蔚县盆地石门峪冲洪积扇水文地质条件分析[摘要] 河北省蔚县盆地壶流河南岸的山前冲洪积扇群,经过多年的供水水
源勘察,基本查清了主要冲洪积扇的水文地质条件,并在北口冲洪积扇上建立了富胜堡水源地,同时基本确立了九宫口、松枝口冲洪积扇上的牛大人庄后备水源地,但对位于北口冲洪积扇西侧的石门峪冲洪积扇投入的水文地质工程量很少,本文拟利用现有水文地质资料,对石门峪冲洪积扇的水文地质条件进行分析,旨在指导下步的供水水源勘察工作。
[关键词]蔚县盆地冲洪积扇同期异相地下水
一、蔚县盆地自然概况
蔚县盆地地处河北省西北部与山西省接壤带上,大部分位于河北省蔚县境内,汇水面积4298km2。
蔚县盆地四周环山,中间有壶流河纵穿盆地东西,南部为蔚县南山,海拔标高+1700～+2870m,山体由不同时代的石灰岩及侏罗系地层组成,山地与盆地呈断层陡崖接触,沿山体北侧有较大的“V”字型沟谷,在沟谷出口下游形成规模不等的冲洪积扇群。
盆地北部为月山,海拔标高+1200～+1500m,山体主要由侏罗系及石灰岩组成;盆地西部为石人山,海拔标高+1600～+2420m,山体主要为太古界变质岩系及岩浆岩;盆地东部为小五台山,海拔标高+1400～+2837m,山体主要为侏罗系地层组成。
盆地内地势较平坦,为山前冲积、洪积、湖积平缓地形,海拔标高为+900～+1000m,壶流河河谷为最低点,海拔标高+877～+900m。
壶流河为本区最大的常年性河流,发源于山西省广灵县望孤村,全长125km,多年平均流量为7.88m3/s,为盆地内地表水的主要排泄通道。
蔚县盆地从地貌上构成一个大型而完整的水文地质单元。
二、蔚县盆地水文地质概况
蔚县盆地为一地堑式盆地,其周围山体最高峰构成盆地地表水分水岭边界;其外围古老不透水的变质岩及岩浆岩为盆地地下水边界,从而使蔚县盆地构成了大型而完整的水文地质单元,称壶流河单元。
盆地周围的裸露基岩山区,是地下水的主要补给区,大气降水为地下水的主要补给来源,壶流河南、北山前斜地是地下水的径流区,流向壶流河,壶流河为盆地内地下水的主要排泄通道。
由于盆地被不同时期的几条大断层围割,对整个单元的地下水补、径、排条件起着重要作用,把整个单元分为五个水文地质条件不同的块段。
Ⅰ区:蔚县南山断层(H=1300m,倾向NW)以南块段;Ⅱ区:蔚县南山断层以北、壶流河断层(H=200～300m,倾向SE)以南块段;Ⅲ区:暧泉──大湾断层(水平H=700m,倾向NE)以西,壶流河断层以北块段;Ⅳ区:松枝口──右所堡断层(H>900m,倾向SW)以东块段;Ⅴ区:壶流河断层以北、暧泉──大湾断层以东、松枝口──右所堡断层以西、阳原南山断层(H=1000m,倾向NW)以南块段。
三、石门峪冲洪积扇冲洪积物的沉积特征
在喜山运动时期,由于蔚县南山断层和阳原南山断层的作用,使南山和月山掀起,成为向南倾斜的断块山,蔚县盆地逐渐形成,使月山的古河道发生倒流,而南山由于古地形南高北低,故南山古河道继续发展,形成山前冲洪积扇的沉积,由于石门峪、北口、九宫山、松枝口等冲洪积扇共处同一地块,所以属同期形成,且各扇与蔚县湖盆的形成同期(早更新世开始),这就形成了蔚县南山山前的冲洪积相与湖相同期异相沉积,只是由于南山断层的差异运动和区内其它断层的影响而导致各冲洪积扇的发育规模不等。
由于蔚县古湖盆受构造控制,其湖盆中心在松枝口──右所堡断层与壶流河断层上盘的交接部位(即蔚县西合营镇附近),其基底最深,南山山前的冲洪积扇轴均偏向西合营镇方向也证实的这一点,由于石门峪位于北口的西侧,而古湖盆基底西高东低,故此可推断,石门峪冲洪积扇冲洪积物厚度小于北口冲洪积扇的冲洪积物厚度,但应超过300m,沉积物特征应相类似。
四、石门峪冲洪积扇的水文地质特征
1、补给区岩性特征:石门峪冲洪积扇对应的山区补给区的岩性为长城系、寒武系、奥陶系石灰岩,其中寒武系占50%左右。
2、泉水调查:灰岩山区泉水较多,但流量小于0.10l/s,在山缘出露的长城系炭岩条带上161号泉,流量为21.20l/s(1983年9月2号)为本区最大的泉点,扇区地表标高+940m以上,没有地下水出露。
3、水井调查:在冲洪积扇的上游,第四系水井单井出水量为70～110m3/h,水质为HCO3-Ca-Mg型,矿化度小于0.5g/l,水位埋深40～50m,下游单井出水量30～40m3/h,水位埋深10～40m,地下水水力坡度为2.6‰,与北口冲洪积扇相当。
4、石门峪冲洪积扇区地下水多年平均天然补给量的计算:
(1)山区侧向补给量:北口冲洪积扇山区汇水面积527km2,经地下水均衡计算,其山区侧向补给量为1.135m3/s,石门峪山区补给区的岩性、地貌特征等入渗条件与北口基本一致,故用面积比拟计算石门峪冲洪积扇的山区侧向补给量:
Q侧=×1.135=0.706(m3/s)
(2)冲洪积扇区垂直入渗补给量:
采用北口区的入渗系数(0.156)及降雨量(419.6mm),面积为34.6km2,则垂直入渗补给量为:
Q垂=0.156×419.6×10-3×34.6×106/31536000=0.72(m3/s)
总天然补给量为二者之和0.778m3/s
5、地下水的运移条件
上面计算了石门峪冲洪积扇的总天然补给量为0.778m3/s,而泉水排泄量不足0.10m3/s,地表又无常年流水河流,人工取水量有限,证明石门峪冲洪积扇地下水主要由潜流径流和排泄。
接受山区侧向补给和降水垂直补给的地下水,顺坡向北径流,潜流排泄到壶流河中。
五、结语
鉴于以上叙述,蔚县南山山前石门峪冲洪积扇地下水水资源较丰富,水质良好,是较理想的水源地远景区。
参考文献:
[1] 河北省蔚县矿区供水水源初步勘探报告[R].河北省煤田地质局水文地质队.河北地质学院水文地质教研室,1998年.。