Condiciones hidrogeológicas del suministro de agua en la ciudad de Huixing, ciudad de Sanmenxia
Geng Henian, Ma Guoying, Ruan Lijuan
Prólogo
Con el trabajo de preparación preliminar del Proyecto de Conservación del Agua del Río Amarillo Sanmenxia, la ciudad de Huixing debido a su importancia de ubicación de transporte, de una pequeña ciudad remota a convertirse en una base importante para el Proyecto Mundial de Conservación del Agua de Sanmenxia Gorge. En abril de 1956, el Consejo de Estado decidió oficialmente establecer la ciudad de Sanmenxia, y el área original de la ciudad de Huixing se convirtió en una parte importante de la nueva. ciudad (Figura 1). Entre ellos, el área original del pueblo de Huixing se convertirá en el componente principal de la nueva ciudad (Figura 1), y el suministro de agua y la hidrogeología de este pueblo serán responsabilidad del Consejo de Estado. La antigua zona de Huixing Town se convertirá en la parte principal de la nueva ciudad (Figura 1).
Figura 1 Mapa de ubicación del transporte de Xingzhen
El nuevo desarrollo ha planteado un requisito para las personas, es decir, frente al aumento demográfico, varias empresas de apoyo y fábricas pequeñas y medianas Se han construido uno tras otro para solucionar los problemas de agua domésticos e industriales de los residentes. A juzgar por las condiciones geográficas de la ciudad de Jiangkou, con el río Amarillo al norte y el río Nanjian, un afluente del río Amarillo, a unos 2 kilómetros al sur de la ciudad, parece que resolver las fuentes de agua no es un problema. Sin embargo, el agua del río Amarillo debe bombearse desde una profundidad de 100 metros y debe someterse a fuertes lluvias y otros procedimientos, por lo que no es económicamente rentable. En cuanto al agua del río Nanjian, en primer lugar, tiene un caudal pequeño, en segundo lugar, se ve afectado por las estaciones y, lo que es más importante, su uso entra en conflicto con el agua de riego utilizada por los agricultores locales. Por lo tanto, es la única forma de resolver el problema del suministro de agua. es explotar las aguas subterráneas.
Desde octubre de 1955, la exploración hidrogeológica del suministro de agua en el área de la ciudad de Huixing se ha convertido en uno de los proyectos importantes del equipo de exploración geológica del Río Amarillo Sanmenxia. Después de más de un año de estudio y exploración geológica, Huixing. El área de la ciudad ha identificado básicamente las condiciones hidrogeológicas y el volumen de agua requerido para el diseño de la ciudad de Sanmenxia se ha resuelto satisfactoriamente.
Ahora daremos una breve introducción basada en la información existente y nuestro propio entendimiento.
1. La geografía física, la geología y las formas del relieve del área de la ciudad de Huixing
Esta área está ubicada en la zona de la plataforma de loess de las montañas Shanxi-Henan, frente a la montaña Zhongtiao al otro lado del río Amarillo al norte y los niveles medios. Montañas al sureste. El río Amarillo y el río Nanjian desembocan en el área desde el suroeste y sureste respectivamente, cortando el área en una meseta en forma de península.
Esta zona tiene un clima semiárido, con una precipitación media anual de 500 mm, concentrada principalmente en julio y agosto en otoño. La temperatura media anual es de 15 ℃, la temperatura máxima en julio es de 28 ℃ y la temperatura mínima en enero es de -1 ℃. La evaporación media es de 1.200 mm, superando con creces 3 años de precipitaciones.
La fuente del río Nanjian está a 21 kilómetros de la ciudad de Huixing. La pendiente promedio del lecho del río es 1/100. El área de la fuente es una cadena montañosa compuesta por una variedad de sistemas de rocas volcánicas y metamórficas. pero el lecho de roca de la zona por donde discurre el río está cubierto de loess. Durante la temporada de lluvias, el agua del río y la precipitación en la cuenca convergen para formar un poderoso flujo superficial. Sin embargo, de enero a junio de cada año, el caudal del río es muy pequeño y a menudo se interrumpe.
El suelo parecido al loess en el área de la ciudad de Haixing cubre ampliamente formaciones rocosas más antiguas. Sólo en el valle moderno del río Nanjian y en la llanura aluvial del río Amarillo se pueden ver las capas aluviales de arena y guijarros recién formadas.
La capa de guijarros en el fondo del loess también está ampliamente distribuida en esta área. A ambos lados del valle del río Nanjian, el espesor es de 2 a 5 metros, la capa de guijarros en el medio. El río Nanjian y la ciudad de Huixing son La capa de guijarros en el fondo del loess enterrado bajo tierra en los escalones tiene un espesor de 10 a 12 metros.
Las formaciones rocosas de la serie Sanmen, depositadas alternativamente por lagos y ríos, son las formaciones rocosas más antiguas de la ciudad de Huixing y solo están expuestas en ambos lados del río Amarillo. Sólo está expuesto a ambos lados del río Amarillo.
Las unidades de relieve son principalmente terrazas. Las terrazas en la margen derecha del río Amarillo se dividen en terrazas de primer nivel, terrazas de segundo nivel y terrazas de tercer nivel de norte a sur. Las terrazas del primer y segundo nivel son estrechas y algunas partes han sido arrastradas por el agua; las terrazas del tercer nivel están entre 390 y 400 metros sobre el nivel del mar, entre 100 y 110 metros sobre el nivel del agua del río Amarillo. Es suave y la superficie es plana y amplia. Actualmente se construye aquí la Ciudad Nueva de Sanmenxia.
El río Nanjian en esta área se desarrolló a partir de las terrazas del tercer nivel que cortan el río Amarillo. Por lo tanto, las actuales terrazas del tercer nivel del río Nanjian son también las terrazas del tercer nivel del río Amarillo.
En la margen derecha del río Nanjian, hay una terraza secundaria a unos 10-15 metros sobre la superficie del agua, de 600 a 1100 metros de ancho, con una superficie plana y densos pueblos en el extremo norte. La razón principal es la pendiente intermedia. la terraza secundaria y la tercera terraza son altas y empinadas, lo que facilita a la gente cavar viviendas trogloditas y vivir en ellas. Al oeste de la aldea de Dongguan, las terrazas se extienden hacia el noreste y están conectadas con las terrazas del segundo nivel del río Amarillo. La primera terraza del río Nanjian se encuentra entre 3 y 5 metros sobre la superficie del río, con un desarrollo asimétrico en ambos lados y algunas áreas son arrastradas por el flujo de agua (Figura 2).
Figura 2: Mapa geomórfico
2. Acuífero
El acuífero en el área de la ciudad de Huixing es el aluvión del río Nanjian, la capa de guijarros del fondo de loess y la arena del sistema de agua de Sanmen. capa. La descripción concreta es la siguiente:
1. Aluvión del río Nanjian: distribuido en una franja a lo largo del valle del río Nanjian. La capa aluvial es principalmente de guijarros, y los guijarros son cuarcita, arenisca de cuarzo, gneis, basalto, andesita, etc., con un diámetro máximo de 80 a 100 cm, generalmente de 20 a 50 cm. Como la fuente está más cerca, la clasificación es peor. El patrón de distribución de la capa de arena y grava es delgada aguas arriba y espesa aguas abajo. Tomando como ejemplo el área cercana al puente de hierro de Longhai Road, el espesor aguas arriba del puente de hierro es de 4 a 5 m, y el espesor aguas abajo del puente. El puente de hierro mide de 11 a 12 m. En el área de exploración, los tramos superiores del Puente de Hierro contienen aguas subterráneas poco profundas, mientras que los tramos inferiores del Puente de Hierro no contienen agua.
Según los datos de las pruebas de bombeo del pozo, el caudal unitario es de aproximadamente 0,1-0,4 l/s y el coeficiente de permeabilidad de la formación es de 4,3 m/d. Sin embargo, el espesor del acuífero no es grande, el área de distribución es extremadamente estrecha y la capacidad de almacenamiento de agua está lejos de cumplir con los requisitos de diseño.
2. Aunque la capa de guijarros en el fondo del loess en esta zona está ampliamente distribuida, no es un acuífero completo y solo contiene agua parcialmente. Aguas arriba del Puente de Hierro, esta capa es la tierra baja expuesta a ambos lados del río Nanjian, que a menudo se filtra con agua subterránea en un estado de manantial decreciente. Los más grandes incluyen el manantial en East Incline Bridge, con un caudal de 9 L/s, y los manantiales cerca de Houqiao y Zhujiazui, con un caudal de 20 L/s. Estos manantiales son utilizados por los agricultores locales como fuente de agua para regar las tierras de cultivo de la primera y segunda terraza.
3. Capa de arena del sistema de agua de Sanmen: la parte superior del sistema de agua de Sanmen está compuesta principalmente de arena media, arena fina y arcilla intercaladas. La capa de arena es un buen acuífero debido a su textura pura y partículas uniformes. El espesor total de la capa de arena varía de un lugar a otro, oscilando entre 20 y 60 metros, con capas de arcilla de decenas a más de diez metros entre las capas de arena. La mayoría de estas capas de arcilla tienen forma de lente y se intercalan en el medio del acuífero, convirtiéndose en una capa local impermeable.
En el área al oeste de la ciudad de Huixing, la capa de arena del sistema del río Sanmen está expuesta por zanjas secundarias. En estas áreas expuestas hay una gran cantidad de manantiales, entre ellos el manantial Shuigou. el oeste de Huixing tiene un caudal mayor, con un caudal de 11L/s. En el área al este de la ciudad de Huixing, la capa de arena del sistema Sanmen está ampliamente expuesta en la parte inferior de la margen derecha del río Amarillo, por lo que más manantiales quedan expuestos y se convierten en un área de drenaje natural para el agua subterránea.
La permeabilidad de la capa de arena en el sistema de agua de Sanmen es relativamente uniforme, el flujo unitario de agua es generalmente de 0,5 a 1,1 l/s y el coeficiente de permeabilidad es generalmente de 3,5 a 5,5 m/d.
Historia del estudio geológico de ingeniería del Proyecto de Conservación de Agua de Sanmenxia en el Río Amarillo
El acuífero del Sistema Sanmen está ampliamente expuesto en la mitad derecha del Río Amarillo, y el agua de manantial se ha convertido zona de descarga natural de aguas subterráneas.
El estrato suprayacente del sistema fluvial Sanmen es una capa de guijarros del fondo sin loes, mientras que en la cuenca del río Nanjian está cubierto por una capa de guijarros aluviales. En la intersección de los estratos, en algunos lugares la capa pesada de arcilla arenosa del sistema del río Sanmen está en contacto con la capa de guijarros, y en algunos lugares la capa de arena del sistema del río Sanmen está en contacto directo con la capa de guijarros. En el último caso, la capa de guijarros y la capa de arena forman el mismo acuífero entre sí, o el agua subterránea en la capa de guijarros recarga directamente el acuífero de Sanmen.
3. Características del entierro y patrones de movimiento del agua subterránea
El nivel del agua del acuífero Sanmen en la ciudad de Jiangxing, río Nanjian, se encuentra generalmente entre 30 y 80 m bajo tierra (30 m en el segundo nivel subterráneo). ) ~36m, el tercer nivel subterráneo es de 60~80m), la profundidad aumenta hacia el norte.
El nivel del agua del aluvión en el río Nanjian está de 1 a 2 m por encima de la superficie. El aluvión a 2 km aguas arriba del Puente de Hierro no contiene agua, mientras que el agua subterránea se encuentra en lo profundo de la capa de arena. parte baja del sistema del río Sanmen. A juzgar por las dos líneas de exploración con una distancia horizontal de solo 750 m entre aguas arriba y aguas abajo del puente de hierro, la diferencia del nivel del agua subterránea es de hasta 32 m y la pendiente promedio es de aproximadamente 1/23, que es mucho mayor que el suelo. pendiente (aproximadamente 1/100).
Según los datos del estudio de los pozos de agua en la margen izquierda del río Nanjian, la elevación del nivel del agua del acuífero de guijarros en el fondo del loess de Hejiazhuang es de unos 365 m, mientras que la elevación del nivel del agua del pozo de la capa de arena en el agua de Sanmen El sistema, que está a solo 150 m de distancia, está a unos 345 m. Debido a la presencia de arena en el fondo de la capa de arena y guijarros, el acuitardo de arcilla y el entierro de agua subterránea determinan que la pendiente promedio del agua subterránea dentro de esta corta distancia sea de hasta 1. /7. de profundidad, formando distintos acuíferos (Fig. 3).
Figura 3 Sección longitudinal geológica del río Nanjian cerca del Puente de Hierro
El agua subterránea en esta área es agua de poros con una fuerte circulación alterna y generalmente no soporta presión. Sin embargo, en el acuífero del sistema Sanmen, la presencia de lentes de arcilla provoca presión local sobre el agua subterránea.
Según datos de análisis de calidad del agua, el agua subterránea de cada acuífero pertenece al tipo bicarbonato, por lo que esta zona debería pertenecer a una zona de fuerte circulación de agua subterránea.
La dirección general del flujo de la escorrentía subterránea es de sureste a noroeste, alimentando el río Amarillo (Figura 4).
IV. Fuente de suministro de agua subterránea
Resolver la fuente de suministro de agua subterránea en la ciudad de Huixing es un tema importante porque determina la cantidad de agua subterránea que se puede explotar en el futuro.
Como todos sabemos, la precipitación en esta zona es pequeña, mucho menor que la evaporación, y el suelo generalmente está cubierto por una gruesa capa de loess. La cantidad de precipitación atmosférica es grande y es imposible. para que el agua subterránea se infiltre y recargue desde la capa de loess.
Creemos que la principal fuente de recarga del acuífero Sanmen, el principal acuífero de la zona, es la penetración del agua del río Nanjian a través de la capa de guijarros y la capa aluvial en el fondo del loess en el cruce. de esta capa y la capa de arena del sistema del río Sanmen, esto se puede probar con los siguientes hechos:
La principal fuente de agua del río Nanjian es el agua de la fisura en el área de la fuente del río. el agua de la fisura en sí es la fuente de agua del río. Por supuesto, el agua de la fisura en sí es infiltrada por la precipitación atmosférica y, debido a que fluye lentamente en la formación rocosa, se convierte en una fuente frecuente de recarga. En los tramos medio y superior del río Nanjian, se forma el mismo acuífero de capa de guijarros porque el valle del río corta la capa de grava en el fondo del loess y la conecta con su propia capa aluvial acumulada. La infiltración horizontal del agua del río enriquece el agua de la capa de guijarros. Según las entrevistas, los pozos de las aldeas cercanas extraen agua subterránea de esta capa. Por lo tanto, el agua de la capa de guijarros recarga directamente el acuífero de Sanmen en la intersección con la capa de arena de Sanmen, como es el caso cerca de Tiejiao y en el área de Hejiazhuang.
Figura 4 Mapa de contorno del nivel del agua subterránea
En los tramos medio e inferior del río Nanjian, en algunos lugares, el valle del río se ha profundizado debajo de la capa de grava y la superficie del agua ha sido saturado, por lo que el agua de manantial ha disminuido en la orilla del río. Cerca de Caijiapo, en el curso medio del río Nanjian, se puede ver que la capa de loess cubre directamente la capa de roca roja del Terciario, y la capa de roca Sanmen también está debilitada. Es concebible que en el límite oriental de la Formación Rocosa Sanmen, una gran cantidad de recarga de agua subterránea en la capa de guijarros sea transportada directamente.
V. Propiedades físicas y composición química de las aguas subterráneas
Debido a la fuerte alternancia de circulación de las aguas subterráneas, los estratos que fluyen por la zona son sedimentos granulares sueltos, y la lixiviación de las rocas circundantes provocará no agravar la calidad del agua. Dado que no hay muchas zonas residenciales y poca contaminación humana, las propiedades físicas y químicas del agua subterránea son relativamente uniformes.
Las aguas subterráneas son generalmente incoloras, insípidas, inodoras, transparentes, con cierta turbidez y sedimentación en ebullición. El contenido total de iones es inferior a 1000 mg/l. Los iones HCO3 son el principal componente químico del agua subterránea de la zona y su contenido es de 200-300 mg/L. El contenido de iones CI es generalmente de 15 a 55 mg/L. La capa aluvial del río Nanjian es más baja, por debajo de 10 mg/L, y la terraza secundaria está por debajo de 20 mg/L y aumenta gradualmente hacia el noroeste. El contenido de Ca2 es generalmente de 25 a 60 mg/l y el de Mg2 es generalmente de 15 a 42 mg/l. En la capa aluvial del río Nanjian, el contenido de Mg es inferior a 10 mg/L. La dureza total es generalmente de 6°~20°. La dureza total es generalmente de 6° a 20° (en Alemania, lo mismo a continuación). En la capa aluvial del río Nanjian, es generalmente de 8° a 9°. El valor del pH está entre 7,3 y 8,4 y hay muy pocos elementos tóxicos. . Según los datos del análisis bacteriano de los orificios de perforación, la cantidad de bacterias E. coli por litro es inferior a 3 y la cantidad de crecimiento bacteriano en la placa de Petri es de 7 por mililitro. Por lo tanto, no hay signos de contaminación en el. calidad del agua.
Según el grado de salinidad, el agua subterránea de esta zona es agua dulce. Desde la perspectiva del contenido de aniones y cationes, las aguas subterráneas pertenecen principalmente al tipo de bicarbonato de calcio y magnesio.
Según las normas de calidad del agua potable (norma estatal soviética 2874-45), el agua subterránea de la región es completamente potable y, debido a su sencilla composición química, puede utilizarse para diversos fines industriales sin un tratamiento complejo.
Conclusión
1. Según los datos de exploración y pruebas, las reservas naturales de agua subterránea han superado con creces los requisitos de diseño. La calidad del agua es buena y puede utilizarse como agua potable, agua de calderas y agua para mezclar hormigón sin tratamientos complicados.
2. Durante el período de exploración, consideramos la posibilidad de futuros pozos de producción al diseñar los pozos de exploración, por lo que los diámetros son generalmente relativamente grandes. Antes de la prueba de bombeo de agua, se agregó un filtro, lo que proporcionó exploración. Los agujeros ofrecen la posibilidad de ser utilizados como agujeros de producción. Si la toma de agua de los pozos existentes más cercanos a la ciudad no puede satisfacer las necesidades de la aplicación, se debe considerar un conjunto adicional de pozos de producción. Este grupo de pozos debería ubicarse en la segunda terraza de Nanxi, en el sureste de la nueva ciudad. Esto se debe a que el agua subterránea está enterrada a poca profundidad y las condiciones técnicas y económicas para extraer agua subterránea son más favorables. Además, el espaciado de los pozos de producción depende del radio de influencia, porque si los pozos de producción están dispuestos dentro del rango de influencia mutua, los pozos de producción que bombean agua al mismo tiempo interferirán entre sí y afectarán el almacenamiento estático de agua subterránea. Teniendo en cuenta que el radio de influencia de la capa de arena del sistema de agua de Sanmen es generalmente de 150 m, el espacio entre los pozos de producción no debe ser inferior a 300 m.
3. Atendiendo a las condiciones geológicas e hidrológicas de las zonas antes mencionadas, se podrá considerar la creación de zonas de protección sanitaria alrededor de las fuentes de abastecimiento de agua, especialmente aguas arriba de las fuentes de agua, para evitar contaminar las fuentes de agua y afectando la salud de los residentes. Las fuentes de agua están contaminadas, lo que afecta la salud de los residentes.
4. En esta exploración, debido a limitaciones de tiempo y condiciones técnicas, aún existen algunas cuestiones geológicas e hidrogeológicas poco claras, como el espesor y el rendimiento del acuífero principal, el acuífero Sanmen, sedimentario. medio ambiente, edad geológica, etc. Especialmente al este del Puente de Hierro, no se han dispuesto agujeros profundos y aún no se puede determinar el límite oriental del sistema del río Sanmen. Sólo aclarando esta cuestión podremos dilucidar mejor la relación de recarga de las aguas subterráneas en la región. Además de seguir buscando soluciones a este problema en trabajos futuros, también esperamos que los camaradas que han trabajado en esta área puedan darnos algunas sugerencias que nos ayuden a resolver estos problemas.
(Publicado originalmente en "Hydrogeology and Engineering Geology" Número 12, 1957)