严维德 张丰雄 彭 亮 唐保春 张盛生 王 斌
（青海省水文地质工程地质环境地质调查院 青海省水文地质及地热地质重点实验室，青海 西宁 810008）
【摘 要】青石坡位于青海省湟中县南部山区、拉鸡山北麓甘河地区，甘河工业园区为省级经济开发区，随着甘河工业园区企业规模的不断扩大，园区供水需求矛盾日趋严重，缺水问题更为突出。通过简要阐述基岩裂隙水的控制因素，分析基岩裂隙水的赋存规律，对其形成机理与富水性的进一步研究从一定程度上夯实了在基岩地区有效开展找水工作的理论依据，同时对当地基岩裂隙水资源开发利用有着重要的指导意义。
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关键词 青石坡地区；基岩裂隙水；碳酸盐岩；富水性
※基金项目：青海省科技应用基础研究计划项目“青海省东部城市群水文地质研究”(2012-Z-742)。
作者简介：严维德（1965—），男，汉族，青海西宁人，本科，青海省自然学科带头人，教授级高工。
0 引言
青石坡地区位处西宁盆地西南缘拉鸡山北麓山区。总体地势由南高北低，南侧拉鸡山山脉西段为侵蚀构造中、高山区，山势陡峻，群峰林立；中部发育树枝状水系，由西南向东转最终汇集于青石坡地区，形成甘河河谷。分布于甘河河谷两侧的山体，海拔3500~4200m，相对高差300~500m，山体陡峭，岩性由白云岩、结晶灰岩、千枚岩及泥质结晶灰岩组成，表层风化强烈，溶洞较发育。坡体表层一般风化较强烈，残坡积物沿坡脚呈裙状分布。在甘河河谷两侧山区岩溶地貌发育，岩溶分布特征受地层岩性、地质构造和水动力条件等限制，一般发育有溶洞、溶隙和溶槽，岩溶槽主要分布于断裂附近，特别是青石坡两侧山体，其展布方向与断裂方向一致。由于受构造运动，以及水文网的强烈侵蚀，山体较为破碎，岩体节理、裂隙发育。
区内为高而宽厚的山体，受地质构造的控制及水文网的强烈切割，显得支离破碎，致使地表及地下水径流迅速、交替剧烈、排泄畅通，地下水埋藏条件十分复杂，富水性强弱极不均一，构成地表水及地下水径流的起点。山区分布的碳酸盐岩可溶性较大，由于地下水在循环径流过程中长期溶蚀、溶滤作用，溶沟、溶隙、溶孔、溶洞等岩溶现象比较发育，为岩溶裂隙水的赋存创造了良好的条件。在碳酸盐岩分布区，构造、岩溶发育地段通常也是富水性强的地段，岩溶裂隙泉具有极好的水质和较大的水量。基岩山区也是流域内地下水的主要补给区。
1 基岩裂隙水形成机理
1.1 地下水形成特征
区内地下水主要类型为碳酸盐岩裂隙岩溶水，赋存于灰岩溶隙、裂隙中。裂隙岩溶水含水层分布广泛，岩性主要为克素尔组、湟源群青石坡组、花石山群北门峡组白云岩、结晶灰岩，含水层厚度大于300m，岩石硬脆，破碎，溶沟、溶隙、溶孔、溶洞等岩溶现象发育，且岩溶溶隙、裂隙分布极不均匀，地下水的径流通道复杂，根据资料显示，各个钻孔的岩溶的发育程度不一，反映了岩溶裂隙分布的不均匀性质岩溶分布极不均匀，岩溶溶隙的通道复杂。由于灰岩的溶隙和裂隙相对不发育和岩溶裂隙水的不均匀性，从W1-W1′物探剖面解译推断来看，在甘河河谷西部，岩溶300以浅岩溶较发育，300~700m为岩溶水强径流带，由此可见，地下水的径流通道规律复杂。
在拉鸡山西段分布的碳酸盐岩层在地史演变过程中，发育形成的众多溶沟、溶槽、溶孔（洞）及构造裂隙为岩溶裂隙水的运移储存创造了良好的空间条件。区内祼露型岩溶裂隙水主要赋存于岩溶溶洞、溶隙和断裂带中，其空间分布不均匀。
1.2 构造控制特征
青石坡地区位处西宁盆地西南缘拉鸡山高角度逆冲断隆地带。在大地构造位置上处于祁连褶皱系的拉鸡山优地槽带，拉鸡山隆起带北麓，花石山复向斜东端，系由湟源群青石坡组和花石山群克素尔组、北门峡组组成。花石山复向斜由于后期断层破坏成西窄东宽之带状分布，复向斜主要由青石坡向斜、花石山同斜向斜及其间的背斜组成，次级背、向斜轴线呈波状。上述褶皱轴面均向南倾斜，且倾角愈往南愈大，而褶皱亦渐趋正常；褶皱脊线总体向西或西北倾伏，往东有封闭趋势，褶皱轴线向东收敛，向北西撒开（图1）。
在区域上受拉鸡山南侧主干断裂的控制，拉鸡山北麓深大断裂由数条大小不一，平行排列的断裂组成，为压扭性断裂，呈NW—NWW向展布。勘查区发育有压扭性高角度逆冲断层（F1、F2），北东向次级的正断层（F3、F4）。可以看出，区内F1为阻水断层，F3、F4为导水断层，F2为阻水断层。区内储水构造严格受断裂所控制，最终排泄于青石坡河谷区。整体而言，拉鸡山西段北麓中上部地段的基岩山区接受大气降水的补给，构成了地表与地下径流的起点。在中段受透水性差的F1压性断裂相隔，形成了一道相对阻水屏障，由此上游的地下水借助于横切山体的沟谷，次级张性断层及其破碎带向下游青石坡方向排泄。
从物探解译成果来看，W1-W1’剖面显示在剖面西侧（图2），基底面起伏不大，相对平缓且埋深浅，埋深约70m，东侧出山口青石坡村与朱家庄之间推断为断层，其断层性质为西侧山体隆升,东侧盆地下降的山前正断层,断层控制着古近系的展布厚度，致使断层西侧古近系残留厚度较东侧薄,仅900m。基底埋深也是东深（600～1950m）西浅（10～100m）。可以看出，该断层对区内地下水深部径流有一定的阻流形式。
1.3 地下水的补给、径流、排泄特征
在青石坡地区南部山区碳酸盐岩岩溶裂隙水主要接受大气降水和冰雪融水补给，地下水沿基岩裂隙、岩溶溶隙方向流动，当遇到横向裂隙或断裂阻挡时，则汇于张性、张扭性断裂破碎带或影响带的裂隙、空隙中，而后顺着山势，多以下降泉的形式向附近沟谷排泄。区内岩溶裂隙水的赋存及分布受断裂构造控制较明显，从拉鸡山西段北麓中上部地段的基岩山区接受大气降水的补给，构成了地表与地下径流的起点，地下水潜流方向总体由西南向东北方向运移。至骆驼槽附近受到透水性差的F1压性断裂阻隔，形成了一道阻水屏障，由此上游地下水借助横切山体的沟谷，并伴随发育F3、F4次级张性断裂，地下水继续沿沟谷、次级张性断裂及其破碎带向下游方向排泄，由于青石坡沟谷北侧山体的隆起，地下水一部分以泉的排泄于河谷，一部分以侧向补给方式补给甘河河谷区地下水。而在钻孔勘查过程中单独对岩溶裂隙水的抽水试验中，岩溶裂隙的水位高于孔隙水水位，说明区内也存在岩溶裂隙水对孔隙水存在补给作用。
区内碳酸盐岩类岩溶裂隙水的径流相对复杂，受含水层的不均质性及岩溶溶隙、裂隙的不均匀发育，地下水径流通道错综复杂，已有资料显示部分地区岩溶裂隙通道相对不发育，岩溶裂隙水径流相对较弱，而另一部分地区岩溶裂隙发育，岩溶裂隙水径流相对强。从物探解译成果来看，W1-W1’剖面显示甘河东侧出山口东侧出山口青石坡村与朱家庄之间推断为断层,其断层性质为西侧山体隆升,东侧盆地下降的山前正断层,古近系泥岩明显对地下水形成阻水，形成一个天然跌水屏障。总体来说，区内地下水径流条件复杂。
据前人资料，在沟脑地区，裂隙岩溶泉水较发育，一般位于山坡坡腰和沟脑，且局部地区呈片状泄出，而至中游地区，裂隙岩溶泉一般发育，泉水流量小于1L/s。至青石坡沟谷两侧，则为岩溶地貌最为发育地带，山顶溶槽、溶沟、溶洞随处可见，洞内潮湿，可见水蚀痕迹，均为古岩溶地貌，受构造抬升作用，现今都高于侵蚀基准面。岩溶裂隙水一般以泉呈线状流出，如南佛山山腰一处悬挂泉，泉口标高3150m，调查瞬时流量0.033L/s，被当地人奉为“神水泉”（图3）。
图3 “神水泉”（Q2）水文地质剖面图
青石坡地下水水质主要为Ⅱ类水，水化学类型以HCO3—Ca，HCO3—Ca·Mg型水为主，矿化度0.32～0.45g/L。各项指标都符合供水水源地水质标准。
2 地下水富水性分析
2.1 富水性分级
为了便于统一评价区内含水层的富水性，将钻孔涌水量统一换算成10吋口径5m降深时的涌水量（以下称“单井计算涌水量”），由于钻孔中上部和下部口径不相同（上部550mm，下部450mm），口径统一按450mm进行换算。
１）降深换算公式：
Q=■
２）口径换算公式
Q2=Q1■
式中：Q——统一降深、统一口径的钻孔涌水量(m3/d)；
Q1——原钻孔抽水时的涌水量(m3/d)；
Q2——统一口径的涌水量(m3/d)；
S1——与Q1相应的水位降深(m)；
S2——换算的统一水位降深(m)，统一换算成5m；
D1——钻孔原口径(m)；
D2——换算的钻孔口径(m)，统一换算成10吋；
H——含水层厚度(m)。
根据单井计算涌水量，其富水性可分为三级：
１）水量极丰富的：单井计算涌水量大于5000m3/d；
２）水量丰富的：单井计算涌水量3000～5000m3/d；
３）水量中等－贫乏的：单井计算涌水量小于3000m3/d。
2.2 富水性分区
１）水量极丰富地段
分布于甘沟出山口青石坡河谷中心地带，呈条带状东西向分布，含水层为全新统卵砾石层和蓟县系花石山群克素尔组白云质灰岩，含水层厚度大于300m，上部孔隙水含水层的调节能力强，下部岩溶裂隙水富水性具有不均匀性，混合水水位埋深2.79～4.74m，渗透系数27.99～154.55m/d，单井计算涌水量5782.5～18366m3/d。
２）水量丰富地段
分布于甘沟河谷区中心两侧，顺河谷呈条带状分布，含水层为全新统卵砾石层和蓟县系花石山群克素尔组白云质灰岩，孔隙水含水层厚度一般10～40m，岩溶裂隙水含水层厚度大于228m，混合水水位埋深一般5～10m。单井计算涌水量一般3000～5000m3/d。
３）水量中等—贫乏地段
分布于甘沟宽沟谷地带及河谷边缘地带，含水层为为全新统卵砾石层和蓟县系花石山群克素尔组白云质灰岩，孔隙水含水层厚度不均匀，一般5～20m，岩溶裂隙水含水层厚度大于228m。混合水水位埋深一般大于3m，单井计算涌水量一般小于3000m3/d。
3 结论
青石坡基岩地区地下水类型主要为碳酸盐岩类岩溶裂隙水，主要接受大气降水和冰雪融化补给，地下水主要赋存于灰岩溶隙、裂隙中，且岩溶溶隙、裂隙分布极不均匀，其空间分布不均匀，储水空间和径流通道与断裂构造关系密切，地下水径流通道复杂，其水文地质条件复杂。
据已有资料显示，本区存在有水量丰富和较好水质的基岩裂隙水，为了缓解本地区生产生活需水矛盾，应在该地区开展多种有效方法的找水工作，进一步掌握和查明区内基岩裂隙水的水文地质条件，为开发利用提供可靠的理论依据。
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［责任编辑：邓丽丽］