Antecedentes geológicos e hidrogeológicos regionales

1. Meteorología e Hidrología

1. Meteorología

El sistema de agua kárstica en la zona del manantial de la montaña Jiuli está ubicado en la zona de latitud media y tiene una Clima semiárido de zona cálida tipo monzón continental, cuatro estaciones diferenciadas. Según los datos de observación de precipitaciones de la Estación Meteorológica de Jiaozuo de 1952 a 2008 (Figura 10-2), la precipitación media en 1957 fue de 598,31 mm, la precipitación máxima anual fue de 1101,7 mm (1955) y la precipitación mínima anual fue de 243,3 mm ( 1981). La precipitación se distribuye de manera desigual a lo largo del año (Tabla 10-1, Figura 10-3), concentrándose principalmente en junio, julio y agosto, y representa alrededor del 75% de la precipitación anual, mientras que la precipitación total en diciembre, enero y febrero Representa sólo el 5% de la precipitación anual. La evaporación promedio de varios años es de 1774,2 mm, que es tres veces la precipitación anual. La evaporación es mayor en mayo, junio y julio, y la evaporación en estos tres meses representa el 40% de la evaporación anual. La temperatura media anual es de 13,4 ℃ y la humedad relativa es del 70%. La temperatura más baja se presenta en enero, con una temperatura promedio de -2,1°C, y la temperatura más alta se presenta en junio, con una temperatura promedio mensual de 27,0°C.

Figura 10-2 Histograma de precipitación anual en la ciudad de Jiaozuo de 1952 a 2008

Tabla 10-1 Tabla estadística de precipitación mensual promedio en la ciudad de Jiaozuo de 1952 a 2008

Figura 10-3 Histograma de precipitación mensual promedio en la ciudad de Jiaozuo durante muchos años

2 Hidrología

Los ríos del sistema incluyen el río Dan, el río Xishi, el río Shanmen, Zhifanggou y el río Yu, Xinhe, el río Dasha, etc. (Figura 10-1). El río Dan pertenece al sistema del río Amarillo y los otros ríos pertenecen al sistema del río Haihe. El río Dan y el río Yu son ríos perennes, mientras que otros ríos son estacionales.

El río Dan se origina en el condado de Gaoping, provincia de Shanxi, con una longitud de curso principal de 162 km y un área de drenaje de 3150 km2. El sistema fluye a través del área de desarrollo kárstico de piedra caliza del Cámbrico-Ordovícico (Figura 10-1), con graves fugas, y el agua del río se ha convertido en una de las fuentes de suministro importantes del sistema de agua kárstica en el área del manantial de la montaña Jiuli. Entre ellos, el tramo de Houzhai a Houchenzhuang es un tramo con fuertes fugas de agua, con un volumen de fuga de 1.284-1.734m3/s. La escorrentía anual promedio de la Estación Hidrológica Danheshan Luping durante 46 años (1955-2000) fue de 7,34 m3/s, y la escorrentía máxima fue de 22,00 m3/s (1956). Los cambios de tendencia de varios años generalmente mostraron una disminución gradual (Figura 10). - 4). Los ríos Xishishi, Shanmen y Zhifanggou fluyen a través del área de distribución de piedra caliza y las fugas de los ríos son graves. Excepto por las inundaciones que fluyen desde el paso de montaña en los años húmedos, en otras épocas no hay flujo de agua. El agua del río se encuentra a una distancia de 5 a 10 kilómetros del paso de montaña. Todas las fugas en la zona recargan las aguas subterráneas.

2. Topografía

El norte de la ciudad de Jiaozuo son las montañas Taihang y el sur son las llanuras aluviales del río Amarillo y el río Qin. El terreno de toda la región es generalmente alto en el noroeste y bajo en el sureste. La elevación del terreno en la zona montañosa del norte varía de 200 a 1790 m, con terreno empinado, grandes ondulaciones, valles profundos, rocas expuestas y paisajes kársticos superficiales. El área urbana y la parte sur del área urbana es un área plana inclinada de piedemonte con una elevación del terreno de 80 a 200 m. El terreno se inclina ligeramente hacia el sur y sureste, y generalmente disminuye gradualmente de norte a sur (Figura 10-5). .

Bajo la acción de fuerzas geológicas internas y externas a largo plazo, se han formado dos unidades geomorfológicas de primer nivel, las llanuras montañosas y aluviales. Según el origen y las características morfológicas de los accidentes geográficos, las montañas y llanuras aluviales se pueden dividir en siete unidades de accidentes geográficos secundarios. El desglose es el siguiente:

Figura 10-4 Curva de cambio dinámico del flujo promedio anual en la estación hidrológica Danheshan Luping

Figura 10-5 Imagen satelital de topografía y accidentes geográficos cerca de Jiaozuo

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1. Montañas

(1) Erosión estructural Zhongshan

Distribuidas en las áreas de Jinmiaopu, Liusukou y Duohuo en la provincia de Shanxi en el norte del área urbana, las montañas son Extensión orientada al noreste, la altitud es de 1000 a 1790 m, el terreno es empinado, los barrancos son profundos y se asemeja a un relieve de bosque pico. Los estratos expuestos en la montaña son principalmente rocas metamórficas proterozoicas.

(2) Montañas bajas de disolución estructural

Distribuidas al norte de las líneas de templos Zhaihuo, Zhaozhuang, Xicun y Heilongwang, con elevaciones del terreno de 500 a 1000 m. El terreno es ondulado y los barrancos profundos. Las formaciones rocosas de montaña son en su mayoría piedra caliza y dolomita del Cámbrico-Ordovícico, y el karst se desarrolla en la superficie, con lagunas kársticas, zanjas kársticas, depresiones kársticas y grandes cuevas kársticas.

(3) Colinas de erosión estructural

Distribuidas en la zona del piedemonte, con una altitud de 200 a 500 m, la cima de la montaña es redonda y la pendiente suave. La mayor parte de la piedra caliza del Ordovícico Medio y la arenisca y lutita del Carbonífero-Pérmico están expuestas en la superficie.

2. Llanura inclinada piamontesa

Distribuida en la zona piamontesa, se forma por la acumulación de las crecidas de los ríos. Unidades de relieve secundarias, como pendientes aluviales inclinadas, abanicos aluviales, depresiones frontales e inter-abanicos y depresiones de unión.

(1) Llanuras aluviales inclinadas

Distribuidas de forma discontinua en las áreas de piedemonte como Fangzhuang y Bobi en la parte noreste de la ciudad, y se acumulan por gravedad y flujo de agua en pendiente. Los materiales compuestos de arcilla, grava, guijarros, etc. tienen forma de cono de piedra invertido o se acumulan alrededor del pie de la pendiente para formar un faldón de pendiente. Los faldones de pendiente están conectados para formar una pendiente.

(2) Abanico aluvial

En las desembocaduras de los ríos Dan, Xishi, Shanmen, Zifangou, Wengjian y otros ríos, se acumulan torrentes temporales intermitentes. Se formaron abanicos diluviales. Los abanicos aluviales de diferentes épocas y diferentes ríos se superponen o conectan entre sí, formando una franja a lo largo del frente de las montañas Taihang. Los materiales constitutivos son arcilla limosa, arcilla, guijarros, etc.

(3) Depresión de Fanqian

Distribuida en el área de Zhucun-Yucun-Qiangnan-Daiwang desde el sur del ferrocarril Jiaozhi hasta Xinhe, es el oeste de Shihe, el borde de ataque de Los abanicos aluviales del río Wengjian y el río Shanmen tienen un terreno bajo, con una elevación del terreno de 95 a 85 m y una ligera pendiente hacia el sureste. El material de composición es principalmente arcilla limosa y limo, con capas de arena parcialmente intercaladas.

(4) Depresiones de interconexión

Distribuidas en el área del río Xinhe-Dasha, son las depresiones de interfaz entre las llanuras aluviales del río Amarillo y del río Qinhe y las llanuras aluviales de piedemonte de las montañas Taihang. Está compuesto de arcilla limosa y arena fina limosa. El terreno es bajo, con una elevación del terreno de 100-90 m, y una ligera pendiente hacia el sureste.

Existen más de una decena de minas de carbón distribuidas en la parte media y alta de la llanura aluvial del piedemonte. La minería del carbón provoca hundimientos y deformaciones de la superficie del suelo, formando pozos de hundimiento en la superficie del suelo. Según el estudio, hay 17 grandes pozos de hundimiento en la zona minera de Jiaozuo, con un área de hundimiento de casi 70 km2.

3. Estratigrafía y Estructura

1. Estratigrafía

Los estratos expuestos en el área incluyen rocas metamórficas arcaicas, areniscas de cuarzo del Sinio, rocas carbonatadas del Cámbrico y Ordovícico, Estratos carboníferos del Carbonífero y Pérmico, lutitas arenosas del Triásico, arenas y lutitas del Neógeno y depósitos aluviales sueltos del Cuaternario. La clasificación de más antigua a más nueva es la siguiente:

Arquea (Ar): expuesta en la desembocadura de valles montañosos y zonas de paredes delgadas. La litología principal es gneis y migmatita con grado moderado de metamorfismo, y la más antigua. El espesor es mayor a 1000 m.

Sistema Sinian (Z): Distribuido en la zona del Embalse de Ma'anshi en la zona montañosa, en discordancia angular en contacto con el Taikouning subyacente. La litología principal es arenisca de cuarzo de color rojo claro y violeta, con un espesor de 100 a 500 m.

Cámbrico (): expuesto en valles profundos como el río Danhe y el río Yuhe, y en contacto paralelo y discordante con los estratos subyacentes del Sinio. El espesor total es de 300 a 500 m, dividido en líneas inferior, media y superior. La serie inferior es principalmente marga, piedra caliza arcillosa, lutita rojo ladrillo y arenisca, la parte inferior de la serie media es lutita y arenisca de color rojo púrpura, las partes media y superior son piedra caliza y dolomita con lentejuelas de color gris oscuro, y la serie superior es una capa de espesor medio Forma dolomita.

Ordovícico (O): Las zonas montañosas están ampliamente expuestas en la superficie; las zonas planas inclinadas del piedemonte están ocultas bajo el sistema Carbonífero-Pérmico y están en contacto integrado con el sistema Cámbrico subyacente. El espesor total es de unos 500 m, divididos en líneas media e inferior. La serie inferior está expuesta a ambos lados del valle del río profundamente inciso, y su litología es dolomita cristalina fina de color gris azulado y franjas silíceas o dolomita en masa silícea. El Mesozoico se distribuye ampliamente en zonas montañosas, y la mayoría de las llanuras de las laderas del piedemonte están enterradas bajo estratos Carboníferos, excepto partes de ellas que están enterradas bajo estratos Cenozoicos. Se trata de un conjunto de formaciones rocosas carbonatadas con un espesor de unos 400m. La litología es principalmente caliza de capa gruesa negra y gris, caliza dolomítica y marga.

Carbonífero (C): Afloramientos esporádicos en zonas montañosas, aunque ocultos bajo los estratos cenozoicos en la zona de la llanura piamontesa, es un conjunto de sedimentos alternantes mar-continentales compuestos por calizas, lutitas y lutitas, que contienen Varias capas de carbón. Espesor 70~90m.

Pérmico (P): Oculto bajo la llanura del piedemonte. La litología está intercalada con arenisca y esquisto, intercalada con vetas de carbón explotables. El espesor es de 70~120m.

Neógeno y Cuaternario (R+Q): Según datos de perforación, la parte inferior del Neógeno está intercalada con conglomerado, lutita, arenisca y caliza, y la parte superior está intercalada con arcilla y arenisca. grava. El Cuaternario (Q) se distribuye en la zona de la llanura aluvial del piedemonte y está compuesto por gravas, arenas, limos y arcillas limosas. El espesor del sedimento aumenta de fino a grueso de norte a sur, y las partículas cambian de gruesas a finas. Los sedimentos en la parte superior de la llanura de prelavado (cerca del piedemonte) son generalmente arcilla limosa, capa de grava o capa de arena gruesa. La parte media es generalmente arcilla limosa mezclada con limo o capa de arena medianamente fina. La llanura es mayoritariamente limosa y arcillosa mezclada con limo o arena.

El espesor de los estratos cuaternarios es inferior a 50 m en el área del piedemonte; es de 75 a 150 m en la ciudad vieja, y más de 200 m en algunos lugares el espesor de la línea del ferrocarril Jiaozhi al sur de Xinhe es de 175 a 200 m; desde Xinhe hasta el río Dasha hay más de 500 m.

Los estratos distribuidos en la zona constituyen diferentes medios acuíferos debido a diferentes litologías. Las fisuras kársticas de dolomita y piedra caliza del Cámbrico y Ordovícico, ampliamente distribuidas, se desarrollan comúnmente, tienen una gran riqueza y conductividad de agua, buenas condiciones de recarga y son ricas en agua kárstica. La caliza carbonífera de capa fina tiene fisuras kársticas relativamente desarrolladas y también es rica en agua kárstica. Distribuido en los depósitos aluviales cuaternarios de la llanura aluvial del piedemonte, es espeso y rico en agua intersticial en los poros de arena, guijarros y capas de arena.

2. Estructura

Las estructuras de fallas de lecho rocoso están bien desarrolladas en esta área (Figura 10-6), la mayoría de las cuales son fallas normales de alto ángulo. Controlados por la estructura de falla, los estratos del área forman una forma estructural monoclínica que desciende escalonadamente de norte a sur, con un ángulo de buzamiento estratigráfico de 10°20°. Las fallas que controlan la ocurrencia y el movimiento del agua kárstica se describen brevemente a continuación:

Figura 10-6 Esquema de la estructura de la falla del lecho rocoso en el área minera de Jiaozuo

(1) Falla de Phoenix Ridge

Comienza cerca del río Shihe en el oeste, se cruza con la falla del templo Pangu, pasa por el río Danhe y el valle Wayao en el este y se extiende a lo largo de las montañas Taihang en el norte de Jiaozuo, formando la línea divisoria. entre zonas montañosas y llanuras. Después de pasar por Jiaozuo, se esconde bajo los estratos cenozoicos, pasa hacia el este a través de Wangmuquan y Gezhuang y termina en el área de Shiziying, con una longitud total de unos 70 kilómetros. La falla corre de este a oeste, se inclina hacia el sur y tiene un ángulo de inclinación de 70° a 80°. Es una falla normal con un desnivel de 200 a 300 m. Las rocas en esta zona de falla se rompen y se desarrollan fisuras de disolución, poros y cuevas. Múltiples pozos tienen cuevas expuestas con diámetros superiores a 1 m. Tienen una fuerte conductividad hidráulica y enriquecimiento de agua. Para el agua subterránea kárstica, y una gran fuente de agua concentrada (Gangzhuang, Yanhe, etc.) y grandes minas llenas de agua kárstica (mina Yanma) se encuentran en esta zona de falla. Cada fuente de agua requiere una gran cantidad de agua. La profundidad de caída del nivel del agua y el alcance de la influencia son limitados.

(2) Falla de Zhucun

La falla de Zhucun es parte de la falla de Pangusi-Xinxiang. La falla de Pangusi-Xinxiang comienza en la zona montañosa al oeste de la cuenca de Jiyuan Kejing en el oeste y. pasa por Pangusi en el este, Hekou, Baishan, Jiaozuo, hasta el templo Langgong en el sur de la ciudad de Xinxiang, con una longitud total de unos 160 kilómetros. Corre de este a oeste, se inclina hacia el sur y tiene un ángulo de inclinación de 60° a 70°. La placa norte asciende y la placa sur desciende, con un desnivel de 700 a 1000 m. El acuífero kárstico de piedra caliza del Ordovícico en el lado norte de la falla está conectado con los estratos de carbón del Carbonífero-Pérmico y los estratos relativamente bloqueadores de agua del Cenozoico en el lado sur, lo que impide que el agua kárstica se mueva hacia el sur a través de la falla, formando así el Límite sur de agua kárstica. Las rocas en la zona de la falla se rompen, se desarrolla karst y se desarrollan estructuras en el lado norte de la falla. El agua kárstica en el lado norte de la falla se filtra a lo largo de las fallas conductoras de agua del noreste, como la falla Wangfeng y el Pozo No. 39 Fallo.

(3) Falla de Jiulishan

La falla corre hacia el noreste, se inclina hacia el noroeste y tiene un ángulo de inclinación de 70°. La placa sureste sube y la placa noroeste desciende, con un descenso de 300 a 1000 m. La piedra caliza del Ordovícico Medio está expuesta en la superficie en algunas secciones de la placa sureste, formando colinas residuales que se extienden en dirección noreste. La piedra caliza del Ordovícico Medio cerca de las colinas residuales entra en contacto con el Sistema Cuaternario, formando un "tragaluz". En su estado natural, la zona cercana a la colina residual fue en su día el centro de drenaje de las aguas subterráneas kársticas regionales. En los años 50 el caudal del manantial alcanzaba los 12 m3/s. Esta falla también es una fuerte zona de escorrentía de agua kárstica. Después de la gran irrupción de agua en la mina Yanmazhuang, el embudo de caída de agua kárstica también se expandió a lo largo de la falla. El extremo suroeste de la falla de Jiulishan se cruza con la falla de Zhucun, el medio está cortado por la falla de Fenghuangling y el extremo noreste se cruza con la falla de Fangzhuang, que desempeña un papel en la conexión de fallas importantes.

(4) Falla Zhaozhuang

El extremo suroeste está conectado oblicuamente con la falla Fenghuangling, extendiéndose hacia el noreste, con una longitud total de 35 km, inclinándose hacia el sureste, con una inclinación ángulo de 65° a 85°. La falla Zhaozhuang y la falla Zhuling forman una estructura horst, que tiene cierto control sobre la filtración y distribución del agua kárstica en el área de Jiaozuo. El nivel del agua kárstica y la dinámica en ambos lados de la falla son obviamente diferentes. El lado norte es un área de alto nivel de agua y el lado sur de la falla es un área de bajo nivel de agua. es de 70 a 240 m.

(5) Falla de Fangzhuang

Tendencia noroeste, con un desnivel de 200 m, inclinándose hacia el suroeste, subiendo por el oeste y bajando por el este. La conductividad del agua es fuerte. La mina Fengying en el lado oeste de la falla tiene múltiples entradas de agua, con un volumen máximo de entrada de agua de 85 m3/min. Esta falla se cruza con la falla de Jiulishan con dirección NE. El agua kárstica de la zona montañosa del norte se mueve y se enriquece a lo largo de la zona de falla de Fangzhuang y la zona de falla de Jiulishan.

Además, las fallas relativamente grandes incluyen la falla del Pozo No. 39, la falla del Pozo No. 3, la falla del Distrito de Tianguan, la falla de Wangfeng, la falla de Fengfeng, la falla de Heilongwangmiao, la falla de Mafangquan, etc.

4. Límite del sistema de agua kárstica

El sistema de agua kárstica en el área del manantial de la montaña Jiuli está rodeado por límites que aislan el agua, y el agua kárstica tiene condiciones independientes de suministro, escorrentía y descarga.

1. Límite noroeste

El noroeste del sistema es el límite de aislamiento de agua compuesto por la falla de presión de arco sureste en forma de colina de Danhe. En términos generales, la pared norte se eleva y. el muro sur cae. En el suelo del valle del río Baishui en Kongzhuang, Jincheng, se puede ver milonita fallada de unos 80 cm de espesor en la zona de la falla principal. El análisis de las condiciones hidrogeológicas regionales sugiere que las salidas de los manantiales Shuizhang y Sangu están relacionadas con el bloqueo relativo de agua de. la zona de falla.

2. El límite norte

Aproximadamente en el área de Danhe, las características de compresión de la falla del antearco de la estructura en forma de montaña se debilitan. El plano de la falla es visible 2 km al norte de la. Sitio de la presa del embalse de Qingtianhe. Dentro de la zona de la falla se desarrolla una brecha (no se ve milonita), y la distancia de la falla estratigráfica en los lados norte y sur es de aproximadamente 70 m. Según el cálculo del balance hídrico del Karst Institute, esta sección se considera un límite de flujo subterráneo. Hay aproximadamente 0,944 m3/s de flujo subterráneo en el sistema de agua kárstica de la cuenca del manantial Sangu que suministra el sistema de agua kárstica de Jiuli. Cuenca del manantial de montaña (Cui Guangzhong, 1993).

3. Límite nororiental

El límite nororiental es un límite de cuenca subterránea con el sistema de agua kárstica en el área del manantial Sangu y el sistema de agua kárstica en el área de dispersión de la montaña Taihang.

4. Límites oriental y sur

La parte sur es la falla de Zhucun, que hace que el acuífero del Ordovícico Medio se enfrente a los estratos de la serie carbonífera del Carbonífero-Pérmico y al Cenozoico. los estratos que bloquean el agua están conectados para formar un límite de bloqueo de agua; en el sureste, hay un límite de bloqueo de agua estancado con un acuífero de carbonato con una profundidad de entierro de aproximadamente 1000 m.

5. Límite occidental

El límite occidental va desde Yedi hasta Zhuishan en Jincheng, Shanxi, y a lo largo de la cuenca en el lado oeste del río Xiaoyao para formar una cuenca o separación de aguas subterráneas. del sistema de agua kárstico del área del manantial de Yanhe.

V. Panorama hidrogeológico regional

1. Grupo de rocas acuíferas y riqueza hídrica

En función de las características de los medios acuíferos, condiciones de almacenamiento de agua, edad estratigráfica y riqueza del acuífero A base de agua, los acuíferos de la zona se pueden dividir en un grupo de acuíferos kársticos de piedra caliza del Cámbrico-Ordovícico, un grupo de acuíferos kársticos de piedra caliza de lecho fino del Carbonífero y un grupo de acuíferos de poros de sedimentos sueltos del Cuaternario.

(1) Grupo acuífero kárstico de calizas cámbrico-ordovícico

Está compuesto por calizas del Cámbrico medio y superior y del Ordovícico medio, con un espesor total de unos 900m, con fisuras kársticas desarrolladas y Rico en agua kárstica de fisuras, es el acuífero más rico de la zona. Está expuesto en la zona montañosa del norte, y la zona de la llanura de la ladera del piedemonte está enterrada bajo los estratos Carbonífero-Pérmico y Cenozoico, que está enterrada. El grado de desarrollo kárstico y la riqueza hídrica del acuífero están relacionados con la litología, estructura, topografía, geomorfología y otras condiciones. Las principales zonas de falla incluyen la zona de falla de Fenghuangling, la zona de falla de Zhucun, la zona de falla de Jiulishan y la zona de falla de Fangzhuang, que son fuertes zonas de escorrentía subterránea y enriquecimiento de agua kárstica. Las rocas se rompen, se desarrolla karst y las fisuras son densas. El agua fluye a lo largo de estos troncos principales, enriquecimiento y movimiento de fallas. Hay varias fuentes de agua grandes distribuidas a lo largo de la zona de la falla de Fenghuangling. Entre ellas, la fuente de agua de Gangzhuang tiene 50 pozos de agua que cubren un área de 0,05 km2, con una ingesta de agua de más de 2,5 m3/s. El área minera de Jiaoxi entre la falla de Fenghuangling y la falla de Zhucun, y el área triangular formada por la intersección de la falla de Fenghuangling y la falla de Jiulishan son las áreas de Yanma, Hanwang, Jiulishan y Guhanshan bajo el control de la principal este-oeste. estructura, el norte La estructura de falla hacia el este se desarrolla, causando fragmentación de rocas, desarrollo kárstico y el desarrollo de cuevas kársticas, que son muy ricas en agua. Es un área de agua kárstica extremadamente rica. La producción de agua de un solo pozo es más que. 3000m3/d, y el máximo puede llegar a 16000m3/d. La mina Yanma, la mina Jiulishan y la mina Wangfeng en esta área son minas de carbón llenas de agua kárstica a gran escala, y a menudo ocurren accidentes de irrupción de agua kárstica a gran escala. Cerca de la intersección de la falla de Fangzhuang y la falla de Jiulishan, es decir, las áreas de Fengying y Fangzhuang, la profundidad de enterramiento de piedra caliza del Ordovícico es inferior a 500 m y el karst está relativamente desarrollado. La producción de agua de un solo pozo es de 1000 a 3000 m3/d, lo que hace que la producción de agua de un solo pozo sea de 1000 a 3000 m3/d. Es una zona rica en agua kárstica. Al sur de la falla de Zhucun y la falla de Fenghuangling en el área minera de Jiaodong, el acuífero kárstico de piedra caliza del Ordovícico está profundamente enterrado bajo el Cenozoico y el Carbonífero-Pérmico. El desarrollo kárstico es débil y la propiedad rica en agua es débilmente rica. zona de aguas. La piedra caliza del Ordovícico en la zona montañosa del norte está expuesta en la superficie, el nivel del agua kárstica está enterrado profundamente y el grado de desarrollo kárstico y la riqueza del agua son desiguales.

(2) Acuífero kárstico de piedra caliza de capa fina del Carbonífero

El sistema Carbonífero tiene de 5 a 11 capas de piedra caliza de capa fina, incluyendo la octava capa de piedra caliza y la segunda capa de piedra caliza La distribución es relativamente estable, con un espesor de ocho cenizas de 6 a 10 m y el espesor de dos cenizas de 4 a 21 m, que contienen agua kárstica de fisura. Ocho cenizas y dos cenizas se encuentran debajo del segundo carbón (carbón grande), a 20 y 70 m de distancia de la veta de carbón, respectivamente. Son acuíferos llenos de agua en el fondo de la veta de carbón. El área de afloramiento superficial de la piedra caliza de capa fina del Carbonífero es limitada y recibe directamente una cantidad muy limitada de infiltración y recarga de la precipitación atmosférica. Solo está cubierta por estratos de sedimentos sueltos del Cuaternario cerca del piedemonte, la montaña Jiuli y. Mina Yanma, y ​​recibe el Cuaternario superior. Es la recarga de flujo cruzado de agua de poros. Aunque la delgada capa de piedra caliza del Carbonífero es una capa llena de agua directamente sobre el fondo de la veta de carbón, y el agua confinada en el karst afecta la minería y la producción, no tiene importancia para el suministro de agua.

(3) Grupo de acuíferos de agua porosa de sedimentos sueltos cuaternarios

El agua de poro se distribuye principalmente en el área de la llanura aluvial del piedemonte, y el acuífero es principalmente una capa de grava arenosa o una capa media de arena fina. La profundidad de enterramiento del techo es de 20 a 40 m. Afectada por las condiciones geológicas, geomorfológicas e hidrogeológicas, la distribución espacial de los acuíferos ricos en agua es desigual. En los abanicos aluviales de ríos como el río Dan, el río Xishi y el río Shanmen, el acuífero es una capa de grava con un espesor de 20 a 50 metros. Tiene una fuerte conductividad y permeabilidad hidráulica, buenas condiciones de suministro y escurrimiento, y el mayor riqueza hídrica. La producción de agua de un solo pozo en la parte superior del cuerpo del ventilador es superior a 5000 m3/d, y en la parte media e inferior del cuerpo del ventilador es de 3000 ~ 5000 m3/d. En la zona interabanicos de la llanura aluvial, el acuífero está compuesto por arena y grava, de mala continuidad, a menudo en forma de lente, con un espesor de 10-15 m, mala conductividad y permeabilidad hidráulica, y una Salida de agua de un solo pozo de 1000-3000m3/d. En la zona frontal de la llanura de ladera piamontesa, el acuífero es de arena media fina del Pleistoceno superior, con un espesor de una sola capa de 5 a 10 m, escasa riqueza hídrica y un rendimiento de agua de un solo pozo de 500 a 1000 m3/d. . En el área de la falda aluvial de la pendiente, el acuífero está compuesto por grava y grava aluvial de pendiente, con mala continuidad, en su mayoría en forma de lente, parcialmente semicementada y la peor propiedad rica en agua. La producción de agua de un solo pozo es menor que. 500m3/día.

2. Recarga, escorrentía y vertido de agua kárstica

Las montañas Taihang son una zona de recarga del sistema de agua kárstica. Hay grandes zonas de rocas carbonatadas del Cámbrico-Ordovícico en la superficie. El karst se desarrolla en la superficie y bajo tierra, y la precipitación atmosférica es abundante en las zonas montañosas. La infiltración de la precipitación atmosférica es una de las fuentes importantes de suministro de agua kárstica en Jiaozuo. El río Dan tiene agua durante todo el año y fluye a través del área de distribución de rocas carbonatadas. El lecho del río presenta graves fugas, siendo el volumen medio de fuga a lo largo de los años de 1,60 m3/s. El río Xishishi, el río Shanmen y el río Zifanggou son ríos estacionales que fluyen a través del área de distribución de rocas carbonatadas. Toda el agua del río se filtra para reponer el agua subterránea en la sección de 5 a 10 km del paso de montaña. La filtración de agua superficial a lo largo del río es también una de las importantes fuentes de suministro de agua kárstica en Jiaozuo.

Después de recargarse en el norte y oeste de Jiaozuo, el agua kárstica fluye horizontalmente de norte a sur y sureste hasta el área de drenaje del Piamonte. La falla de Zhaozhuang es una falla de conducción de agua débil (Figura 10-6). El agua kárstica está limitada por la falla de Zhaozhuang para formar un escarpe hidráulico de agua subterránea con una diferencia de nivel de agua de 70 a 200 m. El norte de la falla es una zona de alto nivel de agua. El nivel del agua kárstica cambia sincrónicamente con la precipitación atmosférica. El nivel del agua es de 200 a 240 m en la estación húmeda (de septiembre a octubre) y de 130 a 160 m en la estación seca (de marzo a mayo). ). La amplitud de la subida y bajada del nivel del agua es proporcional a la cantidad de precipitación. El sur de la falla es un área de bajo nivel de agua. El nivel del agua kárstico es bajo. El nivel del agua se ve afectado tanto por la precipitación atmosférica como por la minería artificial. La variación anual del nivel del agua es de 80 a 85 m. temporada y 70-80 m en la estación seca. La variación anual del nivel del agua es de 10 ~ 12 m. La estructura de falla y el karst se desarrollan en el área del piedemonte, y las condiciones de circulación y escorrentía del agua kárstica son buenas. Es un área de descarga y escorrentía de agua kárstica y un área de enriquecimiento de agua kárstica. El agua kárstica de la zona montañosa del norte se mueve y acumula a lo largo de fuertes fallas conductoras de agua, como la falla Phoenix Ridge, la falla Jiulishan y la falla Zhucun, formando una fuerte zona de escorrentía de agua kárstica. Las fallas secundarias y las estructuras pequeñas también están bien desarrolladas e interconectadas en el área, lo que le da al agua kárstica en el área del piedemonte un campo de flujo unificado y una dinámica de nivel de agua similar.

En condiciones naturales, el agua kárstica se descarga concentrada en forma de manantiales en el "tragaluz" de Aohui en el lado sur de las colinas restantes de la montaña Jiuli. En las condiciones mineras actuales, la minería y el drenaje de la mina son artificiales. los principales vertidos de aguas kársticas.

3. Suministro, escorrentía y descarga de agua de poro

Las fuentes de suministro de agua de poro incluyen la infiltración de precipitación atmosférica, la filtración de agua de riego de tierras agrícolas y el suministro de escorrentía lateral de agua subterránea, etc. El área de la llanura aluvial del piedemonte tiene un terreno relativamente plano y una vegetación superficial desarrollada. La litología de la zona vadosa es principalmente grava, arena y arcilla limosa, etc., con buena permeabilidad. La precipitación atmosférica puede filtrarse fácilmente para recargar el agua subterránea de los poros. Por lo tanto, la infiltración de la precipitación atmosférica es una de las fuentes importantes de suministro de agua intersticial.

Las áreas agrícolas en las partes occidental y oriental de la ciudad utilizan principalmente drenaje de minas para regar tierras de cultivo, mientras que el área agrícola del sur en Jiaozuo utiliza principalmente aguas residuales urbanas para regar tierras de cultivo. también formas importantes de reponer el agua de los poros. La minería artificial, el drenaje de minas y la evaporación subterránea son los principales métodos de descarga de agua intersticial. Además, en Lingquanbei y Xiaozhangzhuang, el agua intersticial también se descarga en forma de manantiales y pozos artesianos.

En condiciones naturales, el agua de los poros fluye desde la parte superior del abanico aluvial hasta el borde frontal del abanico, y la dirección de escorrentía es básicamente consistente con la dirección de la pendiente del terreno. En las condiciones mineras actuales, afectadas por el drenaje de las minas de carbón y la minería artificial, el estado de escorrentía del agua de los poros ha cambiado. En el área de distribución del agua de los poros, hay enterramientos a nivel profundo, áreas de deshidratación de acuíferos, áreas de embudos de caída del nivel del agua y áreas de estabilidad del nivel del agua. . En la zona del Piamonte, debido al drenaje a largo plazo y la extracción manual de las minas de carbón, el nivel del agua ha bajado significativamente. El nivel del agua tiene entre 30 y 60 m de profundidad y el acuífero se encuentra en un estado seco a semiseco. Debido a la minería intensiva en la parte sur de la ciudad vieja, se ha formado un embudo de nivel de agua de poro decreciente, y el agua de poro cerca del embudo se mueve desde el borde del embudo hacia el centro. En el agua intersticial al sur de Fengsheng Road, la recarga y la descarga están en equilibrio, el nivel del agua es estable y el agua subterránea se mueve de noroeste a sureste.

4. Conexión hidráulica entre el agua intersticial y el agua kárstica

El agua intersticial y el agua kárstica pertenecen a dos sistemas acuíferos diferentes, cada uno con condiciones de suministro, escorrentía y descarga relativamente independientes. El agua de los poros se distribuye principalmente en depósitos aluviales del Cuaternario en la llanura aluvial del piedemonte, y el espacio acuífero son los poros. El agua kárstica se distribuye principalmente en la piedra caliza del Ordovícico, y el espacio acuífero es el karst de fisuras. La zona de recarga de agua kárstica se encuentra en la zona montañosa del norte y pertenece a fuentes de recarga distantes. La infiltración de la precipitación atmosférica y la filtración de los ríos de montaña son las fuentes de recarga de agua kárstica. El área de la llanura de la pendiente del pie de monte es un área de descarga concentrada de agua kárstica. La minería artificial y el drenaje de minas son los principales métodos de descarga de agua kárstica. Las fuentes de recarga de agua de poro incluyen la infiltración de precipitación atmosférica, la filtración de agua de riego de tierras agrícolas, la filtración de agua superficial a lo largo de ríos y acequias, etc. El alcance del área de recarga es consistente con su rango de distribución y pertenece a la recarga de fuentes cercanas. Los métodos de descarga incluyen minería artificial, evaporación, descarga de manantiales y escorrentía subterránea, etc. En la llanura aluvial del Piamonte, el acuífero de agua porosa de sedimentos aluviales cuaternarios se distribuye en la parte poco profunda. El acuífero de agua soluble de arganita está enterrado bajo los estratos de la serie de carbón Carbonífero-Pérmico. Por encima del acuífero de arganita generalmente no existe una conexión hidráulica directa entre ellos. los acuíferos de arenisca y lutita del Carbonífero-Pérmico de 350-400 m de espesor, el agua disuelta de piedra caliza kárstica y el agua de poros poco profunda.

En el área de la mina Jiulishan-Yanma, debido al declive de la placa noroeste de la falla de Jiulishan y al ascenso de la placa sureste, las calizas del Carbonífero y del Ordovícico quedan cubiertas bajo los estratos sueltos del Cuaternario. La piedra caliza del Ordovícico está expuesta en la superficie, formando un "tragaluz" (Figura 10-7), que permite la conexión hidráulica entre el agua de cal del Ordovícico, el agua de los poros y el agua kárstica de piedra caliza en capa delgada. Antes de la década de 1960, el nivel del agua kárstica era más alto que el nivel del agua intersticial y el agua kárstica estaba directamente expuesta aquí para formar un manantial. En la actualidad, el nivel del agua intersticial es más alto que el nivel del agua kárstica y el agua intersticial suministra agua kárstica. La piedra caliza de capa delgada carbonífera tiene afloramientos en forma de franjas en el área de distribución de sedimentos sueltos. El nivel del agua de los poros es más alto que el nivel del agua kárstica de la piedra caliza de la capa delgada. El agua de los poros fluye a través del agua soluble de la piedra caliza y fluye hacia la mina Jiulishan. Mina Yanma a lo largo de los campos de tendencia estratigráfica, drenado a la superficie en forma de drenaje de mina. El agua de la mina proviene principalmente del agua kárstica de Taihui y Aohui. El drenaje de la mina a largo plazo no solo hace que baje el nivel del agua kárstica, sino que también hace que baje el nivel del agua de los poros cerca de las minas Jiulishan y Yanma, formando un embudo de descenso del nivel del agua. Por lo tanto, en el área de la mina Jiulishan-Yanma, existe una cierta conexión hidráulica entre el agua kárstica y el agua de los poros.

Figura 10-7 Diagrama esquemático de la sección de contacto "tragaluz" entre los depósitos aluviales de Ohui y Cuaternario en la montaña Jiuli, Jiaozuo

Dinámica y nivel del agua kárstica

La dinámica de los niveles de agua kárstica se ve afectada principalmente por los factores duales de la precipitación atmosférica en las zonas montañosas y la minería artificial (incluido el drenaje de la mina). A medida que el volumen de minería aumenta y la precipitación disminuye, disminuye de manera escalonada desde 1952. Hasta la primera mitad de 1993, el nivel del agua cayó en forma escalonada. Se puede dividir aproximadamente en cinco pasos; la dinámica del nivel del agua de 1994 a 2008 mostró principalmente fluctuaciones dinámicas (Figura 10-8).

Figura 10-8 Curva dinámica del nivel de agua kárstica en el área minera de Jiaozuo a lo largo de los años

El primer paso: de 1952 a 1964, la precipitación media anual fue de 734,3 mm y el karst El volumen de extracción de agua fue inferior a 1,50 m3/s, el nivel del agua fluctúa entre 100 y 110 m, alcanzando un máximo de 119 m, que es más alto que la elevación límite de descarga del grupo de manantiales de la montaña Jiuli (95 m se descarga agua en el Karst). forma de grupos de primavera alrededor del afloramiento Aohui de la montaña Jiuli. El caudal máximo de agua de manantial alcanza los 12m3/s.

El segundo paso: de 1965 a 1970, la precipitación media anual fue de 512,4 mm. La precipitación disminuyó, el drenaje de la mina y la producción de pozos autoprovistos aumentaron a 4,42 m3/s y el nivel del agua kárstica aumentó. 100-102 m fluctúan entre ellos, ligeramente más alto que la elevación de la boca del manantial de la montaña Jiuli, y el flujo de agua del manantial disminuye.

El tercer paso: de 1971 a 1976, la precipitación media anual fue de 602,4 mm, el volumen de agua de extracción kárstica y el drenaje de la mina aumentaron a 6,58 m3/s, y el nivel del agua fluctuó entre 90 y 100 m. Durante este tiempo, el grupo de manantiales de la montaña Jiuli comenzó a secarse y comenzó a formar un embudo de descenso del nivel del agua.

El cuarto paso: de 1977 a 1985, la precipitación media anual fue de 546,9 mm, el volumen de agua minera kárstica aumentó a 10,1 m3/s, de los cuales el drenaje de la mina fue de 8,7 m3/s, y el agua El nivel bajó a 80-90 m. Por debajo de la elevación de la boca del manantial de la montaña Jiuli, el agua del manantial está completamente cortada. En septiembre de 1980, se puso en funcionamiento la fuente de agua de Gangzhuang de la central eléctrica de Jiaozuo y el volumen de extracción alcanzó los 0,7 m3/s. La cuarta planta de agua en Jiaozuo se puso en funcionamiento en 1982, con un volumen de producción de 0,3 m3/s. Debido a la extracción intensiva de agua kárstica, apareció un embudo de descenso del nivel del agua centrado en la fuente de agua de Gangzhuang.

El quinto paso: de 1986 a 1993, la precipitación media anual fue de 561,0 mm, el volumen minero alcanzó un máximo de 10,3 m3/s y el nivel del agua fluctuó entre 70 y 90 m.

Desde 1994, las minas Wangfeng, Jiaoxi y Jiaodong han estado cerradas una tras otra, y el drenaje de la mina ha ido disminuyendo año tras año. En los últimos años, la tecnología de inyección del acuífero en el fondo de la veta de carbón del frente de trabajo se ha utilizado ampliamente en la mina de carbón Jiaozuo. El drenaje de la mina ha disminuido, pero la cantidad de agua kárstica extraída para el suministro de agua urbana ha aumentado gradualmente, compensando así. el drenaje minero reducido y la extracción total de agua kárstica se han mantenido iguales. En niveles más altos, entre 8,5 y 9,5 m3/s, el nivel del agua kárstica fluctúa entre 70 y 90 m. Aquí, la precipitación fue relativamente grande en 1996 y 2003, alcanzando 746,8 mm y 859,0 mm respectivamente. El nivel del agua kárstica en ese año aumentó a un máximo de 95 m, que estaba cerca del nivel de descarga de agua de manantial kárstico.

7. Características hidroquímicas del agua kárstica

El agua kárstica de esta zona pertenece al tipo de precipitación atmosférica y filtración-infiltración de aguas superficiales, y su composición química es el resultado de la acción del agua. interacción de rocas. Hay grandes áreas de formaciones rocosas de carbonato distribuidas en las montañas Taihang. La composición química de las rocas es principalmente CaO y MgO. Bajo la acción simultánea del agua y el CO2*** en el agua, se encuentran carbonato de calcio, carbonato de magnesio, etc. las rocas carbonatadas se disuelven en el agua, de modo que el agua kárstica está compuesta principalmente de plasma de Ca2+, Mg2+, y el tipo químico del agua es principalmente de tipo -Ca2+·Mg2+.

El entorno de formación hidroquímica del agua kárstica en las zonas montañosas del este es ligeramente diferente al de las zonas montañosas del oeste. En la zona montañosa occidental, los estratos de rocas carbonatadas del Ordovícico están cubiertos de estratos carboníferos del Pérmico-carbonífero ricos en sulfuros. El efecto de lixiviación de la precipitación atmosférica disuelve los sulfuros de los estratos carboníferos en el agua y el flujo de agua ingresa al karst. agua, provocando que el contenido de agua kárstica sea mayor, y el tipo químico del agua evolucione a tipo ·-Ca2+·Mg2+. Este tipo de agua kárstica se distribuye en el sur de Zhaihuo-Xizhangzhuang-Lifeng y al oeste de la central eléctrica de Jiaozuo. La composición química del agua es principalmente Ca2+, Ca2+, Mg2+, materia solidificada, dureza total y diversos contenidos de iones, especialmente los uniformes. contenido significativamente mayor que en el este. En las zonas montañosas orientales, los estratos de rocas carbonatadas del Ordovícico-Cámbrico no están cubiertos por precipitaciones atmosféricas y el agua superficial suministra agua kárstica a través de fisuras kársticas. El contenido de agua es menor que en las zonas occidentales. del agua es principalmente Ca2+, Mg2+, el tipo químico del agua es generalmente del tipo -Ca2+·Mg2+.

8. Descripción general de los recursos de aguas subterráneas y estado actual de explotación y utilización

1. Descripción general de los recursos de aguas subterráneas

Los recursos de aguas subterráneas de Jiaozuo se componen de agua kárstica y de poros. Basado en recursos. Según el "Informe de exploración hidrogeológica del área de fuentes de agua de Dongxiaozhuang, ciudad de Jiaozuo, provincia de Henan" (1989) de la Primera Brigada de Ingeniería Geológica Hidrogeológica de la provincia de Henan, la cantidad total de recursos naturales de aguas subterráneas en el área de Jiaozuo es de 10.758 m3/s, de el cual el agua kárstica es de 8.09m3/s, equivalente a 255.126 millones de m3/a; el agua de poro es de 2.668m3/s, equivalente a 84.138 millones de m3/a.

2. Estado actual de la explotación y utilización de los recursos de agua subterránea

Las formas de desarrollo y utilización de las aguas subterráneas en la ciudad de Jiaozuo incluyen: extracción centralizada de fuentes de agua a gran escala por parte de empresas de suministro de agua, centralizada fuentes de agua (pozos de fuente de agua) proporcionadas por fábricas y minas, o Hay cuatro tipos de minería descentralizada, drenaje de minas y minería agrícola descentralizada suburbana (Tabla 10-2).

Tabla 10-2 Tabla estadística del estado de explotación de aguas subterráneas en el área de planificación de la ciudad de Jiaozuo en 2008 Unidad: 10.000 m3/a

La Compañía de Abastecimiento de Agua de la ciudad de Jiaozuo tiene actualmente seis plantas de agua (la tercera planta de agua Dejó de producir en abril de 2001), principalmente extrayendo agua kárstica y utilizando una pequeña cantidad de agua superficial del embalse de Qunying. Entre ellas, la Séptima Planta de Agua (Fuente de Agua de Dongxiaozhuang) y la Segunda Planta de Agua (Fuente de Agua de Zhouzhuang). escalas mineras más grandes. En 2008, las empresas de suministro de agua extrajeron 43,48 millones de m3 de agua kárstica.

Hay 224 pozos de fuente de agua autoabastecidos para fábricas y minas en la ciudad de Jiaozuo, incluidos 96 pozos de extracción de agua kárstica y 128 pozos de extracción de agua de poros. La explotación de agua kárstica se concentra principalmente en la central eléctrica Jiaozuo (46 pozos en la fuente de agua de Gangzhuang), la central eléctrica AIS Wanfang (14 pozos en la fuente de agua de Daiwang), la planta química número 3 (6 pozos) y la central térmica (4 pozos). En 2008, se extrajeron 44,03 millones de m3 de agua subterránea de pozos autoabastecidos, incluidos 35,33 millones de m3 de agua kárstica y 8,7 millones de m3 de agua intersticial.

Actualmente existen 9 grandes minas de carbón en el área minera de Jiaozuo, distribuidas principalmente en el área minera de Jiaodong. El volumen total de drenaje de la mina en 2008 fue de 5,97 m3/s, equivalente a 188,27 millones de m3/a, excluyendo. 20% del volumen de drenaje repetido. El agua subterránea bombeada real es de 150,62 millones de m3/a, de los cuales 120,5 millones de m3/a son agua kárstica y 30,12 millones de m3/a son agua de poros.

El agua de poro extraída para uso doméstico por agricultores rurales en áreas suburbanas, agua de riego de tierras agrícolas y agua de producción utilizada por empresas de municipios y aldeas es de aproximadamente 46 millones de m3/a.

El volumen de extracción de agua kárstica es de 199,31 millones de m3/a, que es inferior a los recursos naturales de agua kárstica; el volumen de extracción de agua de poro es de 84,82 millones de m3/a, que es ligeramente superior al de los recursos naturales. Recursos naturales de agua de poro. El agua kárstica todavía tiene cierto potencial de desarrollo, mientras que el agua intersticial se encuentra en un estado de sobreexplotación.