某拟定水电站厂房W9泉水补给源分析

杨文杰 胡 义 沈明权 周新开

长江岩土工程总公司（武汉）地质公司，湖北武汉 430010

1 地质概况

研究区属中山峡谷地貌，W9泉水东侧为冲积平台及怒江，冲积平台宽约180m，地形较缓，地形坡度约11°。怒江该河段为一河弯段，河水自EN向SW流，经天宁河汇入口后，转向S，W9泉水附近怒江河段水位高程609m。W9泉水北为怒江河谷右岸岸坡，山体雄厚，山势较陡，地形坡度一般40～43°，局部坡度约60～65°。W9泉水西为天宁河冲积堆积平台，地形平缓，地形坡度小于10°。平台后缘山坡地形稍陡，地形坡度约30～40°。W9泉水南为天宁河冲积堆积平台，地形坡度10～20°。天宁河从W9泉水南200m经过（见图1）。天宁河至西向东流，于W9泉水附近汇入怒江，W9泉水附近天宁河河段河床高程610～660m。

图1 W9泉水附近区域构造简图

研究区出露基岩地层由老至新主要分布有寒武系公养河组（∈gn2）、寒武系上统保山组（∈3b）、奥陶系下统岩箐组（O1y）、志留系中统仁种桥组（S2r）、泥盆系下统（D1）、三叠系中统河湾街组（T2h）、株罗系中统勐嘎组（J2m）（见图2），其中公养河组（∈gn2）长石石英砂岩、保山组（∈3b）泥质板岩、岩箐组（O1y）泥岩、仁种桥组（S2r）页岩、勐嘎组（J2m）泥岩为碎屑岩区；保山组（∈3b）灰岩、泥盆系下统（D1）白云岩为炭酸盐岩溶区。

研究区处于怒江东支断裂带（F9-2）的两个主要断裂营盘山断裂（F225）和天宁断裂（F291）之间，与区域断裂同方向的断裂较发育，规模较大者有新寨断裂（F222）、铁匠地断裂（F223）、三锅山断裂（F224）。断裂带均为近南北向，破碎带宽度50～100m。研究区地层走向近南北向，岩层倾角28～58°。

W9泉水附近出露基岩地层为下古生界寒武系上统保山组第一段（∈3b1）及保山组第二段（∈3b2）。保山组第一段岩性为板岩夹砂岩及少量灰岩；保山组第二段岩性为灰岩夹薄层板岩、砂岩。

W9泉水附近发育有天宁断裂(F291)，天宁断裂断层带(F291)延伸呈舒缓波状，延伸约1.3km，断层东盘为保山组第二段、第三段灰岩，断层西盘为保山组第一段页岩。构造岩为浅褐黄色角砾岩、碎块岩，少量为碎裂岩，同向微裂隙发育，局部柔皱明显。该区沿怒江河岸泉水露头表明，该区断裂具有导水性。

2 水化学特征

分别取天宁河河水、W9泉水样本送国土资源部岩溶地质资源环境监督检测中心进行水质全分析。天宁河水、W9泉水水化学主要成分Ca2+、总阳离子、HCO3-、总阴离子、固形物、固定CO2、总硬度、总碱度、暂时硬度含量对比见图2。

图2 天宁河河水与W9泉水水化学主要成分含量折线图

据图2，天宁河河水与W9泉水水质存在较大差异。W9泉水Ca2+、HCO3-总量远高于天宁河河水，显示出碳酸盐地区岩溶水的水化学特征。

3 补给源分析

W9泉水东面为怒江及其冲积堆积平台，且该段怒江河段水位高程609m，低于W9泉水出露高程，不可能对其补给；W9泉水南面为天宁河及其冲积堆积平台，该面天宁河河水位高程620m左右，低于W9泉水出露高程，不可能对其补给；W9泉水西面为天宁河上游，河水高程660m左右，且流量满足要求，有可能对其补给；W9泉水北面山体雄厚，发育断裂带F291，且炭酸盐岩体覆盖面较多，水电站地质测绘时，该区域断裂导水性强，沿怒江河岸可见多处泉水，因此可能由北面山体通过断裂带F291对其补给。现从地质条件和泉水同位素两个方面进行分析。

3.1 地质环境分析

W9泉水出露处与西面天宁河之间地层为寒武系上统保山组第一段（∈3b1）（图3），岩性为灰绿色、黄绿色薄至中厚层状泥质板岩、砂质板岩，地层走向近于南北向，与W9泉水至西面天宁河方向近于垂直。泥质板岩、砂质板岩为隔水岩层，两都间无区域性断裂。天宁河河水无法对W9泉水补给。

图3 W9泉水至天宁河剖面示意图

W9泉水北面山体多为寒武系上统保山组地层，地层近南北走向，山体中发育区域断开天宁断裂（F291），断裂走向近南北向，与地层走向近于平行。而寒武系上统保山组地层为炭酸盐岩组与碎屑岩组互层，地下水无法垂直于岩层排泄于怒江，只能顺层或顺天宁断裂带（F291）向下游排泄。W9泉水出露位于天宁断裂（F291）带内。断层呈NNW向展布，断裂断层带物质为碎粉岩、碎裂岩，呈疏松状-半疏松状，具备导水的条件。且W9泉水水化学主要成分显示出W9泉水为碳酸盐地区岩溶水化学特征，因此可确定W9泉水补给源为W9泉水北面山体通过天宁断裂（F291）对其补给。

3.2 同位素分析

于10月份取W9泉水、天宁河水开展了δ18O（V-SMOW）同位素检测分析研究。检测结果：W9泉水δ18O（V-SMOW）为-9.74‰、天宁河水δ18O（V-SMOW）为-9.57‰。根据大气降水δ D和δ18O的高程效应，据此可以推测W9泉水的补给区及补给高程。其计算公式如下：

式中：H—W9水补给区高程（m）；δG—W9泉水δ18O值；δp—天宁河水（地表水.大气降水）δ18O值；K—δ18O梯度（‰/100m）；h—W9泉水取样点高程（m）。

据于津生等人对川西及藏东地区δ18O高程效应的研究，梯度值为-0.26‰/100m[3]，故K取-0.26‰/100m。将以上数据代入公式，计算求得W9泉水补给高程为1288m。沿天宁断裂(F291)向北追踪,在天宁断裂北端区域（B区）刚好符合。B区面积约36km2，同期云南10月份月降雨量84.2mm，据此计算，该区域雨水汇积量远大于W9泉水流量，符合W9泉水补给源条件。

4 结语

通过论证，天宁河河水不是W9泉水补给源，天宁断裂（F291）北端区域（B区）碳酸盐地区岩溶水为W9泉水补给源。