膠東平度北部山區(qū)地下水蓄水構造與開采條件分區(qū)

代娜 鄭宇軒 陳京鵬

摘要：平度北部山區(qū)位于膠北隆起西南與膠萊盆地的西北部，屬魯東低山丘陵松散巖、碎屑巖、變質巖類為主水文地質大區(qū)，膠萊盆地和膠北低山丘陵兩個水文地質亞區(qū)。開展1∶5萬水文地質調查，綜合運用物探、水文地質鉆探、抽水試驗等工作手段，分析了研究區(qū)氣象水文、地層構造、水文地質條件，劃分了松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙水、碳酸巖類孔隙水和基巖孔隙水4種地下水類型。分別從地形地貌、地層構造、含水層巖性、補徑排條件等因素研究地下水富集規(guī)律，新發(fā)現(xiàn)東柳圈基巖裂隙水富水地段，可作為小型水源地，為城市應急供水。總結了研究區(qū)兩種蓄水構造，分別為斷裂破碎帶型和巖性接觸帶型。通過分析研究區(qū)地下水富集規(guī)律和不同蓄水構造類型地下水的補徑排特征及賦存情況，分析了地下水開采條件，為平度北部山區(qū)的找水打井提供技術支持。

關鍵詞：蓄水構造；斷裂破碎帶；巖性接觸帶；平度北部山區(qū)

中圖分類號：P641.72

文獻標識碼：A??? doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2023.07.002

引文格式：代娜，鄭宇軒，陳京鵬.膠東平度北部山區(qū)地下水蓄水構造與開采條件分區(qū)［J］.山東國土資源，2023，39（7）：7-13. DAI Na， ZHENG Yuxuan， CHEN Jingpeng. Groundwater Storage Structure and Mining Condition Zoning in the Northern Mountainous Area in Pingdu City in Jiaodong Area［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（7）：7-13.

0 引言

地下水是全球最大的可用淡水資源，是水資源的重要組成部分。與地表水相比，地下水具有水質優(yōu)、分布廣、不易污染等諸多優(yōu)點，在保障人類用水安全方面發(fā)揮著不可替代的作用。裂隙水是地下水資源的重要組成部分，受社會生產活動廣度和深度的限制［1-3］。

蓄水構造研究在我國基巖區(qū)勘查找水過程中發(fā)揮了重要作用，大量的實踐工作證明了其有效性和科學性［4］。運用蓄水構造理論，提出綜合找水技術方法，探索地下水系統(tǒng)劃分，指示地下水富集規(guī)律［5-9］。

本次通過開展1∶5萬水文地質調查，高密度電阻率法、聯(lián)合剖面法和對稱四極視電阻率測深等物探工作手段確定井位，結合水文地質鉆探、巖芯編錄、抽水試驗等工作，查明構造帶破碎、含水層結構、富水性，對研究區(qū)不同類型蓄水構造地下水富集規(guī)律進行研究，尋找相對的富水地段和小型蓄水構造，為解決當村民生活用水、灌溉用水問題提供技術支撐。

1 地質背景

1.1 氣象水文

研究區(qū)屬暖溫帶季風型大陸性氣候，空氣濕潤，四季分明。多年平均氣溫12.2℃，相對濕度73%，蒸發(fā)量為1410mm。季節(jié)性降水年內極不均勻，多年平均降水量688.2mm。區(qū)內水系的發(fā)育及分布受大澤山地形及氣候的控制和影響，河流分屬于膠萊河和大沽河水系，均為季風區(qū)雨源型山溪性河流，水流量受降雨量影響而消漲枯旺。

1.2 地質特征

研究區(qū)位于平度市北部地區(qū)，膠北隆起西南與膠萊盆地的西北部（圖1），其主要構造線方向為NWW向和NE向2組。

區(qū)內地層以早元古代荊山群、粉子山群中深變質巖系和元古代重熔花崗巖為基底，中生代河湖相碎屑和火山沉積廣泛發(fā)育。

1.3 水文地質條件

研究區(qū)屬魯東低山丘陵松散巖、碎屑巖、變質巖類為主水文地質大區(qū)，膠萊盆地和膠北低山丘陵2個水文地質亞區(qū)。

膠萊盆地水文地質亞區(qū)位于研究區(qū)西部，地質構造單元屬膠北隆起的西段，地質構造單元屬膠萊盆地西部，地貌形態(tài)為山前平原和剝蝕平原，地層主要為第四系沖積、沖洪積層和白堊系碎屑巖類及侵入巖類，由于地勢低平，有利于地下水積聚，且儲水條件較好，地下水較豐富。

膠北低山丘陵水文地質亞區(qū)位于研究區(qū)東部，地質構造單元屬膠北隆起的西段，地貌形態(tài)為低山丘陵，由北向南地勢漸低。主要由燕山期花崗巖類和古老變質巖系組成，山間河谷中有第四系堆積，該區(qū)的基巖裂隙水，由于裂隙發(fā)育深度淺，水力坡度陡，地下水交替循環(huán)強烈（表1）。

2 地下水類型

根據(jù)地下水的賦存條件，巖石的水力性質及其地下水的水力特征，結合統(tǒng)測和動態(tài)監(jiān)測等工作手段，將研究區(qū)內地下水類型主要劃分為第四系松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水和巖漿巖變質巖類裂隙水4種類型。

表1 研究區(qū)水文地質分區(qū)一覽表水文地質區(qū)水文地質亞區(qū)水文地質小區(qū)魯東低山丘陵松散巖、碎屑巖、變質巖類為主水文地質區(qū)膠萊盆地水文地質亞區(qū)北膠萊河以東山前平原第四系孔隙水小區(qū)膠北低山丘陵水文地質亞區(qū)大澤山花崗巖類裂隙水小區(qū)平度-萊西變質巖巖溶裂隙水小區(qū)山間河谷第四系孔隙水小區(qū)

2.1 松散巖類孔隙水

松散巖類孔隙水主要分布于澤河、淄陽河、白沙河等河流中下游河谷平原和大澤山西南側山前平原，透水性較強，出水量以100～500m3/d為主，單井出水量可達500～1000m3/d。

2.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

碎屑巖類孔隙裂隙水賦存在白堊系萊陽群砂頁巖及王氏群砂巖、礫巖的風化裂隙中，厚度在45m左右，透水性、富水性不均，單井出水量一般小于100m3/d，局部水量可達500m3/d以上。

2.3 碳酸鹽巖巖溶裂隙水

碳酸鹽巖巖溶裂隙水主要賦存于荊山群野頭組二段和粉子山群張格莊組三段大理巖中，裂隙較發(fā)育，深度一般在100m以內，單井出水量大于500m3/d，最大超過1000m3/d。

2.4 巖漿巖變質巖類裂隙水

巖漿巖變質巖類裂隙水主要賦存于荊山群和粉子山群的變質巖、各期巖漿巖及青山群火山巖的風化破碎帶和構造破碎帶中，分為層狀巖類裂隙水、塊狀巖類裂隙水和噴出巖類孔洞裂隙水3個亞類，富水性弱，單井涌水量一般小于100m3/d，局部可大于100m3/d［17-19］。

3 蓄水構造類型

地下水富集地段須具備良好的匯水條件、充足的儲水空間及地下水的運移通道、隔水巖層或巖體構成的隔水邊界［10-11］。蓄水構造是一個有地質體結構的，具有供給排水、蓄積地下水的空隙系統(tǒng)，是地下水形成、運移、蓄存的場所。通過本次研究，總結了研究區(qū)兩種蓄水構造類型，分別為斷裂型蓄水構造、接觸帶型蓄水構造［12-15］。

3.1 斷裂型蓄水構造

斷裂型蓄水構造是巖漿巖與變質巖缺水地區(qū)找水定井中最常見的一類蓄水構造，對于不同透水性質的巖石，具有不同富水意義，包括斷裂導水型及阻水型蓄水構造。其富水帶水量的大小主要取決于斷裂的力學性質、規(guī)模、巖石含水性及地下水補給條件等［16-19］。

例如平度市北柳圈和東柳圈的ZK14孔為一典型的脆性斷裂型蓄水構造鉆孔，地表巖性主要為新生界第四系沖積平原相含礫砂質黃土，區(qū)內地質構造有峰山埠—大金埠倒轉向斜，北柳圈復向斜（圖2）。根據(jù)巖芯編錄及物探解譯結果，斷層破碎帶發(fā)育深度在70～90m以下，其破碎帶的裂隙形成了蓄水空間，斷裂兩盤的巖石為含石墨斜長片麻巖，構成了相對隔水的邊界，地下水自北部向南過程中，沿斷裂方向在鉆孔與斷裂破碎交匯處匯集，形成良好的蓄水構造。ZK14鉆孔井深100.80m，靜水位埋深11.45m，孔口標高71.30m，非穩(wěn)定流抽水時水位降深8.64m，單井涌水量590.4m3/d。

根據(jù)本次調查機民井和抽水試驗情況，結合含水層巖性和埋藏分布特征，圈定小河子村北，東柳圈村地區(qū)，為富水地段，總面積0.7km2。按富水性分級為豐富。小河子東莊-北柳圈村富水地段在互不干擾的情況下可布設5眼供水井，可解決約1.6萬人日常用水，該富水地段可以作為小型水源地，為城市應急供水。

3.2 接觸帶型蓄水構造

接觸帶型蓄水構造，指巖漿巖、變質巖體和圍巖之間所形成的蓄水構造。不同期次巖漿巖變質巖或巖墻、巖脈及其與圍巖接觸帶附近存在除圍巖原有的各種裂隙外，還有后期侵入體形成的成巖裂隙和巖體間相互擠壓作用下產生于圍巖中的腫脹裂隙。當接觸帶垂直或斜交地下水流向時，在接觸帶部位形成條帶狀地下水富集帶。

例如平度市大澤山鎮(zhèn)南部棣家疃村西的ZK11孔為一典型的巖性接觸帶型蓄水構造鉆孔，地貌為中北部構造剝蝕的低山丘陵區(qū)，地面標高在60～116m之間，地勢東高西低，地面坡降0.2%～5.6%（圖3），位于斜長角閃巖與荊山群大理巖巖性接觸帶地區(qū)，上部20m為第四系砂質黏土，下部為兩種接觸帶，特別在60m處兩種巖性接觸地段，巖芯破碎發(fā)育，兩種巖性裂隙不發(fā)育區(qū)為不透水巖層，可以形成良好的隔水阻體。地下水由東北向西南徑流，在巖性接觸帶破碎發(fā)育處匯集，形成蓄水構造。根據(jù)抽水試驗結果，降深12.05m，單井涌水量為734.4m3/d，為典型的巖性接觸帶型蓄水構造。

4 地下水開采條件

地下水的開采條件主要受水文地質條件影響，根據(jù)地形地貌、含水層巖性、厚度、地下水埋深條件、富水性等，將區(qū)內孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水和基巖裂隙水的開采條件劃分為開采條件好區(qū)、開采條件較好區(qū)、開采條件中等區(qū)、開采條件較差區(qū)和開采條件差區(qū)（圖4）。

4.1 松散巖類孔隙水

根據(jù)含水層巖性、厚度、埋藏深度、富水性等水文地質條件，劃分為開采條件好區(qū)、開采條件較好區(qū)、開采條件中等區(qū)和開采條件較差區(qū)。

（1）開采條件好區(qū)

主要分布在淄陽水庫下游、澤河南部處于河道的中游主流帶。該區(qū)地形平坦，含水層埋藏淺，巖性以中粗砂、砂礫石為主，厚度一般大于4m，狀分布。由于開采條件好，周邊地下水開采強烈，水位埋深在4～8m，單井涌水量＞500m3/d。區(qū)內適宜普通砂管井、鐵管井，分散或集中開采，成井深度20m左右。普通砂管井、鐵管井成井設備宜采用SPJ-150磨盤鉆。為節(jié)省費用，家庭用水可人力施工深度小于20m的小口徑真空井。開采提水設備宜選用潛水泵或離心泵。

（2）開采條件較好區(qū)

分布在淄陽河下游，開采條件好區(qū)的兩側。區(qū)內地形較平坦，含水層埋100～500m3/d。區(qū)內適宜普通砂管井、鐵管井或小口徑真空井，分散開采，成井深度15～20m。普通砂管井、鐵管井成井設備宜采用SPJ-150磨盤鉆。為節(jié)省費用，家庭用水可人力施工深度小于20m的小口徑真空井。開采提水設備宜選用潛水泵或離心泵。

（3）開采條件中等區(qū)

主要分布丘陵山前地區(qū)，地形呈微傾斜狀，第四系相對薄，一般小于5m。含水層主要為細砂和含礫粉土，厚度小于4m，水位埋深2～4m，富水性弱，單井涌水量一般50～100m3/d。適合建分散型的開采井布局，以小口徑的民井開采，作為平時的農村生活用水。在溝谷低洼地帶，可開挖大口井用于農業(yè)灌溉。

4.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

碎屑巖類孔隙裂隙水賦存在白堊系萊陽群砂頁巖及王氏群砂巖、礫巖的風化裂隙中，厚度在45m左右，透水性、富水性不均，單井出水量一般小于100m3/d，局部水量可達500m3/d以上。

（1）開采條件較好區(qū)

分布在長樂圖幅西南角，龍灣莊以西，含水巖組為白堊系含水巖組為早白堊世青山組安山巖、粗安巖等，具不均勻的氣孔構造，裂隙不發(fā)育且多被泥質填充，風化帶深度約25m，但臨近澤河，單井涌水量多在100～500m3/d。部分大于500m3/d。區(qū)內適宜普通鐵管井，風化裂隙水，成井深度50～100m。設備宜采用SPJ-300磨盤鉆。開采提水設備宜選用潛水泵。

（2）開采條件較差區(qū)

分布在店子鎮(zhèn)以西，圖幅西部，含水巖組為白堊系萊陽群砂頁巖及王氏群砂巖、礫巖，風化帶厚度一般在45m左右，屬孔隙裂隙水，由于其孔隙和裂隙均不發(fā)育，透水性、富水性均很弱，單井出水量一般小于100m3/d。地下水位隨地形起伏而變化，年變幅2～2.5m。水化學類型為重碳酸硫酸鹽型，礦化度小于0.5g/L。區(qū)內適宜普通鐵管井，分散開采構造、接觸帶裂隙水，成井深度80～120m。成井設備宜采用SPJ-300磨盤鉆。開采提水設備宜選用潛水泵。

4.3 碳酸鹽巖巖溶裂隙水

碳酸鹽巖巖溶裂隙水主要賦存于荊山群野頭組二段和粉子山群張格莊組三段大理巖中，裂隙較發(fā)育，深度一般在100m以內，單井出水量大于500m3/d，最大超過1000m3/d。

（1）開采條件好區(qū)

分布在長樂幅大澤山鎮(zhèn)棣家疃以西小片區(qū)域，上覆第四系厚度約1～5m，下覆巖性為荊山群野頭組定國寺段透輝大理巖、蛇紋大理巖，裂隙巖溶發(fā)育，發(fā)育深度20～60m，其中20～30m段發(fā)育強烈，地下水富水性強，單井涌水量多在100～1000m3/d。區(qū)內適宜普通鐵管井，集中開采，成井深度30～120m。成井設備宜采用SPJ-300磨盤鉆。開采提水設備宜選用潛水泵。

（2）開采條件較好區(qū)

分布在長樂圖幅西北部澀埠村、祝溝幅東南兩目地區(qū)一帶，這些地區(qū)巖性多以變質巖夾碳酸鹽巖為主，地下水富水性弱，單井涌水量多小于100～500m3/d，在巖溶破碎及斷裂發(fā)育處，部分單井涌水量＞500m3/d。區(qū)內適宜普通鐵管井，分散開采，成井深度小于100m。成井設備宜采用SPJ-300磨盤鉆。開采提水設備宜選用潛水泵。

（3）開采條件差區(qū)

分布在長樂圖幅西北角，在開采條件較好區(qū)的西側，主要含水層為巨屯組大理巖，裂隙較不發(fā)育，且由于周邊金礦開采等原因，地下水位下降，水量多少于100m3/d。

4.4 基巖裂隙水

基巖裂隙水主要賦存于荊山群和粉子山群的變質巖、各期巖漿巖及青山群火山巖的風化破碎帶和構造破碎帶中，分為層狀巖類裂隙水、塊狀巖類裂隙水和噴出巖類孔洞裂隙水3個亞類，富水性弱，單井涌水量一般小于100m3/d，局部可大于100m3/d。

主要分布在研究區(qū)的中部，屬低山丘陵區(qū)，地形起伏大，開采條件差，巖性主要為晉寧期玲瓏超單元郭家店單元弱片麻中粒二長花崗巖，巖石致密堅硬，裂隙不發(fā)育，富水性差，單井涌水量小于100m3/d，在巖脈穿插、構造破碎帶及地層巖性接觸帶上，部分井孔的單井涌水量大于100m3/d。區(qū)內適宜大口井，分散開采風化裂隙水，成井深度小于10m。在局部富水地塊可施工普通鐵管井，成井深度120～200m。成井設備宜采用XY-200潛孔錘鉆。開采提水設備宜選用潛水泵。

5 結論和建議

探索平度北部山區(qū)地下水富集規(guī)律，總結蓄水結構，提出地下水開采條件，對平度北部山區(qū)的找水打井具有較好的指導意義，從而保障人們生產生活用水安全。

（1）研究區(qū)位于平度北部山區(qū)，屬低山丘陵區(qū)。地表多被第四系覆蓋，根據(jù)地下水賦存介質、水理性質及水力特征，研究區(qū)地下水類型主要劃分為第四系松散巖類孔隙含水巖組、碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組、碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組和巖漿巖變質巖類裂隙含水巖組4種類型。

（2）綜合研究區(qū)地形地貌、地層巖性與地質構造、含水層巖性和補徑排情況等因素，研究基巖裂隙水富集規(guī)律，圈定基巖富水地段1處，可解決約1.6萬人日常用水，為城市應急供水。

（3）通過分析各含水層的補徑排條件，阻水、導水斷裂及巖體可溶性研究，總結了該地區(qū)兩種蓄水構造類型，分別為斷裂破碎帶型蓄水構造和巖性接觸帶型蓄水構造。

（4）根據(jù)含水層巖性、厚度、埋藏深度、富水性等水文地質條件，劃分為開采條件好區(qū)、開采條件較好區(qū)、開采條件中等區(qū)和開采條件較差區(qū)。

（5）建議建立水文地質空間數(shù)據(jù)庫，為國土資源開發(fā)、城鎮(zhèn)規(guī)劃和地質環(huán)境保護提供基礎地質資料。

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Groundwater Storage Structure and Mining Condition Zoning in the Northern Mountainous Area in Pingdu City in Jiaodong Area

DAI Na，ZHENG Yuxuan，CHEN Jingpeng

（No.2 Hydrogeology and Engineering Geology Brigade of Shandong Provincial Bureauof Geology and Mineral Resources（Lubei Geo-engineering Exploration Institute）， Shandong Dezhou 253072， China）

Abstract： The mountainous area in northern Pingdu city is located in the southwest of Jiaodong uplift and the northwest of the western Jiaolai basin. It is a hydrogeological area dominated by loose rocks， clastic rocks and metamorphic rocks in the low hills in Ludong area， Jiaolai basin and the low mountains and hills of northern Jiaolai basin. Hydrogeological survey with the scale of 1∶50000 has carried out， and meteorological and hydrogeological conditions， stratigraphic structures and hydrogeological conditions in the study area have been analyzed by means of geophysical prospecting， hydrogeological drilling and pumping tests. Four types of groundwater have been classified， which are pore water of loose rock， pore water of clastic rock， pore water of carbonate rock and pore water of bedrock. Based on the study of groundwater enrichment law from the aspects of topography， structure， aquifer lithology， recharge and drainage conditions， a new fissure-water-rich section of bedrock-fissure-water-rich section of Dongliuquan area has been discovered. It can be used as a small water source for urban emergency water supply. Two types of water storage structures in the study area have been summarized， which are fracture zone type and lithologic contact zone type respectively. Based on the analysis of groundwater enrichment law and the characteristics and occurrence of recharge discharge of groundwater in different water storage structure types in the study area， the groundwater exploitation conditions have been summarized. It has a good guiding significance for water search and well drilling in the mountainous area in northern Pingdu city.

Key words：Water storage structure; fault fracture zone; lithological contact zone; northern mountainous areas in Pingdu city

收稿日期：2023-02-04；

修訂日期：2023-03-31；

編輯：曹麗麗

基金項目：山東省自然資源廳地質勘查項目：山東省1∶5萬區(qū)域水文地質調查（長樂、祝溝幅），魯勘字〔2020〕50號

作者簡介：代娜（1982—），女，遼寧鐵嶺人，工程師，主要從事水工環(huán)地質、測繪等研究工作；E-mail：165129915@qq.com

通訊作者：陳京鵬（1991—），男，河北臨城人，工程師，主要從事水工環(huán)工作；E-mail：514963233@qq.com