走向近南北向，與地層走向近于平行。而寒武系上統(tǒng)保山組地層為炭酸鹽巖組與碎屑巖組互層，地下水無法垂直于巖層排泄于怒江，只能順層或順天寧斷裂帶（F291）向下游排泄。W9泉水出露位于天寧斷裂（F291）帶內(nèi)。斷層呈NNW向展布，斷裂斷層帶物質(zhì)為碎粉巖、碎裂巖，呈疏松狀-半疏松狀，具備導(dǎo)水的條件。且W9泉水水化學(xué)主要成分顯示出W9泉水為碳酸鹽地區(qū)巖溶水化學(xué)特征，因此可確定W9泉水補給源為W9泉水北面山體通過天寧斷裂（F291）對其補給。

3.2 同位素分析

于10月份取W9泉水、天寧河水開展了δ18O（V-SMOW）同位素檢測分析研究。檢測結(jié)果：W9泉水δ18O（V-SMOW）為-9.74‰、天寧河水δ18O（V-SMOW）為-9.57‰。根據(jù)大氣降水δ D和δ18O的高程效應(yīng)，據(jù)此可以推測W9泉水的補給區(qū)及補給高程。其計算公式如下：

式中：H—W9水補給區(qū)高程（m）；δG—W9泉水δ18O值；δp—天寧河水（地表水.大氣降水）δ18O值；K—δ18O梯度（‰/100m）；h—W9泉水取樣點高程（m）。

據(jù)于津生等人對川西及藏東地區(qū)δ18O高程效應(yīng)的研究，梯度值為-0.26‰/100m[3]，故K取-0.26‰/100m。將以上數(shù)據(jù)代入公式，計算求得W9泉水補給高程為1288m。沿天寧斷裂(F291)向北追蹤,在天寧斷裂北端區(qū)域（B區(qū)）剛好符合。B區(qū)面積約36km2，同期云南10月份月降雨量84.2mm，據(jù)此計算，該區(qū)域雨水匯積量遠大于W9泉水流量，符合W9泉水補給源條件。

4 結(jié)語

通過論證，天寧河河水不是W9泉水補給源，天寧斷裂（F291）北端區(qū)域（B區(qū)）碳酸鹽地區(qū)巖溶水為W9泉水補給源。