我國是世界上黃土最發育的國家之一。在我國的甘肅省東部,黃土的厚度達到200米以上,堪稱世界之冠。
這里所說的黃土,包括下更新統淡紅土、中更新統老黃土和上更新統黃土。在我國,黃土主要分布在甘肅、陜西、山西、河北、河南、山東以及內蒙和北京等一些省、市、自治區。
黃土以粉土顆粒為主,富含鈣質,具有大孔性及垂直裂隙,往往夾有古土壤及鈣質結核層。由于黃土以粉土顆粒為主且具有垂直裂隙,所以黃土在垂直方向上滲透的能力很強,地下水水位往往埋藏較深。
在黃土分布地區尋找地下水源,主要有以下九點經驗。
1.尋找鈣質結核層頂托的上層滯水
老黃土中常常夾有鈣質結核層。分布面積比較廣、厚度比較大的結核層是相對的隔水層,尤其是結核層上面有致密的古土壤層埋藏的地方,隔水的作用更為顯著,在結核層的上面可以保留少量的上層滯水。
這種上層滯水,水位埋藏較淺,但水量有限,隨季節變化而變化,一般只能滿足幾戶到十幾戶人家人畜用水的需要。
如山西省襄汾縣鄧家山,附近黃土塬梁潛水水位埋深50-170米,而鄧家山水井上層滯水水位埋深只有19米,該井可以滿足鄧家山生產隊65日人、18頭大牲畜的用水需要。
在尋找這種地下水的時候,可以沿著黃土的溝谷進行觀察,如果在鈣質結核層上有季節性地下水出露,則那一層上面可能保存有上層滯水。
2.尋找滑坡體的溢出帶
黃土分布地區,由于地表水沿溝谷切割、沖刷,往往形成許多大型的滑坡?;⌒蔚幕旅?,由于土體的滑動,錯斷了原來土層中的垂直裂隙,構成了一個相對的隔水層?;麦w松散,透水性強,降水滲入滑坡體,沿弧形傾斜的滑坡面集聚到滑坡的前緣,溢出成泉(圖86)。
這種滑坡前緣溢出的地下水,水量與滑坡的面積大小有關,一般出水量有限,枯水期水量在1立方米/晝夜左右,只能供給幾戶到幾十戶人家人畜用水。
如山西省五臺縣田家崗,老黃土層中有一處滑坡,滑坡體面積0.01平方公里,雨季滑坡前緣出水8立方米晝夜,早季1-2立方米/晝夜。
3,尋找黃土中的孔隙水
在河流切割不深,附近潛水位比較高的情況下,黃土層中賦存有孔隙水;在中更新統老黃土和下更新統淡紅土中,除孔隙水以外,還可能有裂隙水存在。這些地下水的水量隨補給條件的不同,差別很大。
山西省五臺縣上西生產隊,在二級階地上更新統黃土中施工一眼大口井,井徑3米,井深8米,水位埋深5.7米。井下全部為黃類亞砂土,未見砂層,出水量40立方米/晝夜(圖87)。
董志塬是甘肅省東部最大的一個黃十塬,面積828平方公里,切割深度200-300米,河溝深嵌于基巖之中,黃土的總厚度約200米。
董志塬塬區的潛水乃是中更新統晚期沉積的亞砂土、古土壤、破石層中的孔隙裂隙水,而以中更新統早期沉積的致密的亞粘土為其底板。潛水受大氣降水滲入的補給,就近排向附近溝谷。潛水水位埋深自塬心向周邊逐漸加深,一般是25--70米。含水層厚度自塬心向周邊逐漸減薄,一般厚10一70米(圖88)
在董志塬塬區,適合鉆口徑較大的管井。已施工的管井,一般井徑1.0-15米,井深80-130米,單井出水量300-1000立方米/晝夜。如慶陽縣肖金附近的一眼管井,井深92.8米,井徑0.95-1.2米,水位埋深28.43米,抽水水位降深30.83米,出水量760立方米/晝夜。
4.尋找黃土塬上的凹地
在渭河和汾河的下游,有高出河面100-300米的黃土高階地,階地表面平坦,一般稱之為塬。黃土塬上的凹地,潛水水位埋藏比較淺,地下水比較豐富,水量比周圍塬面一般大5-10倍以上。
凹地的成因有三種,一是洪積扇前緣的叫地;二是地表水侵蝕的凹地;三是受基底新地質構造運動控制的世地:它們多呈條帶狀分布,封閉或半封閉,小者長1-2公里,大者10余公里;寬1-3公里。構造型凹地較為寬闊,且多呈定向排列。
這些凹地比附近塬面低10-20米。凹地中的潛水水位埋深一般只有10-20米,富水性較高,水井單位涌水量0.4-19升/秒·米。一般說來,侵蝕凹地和構造凹地中的富水性較好,洪積扇前緣的凹地稍次。具有代表性的不同類型凹地的富水性(見表9)
5尋找下伏洪積砂礫石含水層
在山前地帶,黃土下部往往埋藏有更新世以來不同時代的洪積砂礫石層,含水比較豐富,可以作為灌溉水源。
陜西渭河南岸及渭河以北的寶雞賈村、三原陵前等黃士塬,上部為中上更新統黃士,下部為下更新統洪積砂礫石和粘性土組成的洪積扇裙,前緣常與河湖相砂層交互疊置。洪積砂礫石層頂板理深150-200米,厚20-60米承壓水水頭埋深40-100米,鉆孔單位涌水量01-1.2升/秒·米,其中,洪積扇的中后部富水性較高(圖89)。
6.尋找下伏河湖相砂礫石含水層
渭河和汾河下游,黃士高階地的下部往往埋藏有下更新統河湖相的砂和砂礫石層,含水比較豐富,可以作為灌溉水源。
陜西渭河北岸涇河至千河之間的黃土塬,上部為中上更新統黃土,下部為下更新統河湖相沉積。河湖相砂和砂礫石層頂板埋深120-150米厚30-60米承壓水水頭埋深50-70米,鉆孔單位涌水量一般為05-10升/秒·米(圖90)。
7.尋找下伏湖沼相砂層
在渭河以北的富平、蒲城等地,黃士塬上部中上更新統黃十厚80-100米,下部有下更新統湖沼相淤泥質亞粘土夾薄層透鏡狀粉細砂層。細砂層埋深約150米承壓水水頭埋深10-30米,局部可高出地面10米以上鉆孔單位涌水最0.02--
0.06升/秒·米(圖91)。
8,尋找下伏紅土中的裂隙孔隙水
黃土層的下面,往往有第三紀紅土的堆積。紅土一般厚幾米到幾十米,以暗紅色的粘土為主,斷面上常??梢钥吹胶谏蔫F錳質薄膜。在一些盆地的邊緣,紅土中也夾有膠結或松散的砂礫卵石層。
在山區,如果黃士中沒有水,也可以考慮尋找下伏紅士中的裂隙孔隙水。這種水的水量一般不大,只能作為飲用水源。
如山西省五臺縣牌樓巖生產隊水井,井深16米,水位埋深135米,水下見有02米厚的砂層一層,出水量為1-2立方米/晝夜(圖92)。
9.尋找下伏基巖中的裂隙水及巖溶水
如果黃土層不含水,在一定的條件下,也可以尋找下伏基巖中的裂隙水和巖溶水。
如山西省五臺縣老里西生產隊水井,位于溝底,井深37米,其中23米以上是下更新統淡紅土夾鈣質結核層,無水;23-37米是濾沱群千妝巖,含有微弱的裂隙水。該井水位埋深30米,出水量25一4立方米/晝夜。
又如,山西省太原市北郊棋子山下有一民井,井深33.7米,其中0-240米是黃土240--33.7米是奧陶系石灰巖,后者含有豐富的巖溶裂隙水,出水量達1700立方米/晝夜。