壽光市水文地質(zhì)特征淺析

于得芹，蒙永輝

(1.山東省地質(zhì)調(diào)查院，濟(jì)南 250013；2.山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，濟(jì)南 250014)

壽光市是一個水資源相對匾乏的縣級市，人均占有水資源量225m3，不足全省人均占有量349m3的2/3，為全國人均占有量的1/9，屬于我國北方嚴(yán)重缺水地區(qū)。改革開發(fā)以來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，水資源需求量逐年增加，水資源供需矛盾不斷加劇，同時，水資源污染、咸水入侵等水資源問題也日趨突出，促使研究區(qū)的水文地質(zhì)條件發(fā)生了巨大變化，該文在系統(tǒng)分析研究區(qū)水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，依靠水文地質(zhì)調(diào)查技術(shù)，探索了研究區(qū)的水文地質(zhì)條件的變化，初步圈定了富水地段及其開采量，為壽光市應(yīng)急水源地建設(shè)及地下水資源的可持續(xù)發(fā)展提供了依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

壽光市位于山東半島中部，渤海萊州灣南畔，是自南向北緩慢降低的平原區(qū)。地處中緯度帶，屬暖溫帶季風(fēng)區(qū)大陸性氣候，歷年平均降水量593.8mm，平均蒸發(fā)量1834mm，蒸發(fā)量明顯大于降雨量。

壽光市大地構(gòu)造單元處于華北板塊之昌樂凹陷北部，緊鄰沂沭斷裂帶西側(cè)，是魯西地塊東北部邊緣與華北坳陷的過渡結(jié)合帶。昌樂凹陷為一新生代盆地，盆地北部第四系廣泛分布，南部新近紀(jì)臨朐群大面積出露，東部古近紀(jì)五圖群局部出露，朱留煤礦和五圖煤礦坐落于昌樂凹陷的東部[1]。區(qū)域內(nèi)巖漿巖主要發(fā)育新生代火山噴發(fā)巖，壽光地下埋藏有高磁性體，鉆探揭露為厚度大于800m的玄武巖體[2]。

2 研究區(qū)水文地質(zhì)特征分析

2.1 含水巖組劃分及水文地質(zhì)特征

依據(jù)地下水賦存條件、水文地理性質(zhì)及其水力特征，結(jié)合該區(qū)具體水文地質(zhì)條件，可劃分為3大類型：松散巖類孔隙含水巖組、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水巖組和基巖裂隙含水巖組。

2.1.1 松散巖類孔隙含水巖組

(1)淺層松散巖類孔隙水

賦存于彌河及其古河道堆積形成的河谷、階地、沖洪積扇含水層中，在河流上、中游含水層分布于河谷及階地，含水層巖性為中粗砂及卵礫石，埋藏于粉土或粉質(zhì)粘土之下，或于河床漫灘處出露。其粒徑大小、結(jié)構(gòu)、發(fā)育程度與河流的規(guī)模有關(guān)，含水層埋藏狀況和富水性，具有顯著差異。在以中粗砂及砂礫石層為主的彌河沖洪積扇外圍，由于含水巖組粒度和厚度逐漸減小，地下水富水性也逐漸減小，單井涌水量為500～1000m3/d。由于研究區(qū)對淺層地下水的開采強(qiáng)度高，導(dǎo)致淺層地下水位下降較快，富水性較20世紀(jì)80年代變化較大，許多淺層地下水水源地消失，尤其是彌河沖洪積扇軸部，單井涌水量由大于5000m3/d，下降為1000～3000m3/d。

(2)中深層松散巖類孔隙水

中深層松散巖類孔隙含水巖組包括第四紀(jì)松散巖類含水砂層、新近紀(jì)明化鎮(zhèn)組松散砂巖。

第四紀(jì)松散巖類含水砂層主要分布在研究區(qū)北部，頂板埋深一般在90～150m之間，且由南向北逐漸變深，含水砂層巖性主要為山前沖洪積物質(zhì)粗砂礫石、中粗砂、細(xì)砂，含水層巖性顆粒由洪積扇上游向下逐漸變細(xì)，含水層層數(shù)逐漸增多，單層厚度逐漸變薄，砂層單層厚度多在2～4m之間。

新近紀(jì)明化鎮(zhèn)組的含水層主要分布在化龍—壽光—寒橋一線以北，含水層巖性為明化鎮(zhèn)組松散砂巖，成巖物質(zhì)來源于南部山區(qū)，由于沖洪積作用，由南向北方向松散砂巖巖性顆粒由粗逐漸變細(xì)，埋深逐漸變深，由西向東砂巖厚度逐漸變薄，多數(shù)松散砂巖層在東部上口—廣陵一線尖滅。

強(qiáng)富水區(qū)主要分布于研究區(qū)西部(彌河以西)，為沖洪積扇上游地段，受山前沖洪積作用，含水層巖性以中粗砂夾礫石為主，富水性強(qiáng)，單井涌水量為1000～3000m3/d；中等富水區(qū)分布在強(qiáng)富水區(qū)東側(cè)，為山前沖洪積扇的邊緣地帶，含水層巖性以中細(xì)砂和松散中細(xì)粒砂巖為主，富水性中等，單井涌水量在500～1000m3/d。

2.1.2 碳酸鹽巖夾碎屑巖巖溶裂隙含水巖組

隱伏型碳酸鹽巖夾碎屑巖巖溶裂隙水賦存于壽光凸起內(nèi)寒武紀(jì)朱砂洞組灰?guī)r及灰質(zhì)、泥質(zhì)白云巖之內(nèi)，其中白云巖巖溶、裂隙發(fā)育，富水性較好，頂板埋深約在150～450m之間，單井涌水量1200m3/d左右，水質(zhì)優(yōu)良。

2.1.3 噴出巖類孔洞裂隙含水巖組

主要分布在壽光市孫家集街道辦事處及稻田鎮(zhèn)以南區(qū)域，隱伏于松散巖類以下，頂板埋深小于150m。巖性主要為玄武巖、砂巖、氣孔狀玄武巖，具不均勻的氣孔構(gòu)造，裂隙較發(fā)育。研究區(qū)東部靠近南部山區(qū)受斷裂構(gòu)造等因素的影響，地下水循環(huán)較強(qiáng)烈，單井涌水量為500～1000m3/d，適合建中小型集中供水水源地，其余地段單井涌水量小于500m3/d。

2.2 研究區(qū)地下水補(bǔ)徑排特征

研究區(qū)淺層地下水主要受大氣降水和側(cè)向徑流補(bǔ)給，在河流兩岸接受河流的側(cè)向補(bǔ)給，在山前沖洪積平原區(qū)還接受大量人工回灌補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)淺層地下水運(yùn)動方向與地形坡降方向大體一致，自南而北緩慢運(yùn)動。近年來區(qū)內(nèi)地下水開采程度的不斷加大，已形成了淺層地下水漏斗，在漏斗中心形成了四周向漏斗中心的徑流，區(qū)內(nèi)淺層松散巖類孔隙水的排泄主要是垂直蒸發(fā)排泄，其次是水平徑流排泄。

研究區(qū)深層松散巖類孔隙水的補(bǔ)給條件很差，天然狀態(tài)下，其補(bǔ)給主要來自南部山前地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，補(bǔ)給區(qū)遠(yuǎn)，水力交替弱，徑流極其緩慢，補(bǔ)給量小。開采狀態(tài)下，除接受側(cè)向徑流補(bǔ)給外，還接受上覆含水層越流補(bǔ)給和粘性土壓縮釋水補(bǔ)給，中深層松散巖類孔隙水總體自南向北運(yùn)動。

碳酸鹽巖類裂隙巖溶水的補(bǔ)給來源主要為南部山區(qū)地下水的側(cè)向徑流；壽光凸起內(nèi)碳酸鹽巖類裂隙巖溶水現(xiàn)今還未開采，其排泄途徑主要為徑流排泄，由西南向東北方向徑流補(bǔ)給北部中深層孔隙水。

基巖出露處地勢較高，基巖裂隙水大面積直接接受大氣降水補(bǔ)給，以大氣降水補(bǔ)給為主，在地勢低處可接受松散巖類孔隙水和地表水的補(bǔ)給。其補(bǔ)給程度主要與地形地貌、裂隙發(fā)育程度關(guān)系密切。其排泄途徑主要為側(cè)向徑流。

2.3 地下水動態(tài)特征

2.3.1 松散巖類孔隙水水位動態(tài)特征

淺層松散巖類孔隙水水位動態(tài)特征主要受大氣降水、河流側(cè)向徑流及人工開采等因素影響。每年的1—3月份，全區(qū)降水量與蒸發(fā)量均較小，區(qū)域地下水開采量也較少，此時期的地下水位比較穩(wěn)定；4—6月份，受春灌的影響水位降至低谷；7—9月份隨著雨季的來臨，水位逐漸回升或稍滯后于降雨水位，一般在年末或來年1，2月而達(dá)到年最高水位；但彌河沿岸由于受降水、河流及人為因素三重影響，特征不是很明顯；年變幅在4～6m左右(圖1)。

圖1 淺層地下水2012年水位動態(tài)曲線圖(北胡村)

中深層孔隙水含水層組地下水位動態(tài)與氣象條件關(guān)系不明顯，由于受西南部山區(qū)裂隙巖溶水和基巖裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，地下水位動態(tài)與上游地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給量和人工開采量有關(guān)，地下水動態(tài)曲線一般呈現(xiàn)“持續(xù)下降型”(圖2)。

圖2 中深層孔隙水2009—2012年水位動態(tài)曲線圖(北胡村)

2.3.2 碳酸鹽巖類裂隙巖溶水水位動態(tài)

研究區(qū)碳酸鹽巖類裂隙巖溶水主要以隱伏性為主，含水巖組埋深較大，且上覆有較厚的粘土層，與外部系統(tǒng)的水力聯(lián)系不密切，為相對封閉的地下水系統(tǒng)。至今尚未開采利用，水位動態(tài)較為穩(wěn)定。

2.3.3 基巖裂隙水水位動態(tài)

研究區(qū)內(nèi)南部基巖裂隙水主要接受南部裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，在埋深較淺處接受大氣降水和上部孔隙水的下滲補(bǔ)給，由于玄武巖裂隙和氣孔不發(fā)育，大氣降水和上部孔隙水的補(bǔ)給量較小，地下水位動態(tài)受大氣降水影響不明顯，人工開采因素影響較大，動態(tài)曲線特征表現(xiàn)為“峰谷”型；水位變幅受季節(jié)氣象因素影響不明顯，水位年變幅4m左右(圖3)。

圖3 基巖裂隙水2012年水位動態(tài)曲線圖(田馬)

2.4 地下水水化學(xué)特征

地下水水化學(xué)成份與地下水的運(yùn)動條件、巖性、地形、氣候及人為影響等因素密切相關(guān)[3]。近年來受農(nóng)業(yè)污染、人為污染、海水入侵等因素影響，水化學(xué)特征也由單一類型向多類型、簡單向復(fù)雜類型轉(zhuǎn)變。

淺層地下水水化學(xué)特征由于受地貌上從山間剝蝕平原經(jīng)山前沖洪積平原過渡到濱海海積平原的變化，且由于北臨萊州灣，受海(咸)水入侵、海潮及季風(fēng)影響，地下水中氯離子含量普遍較高，由北向南呈逐漸增高的趨勢，礦化度也隨之升高；由于受農(nóng)業(yè)污染，在農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)開始出現(xiàn)重碳酸硝酸鹽型、硝酸鹽型地下水[4]。

中深層地下水受補(bǔ)給條件的影響，整體上呈現(xiàn)出從西南向東北水化學(xué)類型開始增多，礦化度逐漸升高的趨勢。但水化學(xué)類型以HCO3型為主，分布面積較廣，約占中深層地下水研究區(qū)的97.1%。碳酸鹽巖類裂隙巖溶水賦存于壽光凸起內(nèi)，水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Na·Mg型，礦化度652.09mg/L，為水質(zhì)優(yōu)良的低礦化度水。

基巖裂隙水位于工作區(qū)南部，地貌上屬山間剝蝕平原區(qū)，部分地區(qū)有殘丘出露，地形坡度較大，地下水徑流條件好，水質(zhì)相對較好。由于補(bǔ)給區(qū)巖性相對復(fù)雜，有玄武巖、碳酸鹽巖、花崗巖等，因此地下水陽離子成分相對復(fù)雜，水化學(xué)類型多樣。

3 研究區(qū)地下水富水性變化分析

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)以淺層松散巖類孔隙水富水性變化最為顯著(圖4、圖5)，由圖可見，原有的彌河沖洪積扇核心部位單井涌水量大于5000m3/d的強(qiáng)富水性區(qū)域降級為單井涌水量1000～3000m3/d的中等富水區(qū)；原有的山前坡洪積層單井涌水量由原來的小于500m3/d降級為單井涌水量小于100m3/d的貧水區(qū)或者無水區(qū)，富水性巨變的主要原因。

圖4 研究區(qū)淺層松散巖類孔隙水富水性分區(qū)圖(1980年)

圖5 研究區(qū)淺層松散巖類孔隙水富水性分區(qū)圖(2012年)

3.1 氣象因素

自20世紀(jì)80年代開始，區(qū)內(nèi)降雨逐年減少，蒸發(fā)量加大，導(dǎo)致淺層地下水的補(bǔ)給來源減少，直接影響了區(qū)內(nèi)淺層地下水水位的大幅下降。

3.2 人為因素

經(jīng)調(diào)查分析論證人為開采是導(dǎo)致區(qū)域淺層松散巖類孔隙水富水性發(fā)生變化的最大原因，隨著區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，和80年代初該區(qū)的地下水開采總量相比翻了好幾倍，長期過量的開采淺層松散巖類孔隙水，導(dǎo)致地下水資源得不到及時的補(bǔ)給，從而造成區(qū)內(nèi)地下水水位的大幅下降，含水層疏干，富水性變差。

4 地下水富水地段圈定

工作區(qū)內(nèi)地下水以松散巖類孔隙水為主，富水地段主要位于彌河附近，根據(jù)地下水賦存深度的不同，分為中深層孔隙水和淺層孔隙水富水地段。

4.1 沖洪積扇松散巖類淺層孔隙水富水地段

主要分布于彌河流域中下游范圍內(nèi)，含水層巖組以中粗砂夾礫石為主，其頂板埋深19～41.5m，厚度5.5～10.8m。礦化度小于1g/L，水化學(xué)類型屬重碳酸型水，由于受到農(nóng)業(yè)污染地下水中的硝酸根普遍超標(biāo)。該富水地段區(qū)內(nèi)有寒橋水源地，采用允許開采模數(shù)法計算該地段地下水允許開采量為2108.96萬m3/a。

4.2 沖積層松散巖類中深層孔隙水富水地段

中深層孔隙水富水區(qū)主要位于壽光市西北化龍—寒橋—田柳一帶，含水層巖性為山前沖洪積物質(zhì)粗砂礫石、中粗砂、松散砂巖，含水層頂板埋深，在120m左右。單井涌水量1000～3000m3/d，水氟含量小于0.5mg/L，礦化度一般在600mg/L左右，水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Na型，水中并富含鍶、偏硅酸等對人體有益微量元素。在富水區(qū)的南部近山前地帶，含水層中夾有砂礫石，地下水動力條件好，水循環(huán)更替快，適合大量開采。依據(jù)抽水試驗資料，采用平均布井法對該區(qū)資源量進(jìn)行估算，其允許開采量為2172.73萬m3/a。

5 結(jié)論及保護(hù)對策

因受人類活動、氣象等主要因素影響，壽光市水文地質(zhì)條件近30年來從含水層賦存條件、導(dǎo)水性能、富水性能、水化學(xué)特征均已發(fā)生了巨大變化，隨著藍(lán)色半島經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展和人類活動的進(jìn)一步加強(qiáng)，研究區(qū)水資源供需矛盾會進(jìn)一步凸現(xiàn)，嚴(yán)重制約壽光市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在此基礎(chǔ)上提出以下保護(hù)對策[5]：

合理調(diào)整地下水的開采結(jié)構(gòu)，將碳酸鹽巖類裂隙巖溶水及噴出巖類孔洞裂隙水納入地下水開采利用規(guī)劃中；節(jié)約用水，科學(xué)的擴(kuò)大地下水資源量；加強(qiáng)節(jié)水工程建設(shè)；開發(fā)利用微咸水，搞好廢水處理工作；做好地下水環(huán)境保護(hù)工作，防止地下水被污染[6]；涵養(yǎng)水源，加強(qiáng)對水源地的保護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院.山東省區(qū)域地質(zhì)[M].濟(jì)南：山東省地圖出版社，2003.

[2] 王存龍，王增輝等.壽光市高氟地下水的分布規(guī)律和成因[J].物探與化探，2012，36(2):267-272.

[3] 陳靜生.水環(huán)境化學(xué)[M].北京:高等教育出版社，1991.

[4] 王小蘭，李季等.山東省壽光市蔬菜種植區(qū)地下水硝酸鹽污染狀況研究[J].中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集，2008：192-199.

[5] 沈連起，郝導(dǎo)華等.壽光市水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的問題及對策[J].山東水利，1997(6):24-25.

[6] 楊增文.壽光市水資源可持續(xù)利用研究[M].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)位論文，2008.