泗縣地區(qū)水文地質(zhì)特征及缺水原因分析

趙國紅，劉海，項(xiàng)力（安徽省公益性地質(zhì)調(diào)查管理中心， 安徽合肥 230000）

泗縣地區(qū)水文地質(zhì)特征及缺水原因分析

趙國紅，劉海，項(xiàng)力
（安徽省公益性地質(zhì)調(diào)查管理中心， 安徽合肥 230000）

泗縣地處安徽淮北平原的東北部，缺水問題一直影響著該縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。通過水文地質(zhì)條件分析，查明該區(qū)地下水的主要含水層富水性及其特征，掌握了地下水分布規(guī)律，依據(jù)施工的供水井和水質(zhì)分析結(jié)果，了解了地下水水位動態(tài)，分析了地下水的水化學(xué)類型。在此基礎(chǔ)上，分析了缺水的主要原因，一是以黏土為主的地層巖性造成的水源性缺水，二是以原生元素超標(biāo)為主造成的水質(zhì)性缺水，為緩解缺水問題提出了相應(yīng)對策和建議。

泗縣；水文地質(zhì)；缺水原因；分析

0　引言

泗縣地處安徽淮北平原的東北部，地勢平坦開闊，總面積1787km2，人口92.2萬人，“十一五”期間，全縣飲水不安全人口26.98萬人，占農(nóng)村人口的31.97%[1]。隨著經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，水資源短缺已成為制約該縣經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。本文基于近幾年開展的泗縣缺水地區(qū)找水打井工程項(xiàng)目，通過分析泗縣地區(qū)水文地質(zhì)特征，查明缺水的主要原因，提出相應(yīng)對策和建議，為泗縣地下水合理開發(fā)利用提供支撐。

1　研究區(qū)概況

1.1氣象水文

泗縣屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，春秋少雨、夏季多雨。多年平均氣溫14.3℃，極端最高41.7℃，極端最低-23.7℃，多年平均降水量為896mm，7~9月的降雨量占全年降雨量的57%，多年平均蒸發(fā)量為1651mm。泗縣水系發(fā)育，自北向南境內(nèi)主要河流有：老濉河、新濉河、新汴河、石梁河、沱河等，各條河流的流向基本上自西北流向東南，注入洪澤湖。

1.2地層巖性

泗縣屬華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)淮河地層分區(qū)淮北地層小區(qū)，區(qū)域地層主要為震旦紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、古近、新近紀(jì)、第四紀(jì)地層，縣境內(nèi)零星出露的基巖主要為震旦系灰?guī)r，出露面積僅有15.3km2，占全縣總面積的0.8%；北部為近代黃泛堆積區(qū)，面積約682km2，約占全縣總面積的38.2%；其它地區(qū)均為第四系更新統(tǒng)粘性土所覆蓋，第四系厚度一般在40～60m不等。

1.3地質(zhì)構(gòu)造

泗縣在地質(zhì)構(gòu)造單元上屬于中朝準(zhǔn)地臺淮河臺坳區(qū)淮北陷褶斷帶靈璧臺穹東部，區(qū)域上的隱伏斷裂控制著中、新代的斷陷盆地，主要斷裂有近東西向的泗縣-任橋斷裂和北北東向的郯廬斷裂。

2　水文地質(zhì)特征

2.1含水層富水性及其分布特征

按地層巖性和地下水類型，研究區(qū)可以劃分為4種類型的含水層，即松散巖類孔隙含水層、碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層、碎屑巖類孔隙裂隙含水層和基巖裂隙含水層。其中，松散巖類孔隙含水層和碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層是該區(qū)的主要供水目的層（見圖1）。

2.1.1松散巖類孔隙含水層

松散巖類孔隙含水層由第四系（Q）和新近系（N）組成，巖性以細(xì)砂、粉細(xì)砂為主，其次為中粗砂和粗砂，一般地區(qū)有2~3層砂層，埋深分別在30~50m、60~80m，含水層厚度在4~30m。在縣境東部的山頭、劉圩、草廟一帶富水性較差，含水層巖性以細(xì)砂、粉細(xì)砂為主，含水層厚度在10m左右(見圖2)，單井出水量一般小于200m3/d。在縣境西部的丁湖、長溝、草溝一帶富水性較好，含水層巖性以細(xì)砂為主，含水層厚度在30m左右，單井出水量在500~1000 m3/d。在縣境南部的大路口和墩集地區(qū)富水性一般，含水層厚度在10～15m，單井出水量在300~500 m3/d。在縣境北部第四系厚度較薄，下部隱伏有基巖（見圖3），含水層厚度較薄，在10m左右，單井出水量一般小于500 m3/d，部分山前斜坡及崗地地帶，單井出水量小于200 m3/d。縣城地區(qū)含水層巖性以細(xì)砂、粉細(xì)砂為主，埋深在40~80m，厚度在10~30m之間，在2000年以前初期開采階段單井開采量可達(dá)1000 m3/d，隨著開采井增加，開采水位持續(xù)降低，近兩年單井出水量在300~500 m3/d[2]。

圖1　水文地質(zhì)略圖Fig.1 Hydrogeological sketch

圖2　劉圩—墩集剖面圖Fig.2 Liuwei-Dunji profile

2.1.2碳酸鹽巖類巖溶裂隙水層

含水巖組主要由震旦系的灰?guī)r、白云巖組成，除少部分呈殘丘、高地零星出露外，絕大部分呈隱伏狀分布于縣境西部、西北部的長溝-黃圩鎮(zhèn)西部，草廟鎮(zhèn)北部-瓦坊鄉(xiāng)一帶（見圖1、圖3）；巖溶發(fā)育規(guī)律是淺部強(qiáng)、向深部變?nèi)?。一?~40m為強(qiáng)巖溶帶，以發(fā)育豎向—橫向的巖溶形態(tài)為主；40~100m為中等巖溶帶，以溶溝、溶槽為主；100m以下溶隙的連通性較差，巖溶發(fā)育最弱。碳酸鹽巖類裂隙巖溶水富水性差異較大，一般單井涌水量在100~1000m3/d，在斷層破碎帶或巖溶發(fā)育帶單井出水量可達(dá)2000m3/d。地下水化學(xué)類型為HCO3--Ca2+、HCO3-·SO42-Ca2+·Mg2+型為主，溶解性總固體小于1g/l。

圖3　大莊—劉圩剖面圖Fig.3 Dazhuang-Liuwei profile

2.2地下水的補(bǔ)、徑、排條件

松散巖類孔隙含水層在淺部主要以接受大氣降水補(bǔ)給為主，其次是地表水體和灌溉回滲補(bǔ)給，排泄方式主要是人工開采、蒸發(fā)和側(cè)向徑流。深層地下水主要通過上層地下水的越流和側(cè)向徑流補(bǔ)給，山前殘丘地區(qū)可接受大氣降水補(bǔ)給，以人工開采排泄為主，部分通過越流排泄。

碳酸鹽巖類巖溶裂隙水層，在裸露區(qū)主要接受大氣降水補(bǔ)給，埋藏型巖溶裂隙水，主要接受其他巖組的側(cè)向或越流補(bǔ)給，通過人工開采和越流的方式排泄。

2.3地下水水位動態(tài)

松散巖類孔隙水在淺部地下水的補(bǔ)給水源主要是大氣降水入滲。地下水的動態(tài)變化與降水呈明顯正相關(guān)，且有一定的滯后性。深層地下水除與補(bǔ)給有關(guān)外，主要受人工開采影響，縣城城區(qū)以集中開采為主，地下水位下降明顯，從20世紀(jì)80年代地下水靜水位埋深3～4m，到現(xiàn)在地下水靜水位埋深超過30m（見圖4）?？h城北部大莊、黃圩、瓦坊及南部墩集、草溝、丁湖等外圍地區(qū)，由于其開采數(shù)量少，開采強(qiáng)度低，故水位下降幅度小。從圖1可以看出，縣城外圍水位較高，縣城中心水位較低，形成一個明顯的降落漏斗。

碳酸鹽巖類巖溶裂隙水，裸露區(qū)巖溶裂隙水，單井出水量較小，補(bǔ)給途徑短，動態(tài)受降水影響明顯；而隱伏的巖溶裂隙水單井出水量較大，補(bǔ)給途徑復(fù)雜多樣，其流量等動態(tài)相對較穩(wěn)定。

2.4地下水水化學(xué)特征

3　缺水原因分析

3.1地層巖性富水性差

通過圖1~3來看，研究區(qū)主要被第四紀(jì)地層覆蓋，巖性以黏土和亞黏土為主，中間夾有2~3層砂層，砂層厚度較薄，黏土層厚度大，阻隔了降水入滲和含水層之間的水力聯(lián)系，含水層的富水性整體較差，只有研究區(qū)西南部個別區(qū)域含水層較厚，其富水性相對較好，從施工的供水井來看，單井出水量達(dá)到1000m3/d的只有1個井，其他井出水量較小。

研究區(qū)的灰?guī)r出露區(qū)面積小，大部分屬于隱伏區(qū)，埋深在0~100m之間，巖溶發(fā)育不均，從施工供水井來看，只有瓦坊鄉(xiāng)一口井出水量較大，達(dá)到2000m3/d，而其他井相對較少，甚至在長溝鎮(zhèn)施工的一口水井出水量只有100m3/ d。因此，整個地區(qū)含水層富水性總體較差，存在水源性缺水。

圖4　深層地下水ZK3209-C水位埋深變化圖Fig.4 Deep groundwater ZK3209-C water level burial depth change

3.2地下水水質(zhì)組分超標(biāo)

對近年來施工的31口水質(zhì)結(jié)果分析看，地下水水質(zhì)良好的有14口井，其余17口供水井中地下水水質(zhì)均存在不同程度、不同組分的超標(biāo)現(xiàn)象（見表1），總硬度和溶解性總固體略超標(biāo)有1口井, F-或Mn2+超標(biāo)的有13口井,Fe2+超標(biāo)的有4口井。

表1　地下水水質(zhì)組分超標(biāo)表Table1 Groundwater quality component excesses

從水井分布情況看，研究區(qū)東部黑塔、劉圩鎮(zhèn)一帶Mn超標(biāo)，瓦坊鄉(xiāng)是灰?guī)r出露區(qū)，F(xiàn)e、Mn元素超標(biāo)；研究區(qū)南部丁湖、墩集鎮(zhèn)一帶Fe元素超標(biāo)；研究區(qū)北部大莊鎮(zhèn)F-超標(biāo)；縣城及其開發(fā)區(qū)一帶，有4口井的F-超標(biāo)，1口井的Fe元素超標(biāo)，5口井的Mn元素超標(biāo)。

地下水中氟、鐵、錳、離子的含量較高，與巖土體中相應(yīng)的元素含量高有關(guān)，地下水中氟離子主要來源于巖土體的溶濾，屬于原生地質(zhì)環(huán)境元素超標(biāo)[4]；而SJ03供水井水質(zhì)較差，為Ⅳ級水，屬于次生污染。因此，研究區(qū)有一半以上的地下水水質(zhì)存在原生元素超標(biāo)或次生污染，達(dá)不到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，需做專門水質(zhì)處理才能飲用。

圖5　Piper三線圖Fig.5 Piper three-line diagram

4　對策及建議

針對該區(qū)缺水的主要原因提出以下對策和建議：

（1） 對于水源性缺水的地區(qū)，通過改變飲用水水源的方式，利用地表水作為飲用水水源。

（2）針對泗縣城區(qū)的供水，可以多渠道供水，采用地表水和地下水聯(lián)合供水，減緩地下水的開采，遏制泗縣城區(qū)深層地下水降落漏斗的發(fā)展，保護(hù)地質(zhì)環(huán)境。

（3）對于原生水質(zhì)超標(biāo)或存在次生污染的地下水，有針對性的進(jìn)行水質(zhì)處理，使水質(zhì)達(dá)標(biāo)后方可入網(wǎng)供給、使用。

5　結(jié)論

通過水文地質(zhì)條件分析，查明了松散巖類孔隙含水層和碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層富水性及其分布特征，分析了水位動態(tài)變化規(guī)律，在縣城中心由于集中開采地下水，形成一個降落漏斗，地下水類型主要是型水。研究區(qū)不僅存在水源性缺水，還存在水質(zhì)性缺水，原生元素超標(biāo)是水質(zhì)組分超標(biāo)的主要原因，針對缺水原因提出了相應(yīng)對策和建議，為合理開采利用地下水，使全縣人民用上放心水提供了依據(jù)。

[1]泗縣農(nóng)村飲水安全工程現(xiàn)狀及存在問題[EB/OL].[2013-3-21][2015-7-1] http://www.laosizhou.com/a/2013/0321/17761. html.

[2]安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院.泗縣缺水地質(zhì)找水打井工程報告[R].2013 .

[3]沈照理,朱宛華,等.水文地球化學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：地質(zhì)出版社，1993.

[4]安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院,安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì).泗縣缺水地質(zhì)找水打井工程及總結(jié)報告[R].2014.

hydroGeoloGiCAl feAtureS And GenetiC AnAlySiS of WAter ShortAGe in the Si County AreA

zhAo Guo-hong, liu hai,xiAnG li
( Public Geological Survey Management Center of of Anhui Province,Hefei,Anhui 230000 ,China)

Si County is situated in northeast of the Huaibei plain in Anhui. Water shortage has always hindered economic development in the county. Through analysis of hydrogeological conditions, this paper identified groundwater abundance of major aquifers and their features in the area, mastered groundwater distribution law, based on the constructed water supply wells and water quality results, recognized groundwater level dynamic and analyzed water chemistry types of groundwater, and then analyzed the causes of water shortage: clay-dominated stratum lithology-led water-source type water shortage; and excess primary elements-led water quality type water shortage, finally put forward countermeasures and suggestions for relieving water shortage issues.

Si County; hydrogeology; water shortage causes; analysis

P345

A

1005－6157（2016）01－054－4

2015-097-16

趙國紅（1982-），女，河北邢臺人，工程師，碩士研究生，主要研究方向：工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)。