清豐縣地下水水文地質(zhì)條件特征研究

王朝明 ，靳廷朝 ，王國(guó)順

(河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，河南 鄭州450045)

清豐縣地下水水文地質(zhì)條件特征研究

王朝明 ，靳廷朝 ，王國(guó)順

(河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，河南 鄭州450045)

通過全面分析清豐縣地下水各含水層組特征，地下水補(bǔ)給、逕流、排泄條件，地下水動(dòng)態(tài)特征，地下水化學(xué)特征等。為該地區(qū)地下水的開發(fā)規(guī)劃和利用提供了可靠的資料參考。

含水層組特征;富水性;地下水動(dòng)態(tài);地下水化學(xué)特征

清豐縣位于河南省東北部，處于黃河沖積平原，地形較為平坦，地勢(shì)總體西南高東北低，地面標(biāo)高54.9～45 m，地面自然坡降1/5 000～1/7 000。是冀魯豫三省交界地帶，全縣總面積872 km2。清豐縣多年平均降水量607.9 mm，區(qū)內(nèi)主要河流有馬頰河(第一濮清南干渠)、潴龍河和多條支流(渠)，支流(渠)均常年無水。

1 含水層組特征及富水性

1.1 淺層含水層組特征

1.1.1 淺層潛水含水層組特征

1)包氣帶巖性分布

根據(jù)調(diào)查及鉆孔資料，勘查區(qū)包氣帶厚度在9～24 m左右，主要巖性結(jié)構(gòu)為粉土—粉砂(或單層粉土)、粉土—粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土—粉砂，其中以粉土—粉砂(或單層粉土)面積最大。在滲透性能方面，以粉砂的垂向滲透系數(shù)最大，可達(dá) 1.3 m/d，粉土與粉質(zhì)粘土在 0.81 ～0.012 m/d之間，有利于地表水的垂向滲漏補(bǔ)給地下水。

2)淺層潛水含水層組結(jié)構(gòu)

淺層潛水含水層組由黃河早期沖積形成，主要為第四系含水砂層，底板埋深50～75 m，自西向東逐漸加深，為全新統(tǒng)(Qh)、上更新統(tǒng)(Qp3)的含水砂層，其特點(diǎn)是砂層層數(shù)少，厚度較大，一般為1～3層，單層厚度一般為2～30 m，總厚度在30～50 m左右，顆粒較粗，巖性一般為細(xì)砂、中砂，與下部淺層承壓含水層有一層粉土、粉質(zhì)粘土形成的弱隔水層，厚約3～13 m。

1.1.2 淺層承壓含水層組特征及富水性

1)淺層承壓含水層組結(jié)構(gòu)

淺層承壓含水層組是水源地淺井開采的目的層，頂?shù)茁裆?0～75 m，底板埋深120～150 m，包括上更新統(tǒng)(Qp3)、中更新統(tǒng)(Qp2)的含水砂層，砂層層數(shù)5～7層，單層厚度3～15 m，總厚度約40～52 m左右，砂層顆粒較細(xì)，主要為中細(xì)砂、細(xì)砂、粉砂等，

2)淺層承壓含水層組富水性

根據(jù)鉆孔、機(jī)民井實(shí)際抽水資料結(jié)合含水砂層的厚度及出水率綜合確定淺層水的富水性。參照《地下水資源勘察規(guī)范》SL454—2010，富水性分區(qū)共分四個(gè)檔次，分別為:

(1)弱富水區(qū) q＜1 m3/(h·m)

(2)中等富水區(qū)1＜q＜5 m3/(h·m)

(3)強(qiáng)富水區(qū) 5＜q＜10 m3/(h·m)

(4)極強(qiáng)富水區(qū) q＞10 m3/(h·m)

其中q為過濾管半徑100 mm，降深1 m的單位降深出水量。

通過以上對(duì)勘查內(nèi)淺層承壓水富水性進(jìn)行分區(qū)，全區(qū)大部分地區(qū)出水量皆為1～5 m3/(h·m)，劃分為中等富水區(qū)，在砂層較厚的馬莊橋一帶為5～10 m3/(h·m)，富水性較好，劃分為強(qiáng)富水區(qū)。

1.2 中深層含水層組特征

中深層含水層位于淺層含水層組之下，為中更新統(tǒng)下段、下更新統(tǒng)上段含水砂層，頂板埋深120～150 m，底板埋深270～330 m。含水砂層4～7層，厚50～70 m，巖性以中細(xì)砂、細(xì)砂為主，與上下含水層之間均有穩(wěn)定的粘土層作為良好的隔水層，水力聯(lián)系較弱。

1.3 深層含水層組特征

1.3.1 深層承壓含水層組結(jié)構(gòu)特征

該含水層埋藏于中深層含水層之下，為下更新統(tǒng)、新近系明化鎮(zhèn)組含水砂層，頂板埋深270～330 m，底板埋深在450～520 m左右。本含水層特點(diǎn)是砂、土互層，砂層層數(shù)多，分布廣，連續(xù)性較好，巖性主要為中細(xì)砂、粉細(xì)砂，局部見中砂，砂層8～10層，單層厚 5.60～27.60 m，總厚度為105 m左右，砂層頂板為一層厚2.70～30.20 m的粘土或砂質(zhì)粘土，分布較穩(wěn)定，隔水性能較好，與中深層含水層組水力聯(lián)系微弱。

1.3.2 富水性

深層承壓水富水性劃分標(biāo)準(zhǔn)跟淺層承壓水相同，根據(jù)深層勘探孔的抽水成果及收集的深層井出水量資料進(jìn)行計(jì)算，單位涌水量在 50～69 m3/h之間，降深在8.67～17.9 m之間，統(tǒng)一換算為井徑100 mm、降深1 m的單位降深出水量，大部分地區(qū)單位降深出水量皆為1～5 m3/(h·m)，屬中等富水區(qū)，馬莊橋一帶及郝莊村北S19#附近為5～10 m3/(h·m)，屬?gòu)?qiáng)富水區(qū)。

2 地下水補(bǔ)給、逕流、排泄條件

2.1 淺層潛水補(bǔ)給、逕流、排泄

2.1.1 補(bǔ)給

本區(qū)處于黃河早期泛流平地，遠(yuǎn)離黃河補(bǔ)給帶，淺層潛水補(bǔ)給主要接受降雨入滲補(bǔ)給、馬頰河、潴龍河等河流渠系的滲漏補(bǔ)給和灌溉回滲的補(bǔ)給。淺層承壓水主要接受北部高水位地區(qū)的逕流補(bǔ)給，其次是來自于上部潛水的越流補(bǔ)給。中深層承壓水主要接受逕流補(bǔ)給。深層承壓水主要接受逕流補(bǔ)給，此外在其承壓水頭發(fā)生變化時(shí)，也可能接受來自上下含水層微弱的的越流補(bǔ)給。

2.1.2 逕流

區(qū)內(nèi)淺層潛水逕流情況受農(nóng)業(yè)開采影響較大，逕流方向也較為復(fù)雜，總體來說以王家一帶為中心分別東、南、西呈放射狀逕流。;區(qū)內(nèi)淺層承壓水北部地下水位相對(duì)較高，埋水深10～14 m，水位標(biāo)高37左右，東、南、部水位在18～22 m左右，水位標(biāo)高30～31 m。因此，區(qū)內(nèi)地下水以北部為中心，分別向其它幾個(gè)方向逕流。從區(qū)域資料來看，中深層承壓水其逕流方流大致為由西南向東北方向逕流。;深層承壓水逕流主要受控于開采強(qiáng)度，本區(qū)內(nèi)深層水開采強(qiáng)度較弱，主要由自來水公司利用4眼勘探井進(jìn)行開采，并在八里莊村、五眼井村一帶初步形成深層水位降落漏斗，深層地下水由各個(gè)方向向此逕流，水力坡度東及東南方向較緩，約為0.5‰，西部、西南部略大，約為1‰。

2.1.3 排泄

現(xiàn)狀條件下，區(qū)內(nèi)淺層潛水的排泄方式主要為人工開采，其次為逕流排泄。淺層潛水是當(dāng)?shù)剞r(nóng)田灌溉的主要水源，開采量較大;同時(shí)也有少量企業(yè)和村莊也開采淺層潛水用于生產(chǎn)和生活，開采量相對(duì)較小。逕流排泄主要是向西側(cè)濮清南漏斗、東側(cè)六塔漏斗排泄。淺層承壓水排泄方式有逕流排泄及人工開采，以逕流排泄為主，人工開采主要供給當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟_采量不大，在群孔抽水期間對(duì)區(qū)域淺層承壓水開采情況進(jìn)行了開采量調(diào)查，其中生活用水僅為2 900 m3/d。中深層承壓水排泄方式主要為逕流排泄。深層承壓水排泄方式主要為人工開采，自來水公司利用水源地4眼勘探井進(jìn)行開采。

2.2 含水層組之間的水力聯(lián)系

2.2.1 淺層潛水含水層組與淺層承壓含水層組的水力聯(lián)系

淺層潛水與淺層承壓水均屬于淺層含水層組，從區(qū)域上來看，兩者聯(lián)系十分密切，或者是連通的。

2.2.2 淺層承壓含水層組與中深層含水層組的水力聯(lián)系

本區(qū)內(nèi)淺層承壓含水層組與中深層含水層組之間有一層厚約15～25 m分布較為穩(wěn)定的粉質(zhì)粘土相隔，根據(jù)鄰區(qū)的中深層水、淺層水的觀測(cè)資料，結(jié)合勘查區(qū)內(nèi)的淺層承壓水水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料，淺層承壓水水位有隨季節(jié)變化的現(xiàn)象，而中深層水水位基本不受氣象要素的影響，且逐年下降，說明兩者之是水力聯(lián)系微弱。

2.2.3 中深含水層組與深層含水層組的水力聯(lián)系

本區(qū)內(nèi)，中深層含水層組與深層含水層組之間有一層厚約20 m且分布穩(wěn)定的粘土層將其分開。根據(jù)《河南省濮陽(yáng)市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告》(1996年度)，兩者無水力聯(lián)系。

3 地下水動(dòng)態(tài)

3.1 淺層潛水動(dòng)態(tài)

3.1.1 動(dòng)態(tài)類型

淺層潛水動(dòng)態(tài)主要受氣象、水文、水位埋深、包氣帶巖性及人為因素的影響，不同地區(qū)受諸因素影響的強(qiáng)度不同，地下水動(dòng)態(tài)特征也不同。區(qū)內(nèi)地下水潛水位埋深差異較大，一般在9～23 m之間，受開采影響程度較大，2－4月份為春灌期，水位開始出現(xiàn)波動(dòng)下降，至7月份以后進(jìn)入汛期開采量變小并且降水增多，水位開始逐漸回升，在無任何特殊情況之下，一般均能恢復(fù)至年初水平，年變幅一般在0～3 m左右。根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水動(dòng)態(tài)影響因素及特征，區(qū)內(nèi)潛水動(dòng)態(tài)類型主要為開采型。

3.1.2 淺層潛水多年動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

根據(jù)李家莊長(zhǎng)觀資料，1996～2006年期間下降較緩，平均年降幅約0.3 m，而2007年～2010年初動(dòng)態(tài)表明，其水位連續(xù)3年基本相同，說明其處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。2010年由于上半年天氣干旱，降幅較大，但在雨季回升明顯。

圖1 李家莊長(zhǎng)觀井多年水位動(dòng)態(tài)曲線

3.2 淺層承壓地下水動(dòng)態(tài)

3.2.1 動(dòng)態(tài)類型

根據(jù)馬莊橋鎮(zhèn)馬2井2010年水位觀測(cè)資料，勘查區(qū)淺層承壓水與淺層潛水有所不同，屬于逕流型，一年中出現(xiàn)兩次漲落現(xiàn)象，與降水量關(guān)系不明顯，主要受區(qū)域性的水位變化的影響，水位出現(xiàn)波動(dòng)。

3.2.2 淺層承壓水多年動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

據(jù)鄰區(qū)內(nèi)濮陽(yáng)市地震局淺層承壓水多年觀測(cè)資料，淺層承壓水多年來基本處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，水位上下波動(dòng)，無明顯上升或下降趨勢(shì)。

圖2 市地震局淺層水多年水位動(dòng)態(tài)曲線

3.3 中深層承壓水動(dòng)態(tài)

由于中深層承水沒有具體的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料，根據(jù)勘查區(qū)內(nèi)中深層承開發(fā)利用程度很低這一情況來判斷，其動(dòng)態(tài)變化主要受控于逕流變化，動(dòng)態(tài)類型為逕流型。

3.4 深層承壓水動(dòng)態(tài)

3.4.1 動(dòng)態(tài)類型

根據(jù)馬1井深層承壓水水位觀測(cè)資料，深層承壓水動(dòng)態(tài)類型為開采消耗型。特征為在區(qū)域深層地下水開采的影響下，水位持續(xù)下降。

圖3 馬1井2011年水位動(dòng)態(tài)圖

3.4.2 深層承壓水多年動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

區(qū)內(nèi)深層承水多年來一直處于下降狀態(tài)，從2005年施工的STC1號(hào)鉆孔水位資料來看，從2005年至2011年水位由19.80 m 下降至24.16 m，平均每年下降0.73 m。近來年，由于區(qū)域上特別是濮陽(yáng)市區(qū)一帶的工業(yè)企業(yè)大量開采深層地下水，使深層承壓水下降趨勢(shì)有所加劇?？辈閰^(qū)內(nèi)馬1井在2011年下降約1.2 m。據(jù)鄰區(qū)濮陽(yáng)市地震局深層井觀測(cè)資料，1999—2011年，13年間深層水平均下降速率為0.8 m/y，其中，2011年水位下降2 m。

4 地下水化學(xué)特征

4.1 淺層潛水化學(xué)特征

按舒卡列夫分類法，區(qū)內(nèi)淺層潛水化學(xué)類型主要有重碳酸型(H)和重碳酸·硫酸鹽·氯化物型水(H·S·Cl)、重碳酸· 氯化物型(H·Cl)。

重碳酸型水(H):在區(qū)內(nèi)廣泛分布，工作區(qū)西部、中東部均為故河道帶，且農(nóng)業(yè)開采量較大，使地下水逕流條件較好，地下水交替較為強(qiáng)烈，故水化類型較為簡(jiǎn)單，主要為H—M·C·N(M·C·N，N·M·C，N·C·M)、H—M·C(C·M)、H—N·M(M·N)型水。礦化度一般小于 1g/L，硬度在257.2～668 mg/L之間。

重碳酸·氯化物型水(H·Cl):主要分布在柳格鄉(xiāng)五城村一帶，具體類型為H·Cl－M·N型，礦化度在1.2 g/L左右，硬度在707～813 mg/L。

硫酸鹽·氯化物·重碳酸型水(S·Cl·H):該類水水質(zhì)較差，具體類型主要為S·Cl·H－M·N型水，分布在縣城一帶。礦化度一般大于1g/L，最大可達(dá)2 g/L(清豐縣醫(yī)院)，硬度一般大于450 mg/L，最大可達(dá)1 061 mg/L。

全區(qū)鐵含量超標(biāo)現(xiàn)象比較普遍，且寇家村一帶氟化物含量超標(biāo)。

4.2 淺層承壓水化學(xué)特征

淺層承壓水水化學(xué)類型主要為重碳酸型和重碳酸·硫酸鹽型。

重碳酸型水(H):分布于勘查區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)，具體類型為H－N·M(M·N)型，個(gè)別井點(diǎn)為 H－M·N·C(14號(hào)井)、H－N(8號(hào)井)型。硬度普遍小于450 mg/L，礦化度普遍1 g/L，氟化物含量超標(biāo)較為普遍，含量一般在1.1～1.9 mg/L之間，鐵含量呈點(diǎn)狀超標(biāo)。

重碳酸·硫酸鹽·氯化物型水(H·S·Cl):主要分布在縣城一帶，具體類型為H·S·Cl－N·M型水，與淺層潛水S·Cl·H－M·N型水的分布范圍具有一致性，主要為原生性的環(huán)境所致。礦化度一般為1～1.2 g/L，硬度一般在450 mg/L左右。

4.3 中深層承壓水化學(xué)特征

根據(jù)全區(qū)的測(cè)井資料及區(qū)域中深層承壓水水質(zhì)資料，水化學(xué)類型主要為 Cl·S(Cl·S·H)－Na型、H·S·Cl－Na型，礦化度 1.2 ～1.6 g/L，硬度一般大于 450 g/L。

4.4 深層承壓水化學(xué)特征

深層承壓水水化學(xué)類型主要為氯化物·硫酸鹽型(Cl·S)、氯化物·重碳酸型(Cl·H)、氯化物·重碳酸·硫酸鹽型(Cl·H·S)三種(圖3－14)。

氯化物·硫酸鹽型(Cl·S):分布于勘查區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)，具體類型為Cl·S－N型，礦化度一般大于1.0 g/L，硬度多小于450 mg/L，鐵含量普遍超標(biāo)。

氯化物·重碳酸型(Cl·H):主要分布在西趙店西—柳格鄉(xiāng)東北一帶，具體類型為Cl·H－N型，礦化度一般大于1.0 g/L，硬度多小于450 mg/L，鐵含量普遍超標(biāo)。

氯化物·重碳酸·硫酸鹽型(Cl·H·S):分布于五眼井—卞家村一帶，具體類型為Cl·H·S－N型，礦化度一般大于1.0 g/L，硬度多小于450 mg/L，鐵含量普遍超標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)含水層組的特征，本區(qū)淺層承壓水和深層水可作為供水目的層，中深層地下水主要為微咸—咸水，不宜作為供水目的層，淺層生產(chǎn)井宜開采60～150 m之間的地下水，深層生產(chǎn)井宜開采300～500 m之間的地下水。井距500 m是較為合理的。

［1］河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院.2013河南省清豐縣城八里莊水源地供水水文地質(zhì)勘探報(bào)告.

P641.12

B

1004－1184(2013)06－0050－03

2013－08－08

王朝明(1976－)，男，河南太康人，助理工程師，主要從事鉆探和水文地質(zhì)工作。