福建武夷新區(qū)地下水分布特征探討

陳愛孫

(福建省閩北地質(zhì)工程勘察院，邵武，354000)

武夷新區(qū)是福建省即將建立的新興城市，總的規(guī)劃面積為4 132 km2。其中中心城市面積1 939 km2，涉及武夷山市的崇安、新豐、武夷、吳屯、星村、興田、五夫7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和建陽市的潭城、童游、將口、崇雒、莒口5個街道辦事處，常駐總?cè)丝诩s33.29萬人。新區(qū)將建設(shè)成為海峽西岸承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的制造業(yè)基地、國際性旅游觀光基地、閩浙贛交界重要的交通樞紐和中心城市。為配合新區(qū)的總體規(guī)劃、減災(zāi)防災(zāi)和環(huán)境保護(hù)，2011～2012年開展1∶5萬武夷新區(qū)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評價*福建省閩北地質(zhì)大隊，武夷新區(qū)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評價報告(1∶5萬)，2012。。筆者主要對武夷新區(qū)地下水的分布規(guī)律、富水性、水化學(xué)類型、環(huán)境質(zhì)量等方面進(jìn)行探討。

1 地下水分布特征

區(qū)內(nèi)地下水的貯存條件和分布規(guī)律，主要受地形(地貌)、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及大氣降水等因素影響。

1.1 地形(地貌)

地形是控制地下水補(bǔ)給、徑流、排泄的主要因素，測區(qū)屬山地地形，高差較大，地形條件復(fù)雜，切割較強(qiáng)烈，溝谷發(fā)育。中低山區(qū)和丘陵區(qū)不同的地貌單元地下水的貯存條件相差也較大。

中低山區(qū)：地勢較高，地形坡度一般大于30°,山頂尖陡，大氣降水易順坡流失，地下水貯存條件差，巖層的富水性相應(yīng)較差，泉水很少出露，泉流量相對也較小，泉流量一般小于0.1 L/s。

丘陵區(qū)：地勢相對較低，地形坡度一般小于30°,山頂平緩，大氣降水易滲入地下，地下水貯存于地表透水性強(qiáng)、地形平緩的低丘陵、緩坡坡腳及地形由陡變緩的轉(zhuǎn)折部位，地下水貯存條件較好，泉水出露點多，泉流量一般大于0.1 L/s。個別泉流量相對較大，如建陽市將口鎮(zhèn)回潭村石維下、唐窯遺址、武夷市五夫鎮(zhèn)留田村等處測得泉流量0.221～0.400 L/s。

1.2 地層巖性含水性特征

1.2.1 松散巖類

第四系全新統(tǒng)沖積層：含水層為中、細(xì)砂和卵石層，中、粗、細(xì)砂及少量泥質(zhì)充填，呈松散狀態(tài)，孔隙較大，與地表水存在一定的水力聯(lián)系，透水性、富水性相對較好。

第四系上更新統(tǒng)沖洪積層：含水層為卵石層，中、粗砂及泥質(zhì)充填，呈松散-稍密狀態(tài)，泥質(zhì)含量較高，孔隙相對較小，透水性、富水性相對較差。

第四系中更新統(tǒng)沖洪積層：泥質(zhì)卵石層，泥質(zhì)含量高，卵石已通體風(fēng)化，透水性、富水性極差，所處地形一般較高，一般不含水或單井涌水量小于10 m3/d。

第四系更新統(tǒng)殘積層：含水層為殘積粘性土，呈可塑-硬塑狀態(tài)，透水性、富水性極差，一般不含水或單井涌水量小于10 m3/d。

1.2.2 基巖類

地下水主要貯存于巖石孔隙、裂隙中，而孔隙、裂隙發(fā)育程度與巖石成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造有密切關(guān)系。

沉積巖類：地下水貯存于沉積巖風(fēng)化裂隙孔隙中，為潛水或承壓水。裂隙中泥質(zhì)含量高，連通性較差，地下水貯存條件差，總體富水性較差。

變質(zhì)巖類：地下水主要貯存于變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中，為潛水或承壓水。受多次構(gòu)造運動影響，裂隙較發(fā)育，裂隙中泥質(zhì)充填較少，連通性一般，地下水貯存條件較好，巖層的富水性相對也較好。

侵入巖類：地下水主要貯存于侵入巖風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙中，為潛水或承壓水。風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙較發(fā)育，但大多數(shù)被泥質(zhì)充填，連通性較差，地下水貯存條件較差，巖層的富水性也較差。

1.2.3 構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)特征、規(guī)模、大小、力學(xué)性質(zhì)、巖石破碎程度及裂隙發(fā)育程度，對地下水埋藏、儲存、運移起著控制作用。

斷裂構(gòu)造：區(qū)內(nèi)北東、北北東向斷裂構(gòu)造發(fā)育，為壓性、壓扭性斷裂和褶皺，主干斷裂巖石擠壓強(qiáng)烈，導(dǎo)水性差。 地下水主要貯存于次一級斷裂及羽狀裂隙中，泉水零星出露，與其伴生的北西向、北東向張性、張扭性斷裂規(guī)模雖小，但導(dǎo)水性好，在補(bǔ)給條件較好的地段及構(gòu)造交會部位富水性較好。

侵入巖接觸帶：侵入巖接觸帶構(gòu)造作用較強(qiáng)烈，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，易于地下水富集和貯存，在地形低洼或人工揭露處形成自流泉水，富水性一般較好。

1.2.4 大氣降水

大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給來源，測區(qū)降雨量充沛，且持續(xù)時間長，泉流量大多隨季節(jié)變化而變化，雨季大氣降水大量補(bǔ)給地下水，泉流量大增；枯季大氣降水急劇減少，地下水補(bǔ)給量不足，泉流量減少。根據(jù)泉流量的長期觀測資料，泉點S1085(J1)、S1153(SLD)、S1222(Pt1d)、S2178(Pt1d)、S1134(Pt1d)、S2314((Pt1n)流量與大氣降水關(guān)系密切，地下水動態(tài)隨季節(jié)變化明顯(圖1)。豐水期泉流量是枯水期的1.63～6.15倍，S1134泉點枯季甚至干枯。

圖1 泉流量與降雨量關(guān)系圖Fig.1 Diagram of the relationship between rainfall and spring flow

2 地下水類型、富水性及水化學(xué)類型

根據(jù)地下水埋藏條件，巖層孔隙裂隙性質(zhì)、水理性質(zhì)和水力特征，區(qū)內(nèi)地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、基巖裂隙水3種。地下水富水性等級劃分根據(jù)綜合水文地質(zhì)圖編圖方法中的富水性劃分原則[1]。松散巖類孔隙水和碎屑巖類裂隙孔隙水單井涌水量：100～1 000 m3/d為水量中等，10～100 m3/d為水量貧乏，<10 m3/d為水量極貧乏；基巖裂隙水泉流量：>1l/s為水量豐富，0.1～1 L/s為水量中等，<0.1 L/s為水量貧乏；基巖裂隙水地下徑流模數(shù)：3～6 L/s·km2為水量豐富，1～3 L/s·km2為水量中等，<1 L/s·km2為水量貧乏。

2.1 松散巖類孔隙水

水量中等：地下水主要貯存于建陽城區(qū)至將口、武夷山興田、三姑至高蘇板一帶崇陽溪及其支流五夫河的河漫灘和一級階地。含水層主要為第四系全新統(tǒng)沖積層，巖性為砂、卵石層，呈松散狀態(tài)，含泥量較少，為潛水，富水條件較好，且與地表水存在水力聯(lián)系。含水層影響半徑為12.36～68.93 m，滲透系數(shù)一般為17.497～106.043 m/d，單井涌水量為117.7～208.8 m3/d。

水量貧乏：地下水主要貯存于崇陽溪、麻陽溪及其支流的一、二級階地或溝谷上。含水層巖性為砂卵石層，潛水或微承壓水，泥質(zhì)含量較高，富水條件較差。第四系全新統(tǒng)沖積層含水層影響半徑為6.29～33.4 m，滲透系數(shù)為2.957～27.692 m/d，單井涌水量為39.0～83.6 m3/d；第四系上更新統(tǒng)沖洪積層含水層影響半徑為1.46～69.75 m，滲透系數(shù)為0.618～6.371 m/d，單井涌水量為17.2～73.3 m3/d。

水量極貧乏：地下水主要貯存于崇陽溪、麻陽溪及其支流的三級階地和丘陵斜坡殘積土層中。含水層巖性為泥質(zhì)卵石和殘積粘性土層，分布位置高，富水條件差。不含水或含少量松散巖類孔隙裂隙水，單井涌水量小于10 m3/d。

水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca型，其次為HCO3+Cl-Ca+Na、HCO3+Cl-Ca+Mg型。

2.2 碎屑巖類裂隙孔隙水

水量中等：地下水主要貯存于三疊系上統(tǒng)焦坑組沉積巖風(fēng)化裂隙孔隙中，為潛水或承壓水，裂隙孔隙中泥質(zhì)含量較少，連通性較好，地下水貯存條件較好。含水層影響半徑為6.29～35.9 m，滲透系數(shù)為0.212～10.616 m/d，單井涌水量為32.5 m3/d。泉流量一般為0.062～0.281 L/s(平均為0.15 L/s), 枯水期地下徑流模數(shù)一般為0.64～10.77 L/s·km2(平均為3.05 L/s·km2)。

水量貧乏：地下水主要貯存于侏羅系梨山組園盤組、下渡組，白堊系坂頭組、沙縣組、崇安組的碎屑沉積巖風(fēng)化裂隙孔隙中，裂隙孔隙中泥質(zhì)含量高，連通性較差，地下水貯存條件差。建陽崇雒蔡墩S2409民井，含水層影響半徑為2.6 m，滲透系數(shù)為0.261 m/d。地表調(diào)查泉流量一般為0.014～0.375 L/s(平均為0.038～0.11 L/s)，枯水期地下徑流模數(shù)一般為0.15～10.77 L/s·km2(平均為0.84～3.18L/s·km2)。

水化學(xué)類型主要為HCO3+Cl-Ca+Na型，其次為Cl-Na、HCO3-Ca+Na型。

2.3 基巖裂隙水

水量中等的變質(zhì)巖類： 地下水主要貯存于下元古界麻源群大金山組、南山組變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中，地下水貯存條件較好。含水層影響半徑為5.39～38.3 m，滲透系數(shù)為0.234～0.881 m/d，單井涌水量11.6～49.4 m3/d。地表調(diào)查泉流量一般0.008～0.755 L/s(平均為0.124～0.146 L/s)，枯水期地下徑流模數(shù)一般為0.91～20.0 L/s·km2(平均為6.68L/s·km2)。

水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca、HCO3-Ca+Na型。

水量貧乏的變質(zhì)巖類：地下水主要貯存于中元古界交溪組變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中，地下水貯存條件較差。泉流量為0.014～0.114 L/s(平均為0.064 L/s)，枯水期地下徑流模數(shù)為1.24～7.32 L/s·km2(平均為4.44 L/s·km2)。

水量貧乏的侵入巖類: 地下水主要貯存于花崗巖、花崗斑巖等基巖風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙中，裂隙被泥質(zhì)充填，地下水連通性、貯存條件一般。含水層影響半徑為4.44～68.9 m，滲透系數(shù)為0.107～0.198 m/d，單井涌水量為49.1 m3/d。地表調(diào)查泉流量一般為0.008～0.577 L/s(平均為0.082 L/s)，枯水期地下徑流模數(shù)一般為1.0～17.74 L/s·km2(平均為5.52 L/s·km2)。

水化學(xué)類型為HCO3-Ca、HCO3-Ca+Na型。

水量中等的斷裂(構(gòu)造)脈狀水：測區(qū)中斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為北東向壓性、壓扭性斷裂，主要斷裂構(gòu)造中大多數(shù)含水，為充水?dāng)嗔?，泉流量?.102～0.577 L/s。如莒口鎮(zhèn)樟布村紅軍井，地下水貯存于變質(zhì)巖斷裂帶中，為斷裂脈狀承壓水。泉點經(jīng)人工開挖堆砌成民井(紅軍井)，井深約為3 m，井徑約為1 m。泉水從井底上涌形成自流，為上升泉，泉流量為0.40 L/s(圖2)。斷裂(構(gòu)造)脈狀含水帶的富水性較強(qiáng)，泉流量平均為0.444 L/s。

圖2 S3075泉點(紅軍井)照片及剖面示意圖Fig.2 S3075 springs photos and profile diagram

侵入巖接觸帶構(gòu)造裂隙含水帶有利于地下水的貯存、富集，富水性強(qiáng)，連通性好，泉流量0.186～1.00 L/s，最大泉流量3.235 L/s(武夷山五夫)。建陽寶塔山下S5026泉點位于龍祥科技園南側(cè)公路外側(cè)，出露地層為下元古界麻源群南山組變質(zhì)巖，該處發(fā)育一條花崗斑巖脈，巖脈產(chǎn)狀130°∠80°，脈體寬約15 m，近地表脈體呈強(qiáng)風(fēng)化，厚10～12 m。泉點經(jīng)人工圍砌成圓形自流水井，井深約0.5 m，地下水沿花崗斑巖脈的風(fēng)化裂隙呈股狀流出，為下降泉，泉流量0.61 L/s(圖3)。

水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca+Na、HCO3-Ca+Mg型。

圖3 S5026泉點照片及剖面示意圖Fig.3 S5026 springs photos and profile diagram

3 地下水環(huán)境質(zhì)量評價

根據(jù)城市環(huán)境水文地質(zhì)工作規(guī)范[2]中水質(zhì)指數(shù)法和地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[3]，確定了地下水質(zhì)量分類和地下水的質(zhì)量級別，從面上評價調(diào)查區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量。地下水質(zhì)量級別分為優(yōu)良(F<0.8)、良好(0.8≤F<2.5)、較好(2.5≤F<4.25)、較差(4.25≤F<7.20)、極差(F≥7.20)5個等級。調(diào)查區(qū)地下水受污染程度低，地下水質(zhì)量級別大多數(shù)為優(yōu)良、較差級，局部為良好級，該區(qū)缺較好、極差級。地下水超標(biāo)元素主要為pH、Fe3+、三氮中的一項或二項。

優(yōu)良級(F<0.8)：地下水質(zhì)量級別優(yōu)良的松散巖類孔隙水，零星分布在崇陽溪、麻陽溪及其支流一、二級階地或溝谷卵石層上。地下水質(zhì)量級別優(yōu)良的碎屑巖類裂隙孔隙水主要分布在測區(qū)北側(cè)武夷山度假區(qū)一帶崇安組、坂頭組、武夷山毛坪、柘洋一帶下渡組，興田黃土水尾、建陽周墩范墩附近園盤組、五夫北側(cè)、下梅附近梨山組中；地下水質(zhì)量級別優(yōu)良的基巖裂隙水分布在測區(qū)東南側(cè)和西南側(cè)南山組、大金山組及侵入巖、構(gòu)造裂隙中。地下水質(zhì)量分類大多為Ⅰ～Ⅱ類，個別為Ⅲ類，水質(zhì)優(yōu)良。

良好級(0.8≤F<2.5)：地下水質(zhì)量級別良好的松散巖類孔隙水，廣泛分布在崇陽溪、麻陽溪及其支流二級階地及溝谷卵石層中，其次零星分布在興田固縣崇陽溪及其支流一級階地卵石層中，超標(biāo)項目主要為NO3-N，含量為6.0～17.6 mg/L，NH3-N含量為0.03～0.4 mg/L；NO2-N含量為0.016 mg/L，地下水質(zhì)量為Ⅲ類，個別V類。地下水質(zhì)量級別良好的基巖裂隙水，主要分布在建陽徐墩附近大金山組中，超標(biāo)項目主要為NH3-N，含量0.06 mg/L；NO2-N含量0.02 mg/L，地下水質(zhì)量為Ⅲ類。沒有因原生地質(zhì)環(huán)境引起的超標(biāo)項目，水質(zhì)良好。

較好級(2.5≤F<4.25)：該調(diào)查區(qū)地下水質(zhì)量級別較好未發(fā)現(xiàn)。

較差級(4.25≤F<7.20)：地下水質(zhì)量級別較差的松散巖類孔隙水，主要分布在崇陽溪、麻陽溪及其支流一級階地卵石層中，其次零星分布在興田城村、將口鳳凰新村崇陽溪及其支流后崇溪二級階地卵石層中，超標(biāo)項目主要pH值為5.96～6.40、NO3-N含量為8.67～16.9 mg/L、NO2-N含量為0.048～0.064 mg/L，地下水質(zhì)量為Ⅳ類,個別Ⅲ類；地下水質(zhì)量級別較差的碎屑巖類裂隙孔隙水主要分布在測區(qū)北側(cè)度假區(qū)附近沙縣組、測區(qū)中部五夫南岸、仙店峽腰附近焦坑組、測區(qū)中部建陽貴口附近園盤組中，超標(biāo)項目主要pH值為5.91～6.34、NO2-N含量為0.08 mg/L、NO3-N含量為6.67 mg/L，地下水質(zhì)量為Ⅳ類，水質(zhì)較差。地下水質(zhì)量級別較差的基巖裂隙水主要分布在測區(qū)中東部五夫河、后崇溪和測區(qū)中西部澄滸河流域南山組中，超標(biāo)項目主要pH值為4.66～6.40、8.58，NH3-N含量為0.4 mg/L、NO2-N含量為0.048 mg/L、NO3-N含量為30.8 mg/L，地下水質(zhì)量為Ⅳ～Ⅴ類，水質(zhì)較差。地表水中Fe3+含量1.77～5.76 mg/L超標(biāo)。

極差級(F≥7.20)：該調(diào)查區(qū)地下水質(zhì)量級別極差未發(fā)現(xiàn)。

該區(qū)無大型工廠、礦山企業(yè)，pH值、Fe3+超標(biāo)為原生地質(zhì)環(huán)境引起，NO3-N、NO2-N、NH3-N、耐熱大腸菌群、總大腸菌群、菌落總數(shù)超標(biāo)系人為污染引起，主要為居民集中區(qū)化糞池、下水道、排水溝滲漏，以及使用農(nóng)藥、化肥，導(dǎo)致污染的地表水下滲地下含水層，引起水質(zhì)污染。

4 結(jié)論

(1) 測區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、基巖裂隙水3種。

松散巖類孔隙水：水量貧乏-中等，局部水量極貧乏，水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca型，其次為HCO3+Cl-Ca+Na、HCO3+Cl-Ca+Mg型，地下水質(zhì)量級別大多數(shù)為優(yōu)良、良好級，局部為較差級。

碎屑巖類裂隙孔隙水分布區(qū)：水量大多數(shù)貧乏，局部水量中等，水化學(xué)類型主要為HCO3+Cl-Ca+Na型，其次為Cl-Na、HCO3-Ca+Na型，地下水質(zhì)量級別大多為較差級，其次為優(yōu)良級。

基巖裂隙水分布區(qū)：變質(zhì)巖類大多數(shù)水量中等，局部水量貧乏，水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca、HCO3-Ca+Na型，地下水質(zhì)量大多為優(yōu)良、較差級，局部為良好級；侵入巖類水量貧乏，水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca、HCO3-Ca+Na型，地下水質(zhì)量為優(yōu)良級；斷裂(構(gòu)造)脈狀水水量中等，水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca+Na、HCO3-Ca+Mg型，地下水質(zhì)量大多數(shù)為優(yōu)良-良好級，局部為較差級。

(2)地下水貯存條件、分布規(guī)律和富水程度主要受地形(地貌)、地層巖性、斷裂構(gòu)造和大氣降水控制。

(3) 測區(qū)地下水資源較豐富，大部分地下水質(zhì)量優(yōu)良，由于測區(qū)的基巖裂隙水和松散巖類孔隙水受儲存條件、含水層厚度較簿等因素限制，難于集中開采利用，一般適宜引泉、民井或機(jī)井分散式開采。地下水是寶貴的天然資源，應(yīng)重視對水源地的環(huán)境保護(hù)工作，特別是第四系松散巖類孔隙水，其上覆隔水層厚度薄或為透水的砂土層直接出露地表，農(nóng)業(yè)灌溉用水、生活污水易滲入含水層中污染地下水。

1 國家地質(zhì)總局.綜合水文地質(zhì)圖編圖方法.

2 DZ55-87 城市環(huán)境水文地質(zhì)工作規(guī)范.

3 GB/T14848-93 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).