鐵嶺南部山區(qū)地下水源與補(bǔ)給分析研究

孫 鵬，宋興治，田一鵬

(遼寧省水文水資源勘測(cè)局鐵嶺分局，遼寧 鐵嶺112000)

鐵嶺南部山區(qū)地下水源與補(bǔ)給分析研究

孫 鵬，宋興治，田一鵬

(遼寧省水文水資源勘測(cè)局鐵嶺分局，遼寧 鐵嶺112000)

山丘區(qū)地下水埋藏情況復(fù)雜，結(jié)合打井抽水試驗(yàn)方式進(jìn)行分析研究是一種有效研究方法。通過研究鐵嶺南部山丘區(qū)域氣候特性、水文特性、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，分析地下水源的補(bǔ)給來源和地表、地下徑流的排泄方式。通過淺層地下水取水、淺層和深層混合水取水以及水質(zhì)狀況分析，確定水源的取水方式、取水深度、取用水水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況等等，為滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和有效保護(hù)地下水資源提供科學(xué)依據(jù)。

山區(qū)地下水源;補(bǔ)給;分析研究

1 基本情況

2 地質(zhì)和水文地質(zhì)條件分析

2.1 地質(zhì)分析

經(jīng)分析該區(qū)域大地構(gòu)造位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)、膠遼臺(tái)隆、鐵嶺－靖宇臺(tái)拱之上的泛河凹陷之中，該區(qū)域地層為元古界長城系高于莊組、薊縣系霧迷山組，分布有少量的中生界南康莊組及第四系地層。

2.1.1 長城系高于莊組(Chg)

該區(qū)域東南部，由一套陸源碎屑巖、粘土巖及鈣質(zhì)碳酸鹽巖組成的海進(jìn)型地層層序構(gòu)成，其巖性為粉白色白云巖夾石英砂巖、板巖、黑色板巖石英砂巖，深灰色白云巖。

2.1.2 薊縣系霧迷山組(Jxw)

該區(qū)域周邊的東南，由一套陸源碎屑巖和鈣質(zhì)碳酸鹽巖組成，其巖性為黑灰色、白色石英砂巖夾板巖及燧石條帶白云巖，白云質(zhì)灰?guī)r及深灰色厚層白云巖組成。巖層產(chǎn)狀為傾向 15°～25°，傾角 50°～30°。

2.1.3 白堊系南康莊組(K1nk)

該區(qū)域南部，為一套陸源碎屑巖建造，由砂礫巖和紫紅色、黃綠色、淺灰色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖夾砂巖、粉砂巖、含礫砂巖組成。

以上各組之間在本區(qū)均為斷層接觸。在工作區(qū)及周邊的山間谷地，分布有第四系地層，主要由粘性土及砂礫石組成。

區(qū)域上位于大甸子蓮花狀構(gòu)造的西南邊緣，區(qū)內(nèi)發(fā)育有北向東斷裂構(gòu)造和東西向斷裂構(gòu)造，斷裂性質(zhì)為壓扭性斷層。該區(qū)域正位于北東向斷裂構(gòu)造通過地段。該斷裂呈北東向沿河谷展布，局部巖層因構(gòu)造擠壓應(yīng)力影響節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖石完整性差，屬構(gòu)造擠壓破碎帶。

區(qū)域范圍內(nèi)揭露地下水埋藏類型主要為第四系松散層孔隙潛水(局部具微承壓水)及巖溶裂隙水。地下水主要含水層為角礫、砂土層及巖溶裂隙，相對(duì)隔水層為粘性土及殘積土。天然條件下其補(bǔ)給源主要為大氣降水、河流及地表水，排泄以蒸發(fā)和地下徑流為主，水位有季節(jié)性變化，年變化幅度約為2 m左右。水位埋深隨地勢(shì)有所起伏，地下水穩(wěn)定埋深 0.90 ～4.60 m。

2.2 水源井地質(zhì)結(jié)構(gòu)

為了探明該地區(qū)地下水貯藏量和實(shí)際地質(zhì)情況，在該地區(qū)方圓1 000 m范圍內(nèi)相對(duì)平坦地段，設(shè)3～8眼勘探水源井，各井深度在30 m以上開始做抽水試驗(yàn)，各個(gè)井水位急劇下降，直至干枯?？梢?，實(shí)驗(yàn)區(qū)淺層地下水貯藏量很有限。

取水采用深層地下水和淺層地下水的混合水進(jìn)行分析。在這8眼勘探水源井中，各井深度在185～206 m之間，按照標(biāo)準(zhǔn)做抽水試驗(yàn)72 h，按照各種不同出水量等級(jí)分別做抽水試驗(yàn)，最后得到了比較穩(wěn)定的出水量。

各井地層結(jié)構(gòu)大同小異，以3#井為例。0～4 m，為耕地、黃泥和沙土層;4～16 m，為泥包爍，厚度12 m;16～21 m，為風(fēng)化巖，厚度5 m;21～80 m，為安山巖，厚度59 m;80～120 m，為震旦系安山巖層，厚度40 m，120～160 m，主體為巖裂隙侵入的脈巖，巖體本身和邊界都有破碎，厚度40 m;160～206 m，為灰?guī)r、玄武巖層，厚度46 m。

3 區(qū)域地下水可開采量計(jì)算分析

3.1 區(qū)域降雨的頻率計(jì)算

在橫道河子雨量站降水資料48 a資料系列中，包括不同保證率水平年的降水量，經(jīng)頻率計(jì)算得到75%保證率的降水量594.4 mm，枯水年95%保證率的降水量432.4 mm。

3.2 區(qū)域地下水資源分析計(jì)算

通過對(duì)水源地的實(shí)地勘察、水文地質(zhì)條件、井管形式及抽水試驗(yàn)成果進(jìn)行分析，并且此試驗(yàn)區(qū)取用水是深層地下水和淺層地下水的混合水，結(jié)合用水方案、取水方式及井管形式，本區(qū)域采用降雨入滲補(bǔ)給量進(jìn)行計(jì)算。

3.2.1 抽水試驗(yàn)成果分析

抽水試驗(yàn)從2009年5月18日7:00至5月21日8:00，試驗(yàn)時(shí)間超過72 h，在8眼井中選取其中的1、2、3、6、8號(hào)5眼井進(jìn)行抽水試驗(yàn)，水量通過水表進(jìn)行計(jì)量，其它3眼井作為觀測(cè)井使用。

進(jìn)行抽水試驗(yàn)的5眼井中2、3號(hào)井出水量較大，在67.6～73.5 m2之間，1、6、8 號(hào)井出水量相對(duì)較小，在 15 ～33.7 m2之間。5眼井累計(jì)出水量平均222.7 m3/h，即5 344 m3/d，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1，未抽水的3眼水源井觀測(cè)72 h最大降深22 cm。

表1 抽水實(shí)驗(yàn)各個(gè)水井出水量匯總表

3.2.2 降雨入滲系數(shù)的確定

根據(jù)遼寧省第二次水資源評(píng)價(jià)及相關(guān)水文資料，鐵嶺縣橫道河子鄉(xiāng)區(qū)域地下水多年平均徑流深為59.5 mm，山區(qū)基流模數(shù)為5.95，橫道河子雨量站近20年(1981—2000年)平均降雨量為760.5 mm，根據(jù)公式:

通過計(jì)算得到本區(qū)域降雨入滲系數(shù)為127.8 mm/km2，即 0.13 m/km2。

3.2.3 降雨入滲補(bǔ)給量計(jì)算

由于本區(qū)域取用深層地下水和淺層地下水的混合水，區(qū)域內(nèi)地下水資源量采用降雨入滲補(bǔ)給量進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)公式計(jì)算不同保證率降雨入滲補(bǔ)給量。

式中:W為降雨入滲補(bǔ)給量;α為降雨入滲系數(shù);P為多年平均降雨量(mm);F為試驗(yàn)區(qū)域范圍補(bǔ)給面積45.24 m2。

75%保證率的降水量594.4 mm，95%保證率的降水量432.4 mm。根據(jù)公式計(jì)算得:

經(jīng)計(jì)算75%保證率年降雨入滲補(bǔ)給量為349.6萬 m3。

經(jīng)計(jì)算95%保證率年降雨入滲補(bǔ)給量為254.3萬 m3。

4 試驗(yàn)區(qū)域區(qū)域地下水源水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析

4.1 監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)項(xiàng)目

水溫、pH、色度、硫酸鹽、氯化物等22項(xiàng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，評(píng)價(jià)項(xiàng)目共17項(xiàng)。

4.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

抽水階段水質(zhì)狀況評(píng)價(jià):共監(jiān)測(cè)四眼井(1#、3#、6#、8#)，除6#井總鐵項(xiàng)目超標(biāo)外，其余評(píng)價(jià)項(xiàng)目均符合地下水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

抽水穩(wěn)定后靜態(tài)水水質(zhì)狀況評(píng)價(jià):共監(jiān)測(cè)8眼井(1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#)。1#井超標(biāo)兩項(xiàng);2#井超標(biāo)一項(xiàng);3#井超標(biāo)3項(xiàng);4#井超標(biāo)兩項(xiàng);5#井超標(biāo)兩項(xiàng);6#井超標(biāo)兩項(xiàng);7#井超標(biāo)一項(xiàng);8#井超標(biāo)兩項(xiàng)。

5 結(jié)語

試驗(yàn)區(qū)域有著豐富的地下水源，補(bǔ)給來源主要是大氣降水，排泄方式主要是蒸發(fā)和地表、地下徑流;

水源應(yīng)采用淺層和深層混和水為宜，取水井深度應(yīng)在30～200 m之間;水質(zhì)符合地下水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，可以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水;

實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)，降水入滲補(bǔ)給地下水75%保證率年補(bǔ)給量為349.6 m3，95%保證率年補(bǔ)給量為254.3萬 m3，這應(yīng)該成為開采上限;

遇有特枯年份或連續(xù)枯水年時(shí)，要考慮取用水可能引起地下水短時(shí)期沉降，應(yīng)予科學(xué)評(píng)估。

［1］遼寧省水利廳.遼寧省水資源.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.2006.1.

［2］遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志.北京:地質(zhì)出版社.1989.07.

Study on Groundwater Resource in Hilly Region in South of Tieling

SUN Peng，SONG Xing－zhi，TIAN Yi－peng
(Tieling Substation of Liaoning Hydrology and Water Resources Survey，Tieling 112000，Liaoning)

Taking the complicated geological conditions of groundwater in hilly region into account，well pumping test is a effective and practical way to conduct the study.By analyzing climate characteristics，hydrological characteristics，geological conditions and hydrogeogical condition of hilly region in south of Tieling，the paper identifies the recharge source of groundwater and the way runoff，both on the earth′s surface and underground，discharges.Moreover，the way groundwater recharges，depth of recharge source and the quality of water recharged are clear.The result provides scientific basis for groundwater resource protection and reasonable industrial consumption and agricultural water.

Groundwater resource in hilly region;recharge;analysis and research

P641.1

A

1004－1184(2014)02－0017－02

2013－08－16

孫鵬(1956－)，男，遼寧康平人，高級(jí)工程師，主要從事水資源管理和水文預(yù)報(bào)工作。

鐵嶺南部山區(qū)大于百平方公里以上流域存在三個(gè)，柴河、凡河和蒲河流域。前兩者同屬于遼河水系的一級(jí)支流，后者是蒲河流域，渾河支流。

蒲河在鐵嶺流域面積位157.6 km2，地下水源實(shí)驗(yàn)區(qū)位于鐵嶺市鐵嶺縣橫道河子鄉(xiāng)，處在鐵嶺南部山區(qū)，為蒲河流域上游。河流由東北向西南流過，流量不大，河床寬2～10 m，一般枯水期水深 0.1 ～0.3 m，流量小于 0.1 m3/s，豐水期水深0.5～0.8 m，流量3 m3/s左右;在此附近有一支流匯入，屬于季節(jié)性河流，自北向南流向，夏季雨水較大時(shí)，流量在 0.2 ～ 1 m3/s。根據(jù)當(dāng)?shù)厮牟块T對(duì) 1985、1986、1994、1995、2005和2010年各個(gè)大水年份的洪水調(diào)查顯示，地下水源實(shí)驗(yàn)區(qū)附近最大流量在5～15 m3/s之間。

實(shí)驗(yàn)區(qū)域?qū)俦睖貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)區(qū)氣候，四季分明。特點(diǎn)是雨熱同季、日照豐富、寒冷期長。一年之中，四季變化明顯，冬季寒冷，夏季炎熱，秋季涼爽，春季溫和。春秋多風(fēng)，由于受季風(fēng)影響，冬季多為西北風(fēng)，夏季多為西南風(fēng)，最大風(fēng)力7～8級(jí)，多年平均風(fēng)速3.6 m/s。夏季最高氣溫+36.6℃，冬季最底氣溫 －35℃，該區(qū)域多年平均氣溫為6.5℃。多年平均無霜期146 d，多年平均年日照時(shí)數(shù)為2 700 h左右。多年平均凍結(jié)期為196 d，每年封凍約從10月中旬至翌年4月下旬解凍，土壤凍結(jié)深度約為130 cm。

區(qū)域內(nèi)橫道河子雨量站降水資料選用1962—2009年組成48年的系列資料，多年平均降雨量為702.9 mm。