耿鹤年 马国英 阮丽娟
前言
随着黄河三门峡水利枢纽工程准备工作的开始，会兴镇由于交通位置的重要，已由静僻的小镇而跃成为举世嘱目的三门峡水利工程的重要基地。1956年4月间，国务院正式决定成立三门峡市，原会兴镇地区将成为这个崭新城市的主要组成部分(图1)。
图1 会兴镇交通位置图
新的发展向人们提出一项要求，这就是要在人口激增，各种辅助企业，中小型工厂纷纷兴建的情况下，解决居民的生活用水和工业用水问题。从会兴镇所处之地理条件来看，北面紧临黄河，镇南约2千米是黄河的支流南涧河，似乎解决供水水源是不成问题的。但是采用黄河水须从一百米深处把水用水泵抽上来，而且还要经繁重的沉淀等手续，因此，在经济上是不合算的。至于南涧河水则一因流量小，二因受季节的影响较大，更重要的是在使用时与当地农民灌溉用水相矛盾，因而唯一解决供水问题的途径就是勘探地下水。
从1955年10月开始，会兴镇地区的供水水文地质勘探，就成了黄河三门峡地质勘探总队的重要工作项目之一，经过一年多的地面调查与勘探，会兴镇地区的水文地质条件已经基本上查明，对于三门峡市设计所要求的水量也得到了圆满的解决。
现将已有的资料加以综合，并结合我们自己的认识，作简单的介绍。
一、会兴镇地区的自然地理、地质与地貌
本区位于晋豫山地区的黄土阶地区，北面隔黄河为中条山，东南则为崤山山脉。黄河及南涧河分别自西南及东南方向流入境内，使本区切割成为一个半岛式的高原地带。
本区属于半干旱气候带，年平均降雨量500mm，多集中在秋季七、八月。年平均气温为15℃，七月份最高为28℃，一月份最低为-1℃。平均蒸发量为1200mm，远远超过3年降雨量。
南涧河河源距会兴镇21km。河床平均坡降为1/100，河源地区为各种火山岩系及变质岩系所构成之山岭，但其流经地段的基岩已全为黄土所覆盖。每当雨季，纳入河流的裂隙水及流域内的降水汇成强劲的地面水流。但每年1～6月河水流量甚小，且往往呈断流状态。
会兴镇地区黄土类土广泛地覆盖在较老岩层之上。近代冲积的砂卵石层，只能在南涧河现代河谷及黄河的漫滩上见到。
黄土底部卵石层在这一地区分布亦广，在南涧河河谷两岸，所见厚度为2～5m。根据钻探资料，说明深埋在南涧河和会兴镇间各级阶地之下的黄土底部卵石层厚度达10～12m。
湖相及河流交替沉积的三门系岩层是会兴镇地区的最老岩层，它仅仅在黄河两岸才有出露。
地貌单元以阶地为主，黄河右岸阶地自北而南分为一级阶地、二级阶地、三级阶地。一、二级阶地较为狭窄，局部地方受水流的冲刷已残缺不全；三级阶地高程为390～400m，高出黄河水面100～110m，台面平缓而宽展，三门峡新城市目前正在这一级阶地上兴建。
南涧河在这一区内是从切割黄河的三级阶地开始发育的。因此，目前南涧河的三级阶地，也就是黄河的三级阶地。南涧河右岸二级阶地高出水面约10～15m，宽度达600～1100m，阶面平坦，其北部边缘村落密布，这主要是因为二级阶地与三级阶地间的坡坎高而陡，便于人们开挖窑洞居住的缘故。在东关村以西，阶地向东北延展，而与黄河二级阶地相连。南涧河一级阶地高出河面3～5m，两岸发育不对称，局部地段受水流冲刷而不存在(图2)。
图2 地貌示意图
二、含水层
会兴镇地区的含水层有南涧河冲积层，黄土底部卵石层，与三门系砂层。现分述如下：
1.南涧河冲积层：沿南涧河谷呈带状分布。冲积层主要为卵石，卵石为石英岩、石英砂岩、片麻岩、玄武岩、安山岩等，其最大直径达80～100cm，一般为20～50cm。填充物为砂、粘土及粉土。由于来源较近，因而分选性较差。砂卵石层的分布规律，是上游薄而下游厚，以陇海路铁桥附近的情况而言，铁桥上游厚度为4～5m，铁桥下游厚度为11～12m。在勘探地段，铁桥上游含浅层地下水，而铁桥下游不含水。
根据某钻孔抽水试验资料，单位流量约为0.1～0.4L/s，地层渗透系数则为4.3m/d。但因含水层厚度不大，分布地带又极为狭窄，故蓄水量远不能满足设计的要求。
2.黄土底部卵石层在本区分布虽广，但不是完整的含水层，仅局部地带含水。在铁桥上游，此层为南涧河切割而出露于两岸低处，往往有地下水呈下降泉状态泄出。其较大者有东斜桥泉，流量为9L/s及候桥、朱家咀附近的多股泉水，流量达20L/s。这些泉水，绝大部分为当地农民作为灌溉一、二级阶地上耕田的水源。
3.三门系砂层：三门系地层上部主要为中砂、细砂与粘土互层。砂层由于质纯而颗粒均匀，因而成为优良的含水层。砂层总厚在各处不等，约为20～60m。砂层与砂层中间夹有数分米至十余米的粘土层。这些粘土层大多以透镜体状态穿插在含水层中间，成为局部隔水层。
在会兴镇以西一带，三门系砂层为各支沟切割而出露，因此在这些露头地方出现了许多的下降泉，其中流量较大者为会兴以西的水沟泉，其流量达11L/s。在会兴镇以东一带，三门系砂层广泛地出露于黄河右岸的下半部，所以泉水大量出露，成为地下水的天然泄水区。
三门系砂层透水性较为均匀，单位涌水量一般为0.5～1.1L/s，渗透系数一般为3.5～5.5m/d。为了更好地说明其含水层及透水性，现将各供水钻孔的抽水试验结果列表如下：
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
三门系含水层就其含水量与补给条件，为本区主要的含水层。
三门系的上覆地层为黄土底部卵石层，而在南涧河河谷地带，则为冲积层的卵石层覆盖。在层位交接处，有些地方为三门系的重砂质粘土层与卵石层接触，有些地方则为三门系砂层与卵石层直接接触。在后一种情况下，卵石层与砂层则相互构成同一个含水层，或者卵石层中的地下水直接补给三门系含水层。
三、地下水埋藏特性及运动规律
南涧河会兴镇间，三门系含水层的地下水位，一般在地面下30～80m(在二级阶地下为30～36m，在三级阶地下为60～80m)，深度愈向北愈大。至于在铁桥下游一段的南涧河谷中，则一般埋藏在地面下20～30m。
南涧河冲积层水位在地表下1～2m，铁桥上游2km以内冲积层不含水，而地下水深藏在下伏三门系砂层中。从铁桥上下水平距仅750m的二条勘探线的情况来看，地下水位落差竟达32m，平均坡度约为1/23，远大于地面坡度(约为1/100)。又根据南涧河左岸二级阶地上水井调查资料，贺家庄黄土底部卵石含水层水位高程为365m左右，而与其相距仅150m的某钻孔的水位，则在高程约为345m的三门系砂层中，在这短距离内地下水平均坡度大达1/7，这是由于砂卵石层底部重砂质粘土隔水层的存在，决定了地下水的埋藏深度，并形成了不同的含水层(图3)。
图3 南涧河铁桥附近地质纵剖面图
区内地下水是属于孔隙水、交替循环强烈的地下水，一般不具承压性质。但是在三门系含水层中，由于粘土透镜体的存在，造成了地下水的局部承压。
根据水质分析资料，各含水层地下水同属于重碳酸盐型，所以本区应属于地下水的强烈循环带。
地下径流总的流向为自东南向西北，补给黄河(图4)。
四、地下水的补给来源
解决会兴镇地区地下水的补给来源，是一个重要的问题，因为它决定了将来地下水的可开采量。
众所周知，本区降雨量较小并远远少于蒸发量，地面又普遍为厚层的黄土所覆盖，因而大气降水，从黄土层下渗补给地下水是不可能的。
我们认为本地区主要含水层——三门系含水层的主要补给来源，在于南涧河水通过黄土底部卵石层及冲积层在其与三门系砂层层位交接处的渗入，可用以下事实作为引证：
南涧河水主要的来源为河源区的裂隙水，当然裂隙水本身是来自大气降水的渗入，由于在岩层内流动缓慢，故其成为经常的补给来源。南涧河上中游段，由于河谷切割了黄土底砾石层，并使之与其自己堆积的冲积层相连，构成了同一个卵石层含水层。河水的水平渗透，使卵石层水富集了。根据访问，附近各村庄水井均以此层地下水为汲取对象。因此，卵石层水在与三门系砂层交接处，即直接的补给三门系含水层，铁桥附近及贺家庄一带就是这种情况。
图4 地下水位等高线示意图
南涧河中下游段，局部地方又由于河谷深切到砂砾石层饱和水面以下，故河岸出现了下降泉。在南涧河中游蔡家坡附近，则见黄土层直接覆盖在第三纪红色岩层上，三门系岩层亦已尖减。可以想像在三门系岩层的东部边界，会直接大量承受卵石层中地下水的补给。
五、地下水的物理性质和化学成分
由于地下水循环交替强烈，又流经地段的地层均为松散的粒状沉积，围岩的淋滤不会加剧水质的矿化。因居民点不多，人为的污染极小，故地下水的物理化学性质是均一的。
地下水一般为无色、无味、无臭、透明，部分呈混浊状和煮沸沉淀。总离子含量在1000mg/L以下。HCO3离子为本区地下水的主要化学成分，其含量为200～300mg/L。CI离子含量一般为15～55mg/L，在南涧河冲积层中则含量较低，在10mg/L以下，二级阶地在20mg/L以下，向西北逐渐递增。Ca2+含量一般为25～60mg/L，Mg2+一般为15～42mg/L。在南涧河冲积层中，Mg含量较少，在10mg/L以下。总硬度一般为6°～20°(德国度，下同)，在南涧河冲积层中，一般为8°～9°，pH值在7.3～8.4之间，极少有毒元素。又根据某钻孔细菌分析资料，大肠杆菌少于3个/升，每毫升平皿中细菌生长数为7个，故水质无污染迹象。
根据矿化度，本区地下水属于淡水。根据阴阳离子含量，地下水主要属于重碳酸盐钙镁型。根据饮用水水质标准(苏联国家标准2874—45)，本区地下水完全适于饮用，又以其化学成分简单，适用于各种工业用水，无须经过繁复的处理。
结语
1.根据勘探及试验资料，求出的地下水天然储量，已大大地超过了设计要求。水质良好，完全适于饮用，也适于锅炉用水，搅拌混凝土用水，无须经过任何繁复的处理。
2.在勘探期间，我们在对勘探孔的设计中已经考虑了将来作为生产孔的可能性，故一般口径较大，在抽水试验前，又下入了过滤器，这样就提供了以勘探孔作为生产孔的可能性。如从现有距市区较近的钻孔中取出的水量不敷应用时，应考虑另外布置生产孔群。是项钻孔群应布置在新城市区东南南涧河二级阶地上。这是考虑到地下水埋藏较浅，在汲取地下水的技术条件上及经济条件上都是有利的。此外生产孔布置的间距，取决于影响半径，因为钻孔如布置在相互影响范围以内时，各钻孔同时抽水会相互干扰，而影响到地下水的静止储量。考虑到三门系砂层的影响半径一般为150m上下，故生产孔布置的间距应不少于300m。
3.从以上所述本区地质——水文地质条件来看，在供水水源地的周围，特别是在水源地的上游可以考虑设置一个卫生防护带，以免水源受到污染，影响居民健康。
4.在本次勘探中，由于期限和技术条件的限制，还有一些地质与水文地质上的问题没有弄得清楚，比如主要含水层——三门系含水层的厚度、产状、沉积环境、地质年代等问题。特别是铁桥以东，未布置深孔，对于三门系的东部界线尚不能确定。只有肯定了这个问题，才能更好地阐明本地区地下水的补给关系。这个问题除了我们在今后的工作中继续寻求解决外，也希望曾经在这一地区工作过的同志们给我们提些意见，帮助我们解决这些问题。
(原载于《水文地质工程地质》1957年第12期)