鄂北丘陵山區(qū)隨縣地下水資源量評價及其分布特征

譚光超, 李智民, 李姍姍, 渠 婧

(1.湖北省地質(zhì)局 水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊,湖北 荊州 434020; 2.湖北省地質(zhì)局 第八地質(zhì)大隊,湖北 襄陽 441002)

鄂北丘陵山區(qū)隨縣地下水資源量評價及其分布特征

譚光超1, 李智民1, 李姍姍1, 渠 婧2

(1.湖北省地質(zhì)局 水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊,湖北 荊州 434020; 2.湖北省地質(zhì)局 第八地質(zhì)大隊,湖北 襄陽 441002)

隨縣地處鄂北低山丘陵山區(qū),區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,含水層厚度小、調(diào)蓄性較差,區(qū)內(nèi)地下水經(jīng)相對較短的徑流途徑以潛流或泉形式排入河流、水庫,排泄機(jī)制較為簡單。根據(jù)水均衡原理,選用排泄量法對長江流域隨縣縣域內(nèi)3個三級地下水流系統(tǒng)、13個四級地下水流系統(tǒng),以2000—2015年為代表的近期下墊面條件下的地下水資源量進(jìn)行評價,并分析隨縣地下水資源量在各計算分區(qū)及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布特征,為地方政府合理開發(fā)利用與保護(hù)地下水資源提供詳實的地質(zhì)依據(jù)。

地下水資源量評價;分布特征;排泄量法;隨縣

隨縣水文地質(zhì)研究程度相對較低。1∶20萬隨縣幅水文地質(zhì)調(diào)查初步查明了該地區(qū)水文地質(zhì)特征,受調(diào)查精度所限并未開展地下水資源評價;1∶50萬湖北省地下水資源調(diào)查評價了隨縣地下水資源量,多年平均天然資源量為30 033×104m3/a[1]。

本次開展的隨縣地下水資源評價,部署了1∶10萬、1∶5萬、1∶1萬水文地質(zhì)調(diào)查工作,進(jìn)一步查明了隨縣地下水資源的分布特征,對于查清隨縣地下水資源開發(fā)潛力,科學(xué)指導(dǎo)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)合理開發(fā)利用與保護(hù)地下水資源意義重大。

1 水文地質(zhì)條件

隨縣地處鄂北低山丘陵區(qū),區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜[2],斷裂構(gòu)造發(fā)育,斷裂與褶皺相伴,以襄廣斷裂為界,地跨秦嶺和揚子兩大地層區(qū),其中北部秦嶺地層區(qū)占總面積95%,南部揚子地層區(qū)占5%。秦嶺地層區(qū)為元古界片狀變質(zhì)巖組成北西向開闊褶皺地塊,其上疊加有中新生代盆地,堆積較厚的白堊系砂巖、礫巖、泥巖等;揚子地層區(qū)為元古界—古生界碳酸鹽巖與頁巖、砂巖及板巖等互層,組成北西向緊密褶皺地塊。區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,前震旦紀(jì)基性—超基性侵入巖出露較多,巖體規(guī)模大小不一,多呈長條狀、長圓狀的巖墻、巖床、巖基等產(chǎn)出[3]。

區(qū)內(nèi)地下水類型分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、變質(zhì)巖類裂隙水、巖漿巖類裂隙水、碳酸鹽巖溶隙裂隙水等5大類[4]。松散巖類孔隙水含水巖組主要為富水性中等的第四系全新統(tǒng)砂礫石層和富水性貧乏的第四系全新統(tǒng)粉土、粉砂層;碎屑巖類孔隙裂隙水含水巖組主要為富水性貧乏—中等的白堊系砂巖層和富水性貧乏的志留系砂頁巖層;變質(zhì)巖類裂隙水含水巖組主要為富水性貧乏—中等的元古界—古生界片巖地層和富水性貧乏的太古界片麻巖地層;巖漿巖類裂隙水含水巖組主要為富水性貧乏—中等的燕山期花崗巖地層和富水性貧乏的前震旦紀(jì)輝長輝綠巖地層;碳酸鹽巖溶隙裂隙水含水巖組主要為富水性中等—較豐富的震旦系—寒武系碳酸鹽巖地層和富水性中等的元古界碳酸鹽巖夾變質(zhì)巖地層。地下水主要賦存于巖體風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中,局部富水帶多沿斷裂構(gòu)造和侵入巖與變質(zhì)巖接觸帶展布,地下水排泄以分散徑流型為主。

2 評價分區(qū)及評價方法

2.1 評價區(qū)劃分

隨縣地下水資源評價區(qū)分為地下水流系統(tǒng)分區(qū)以及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元分區(qū)兩類(如圖1)。

圖1 隨縣地下水資源評價區(qū)劃分圖Fig.1 Division map of groundwater resources evaluation area in Suixian1.計算單元編號;2.三級流域(水系統(tǒng))分界線;3.四級流域(水系統(tǒng))分界線;4.地下水流向;5.鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線。

2.1.1 地下水水流系統(tǒng)分區(qū)

隨縣位于長江中下游北部區(qū)域,屬于長江流域二級地下水流系統(tǒng)。流經(jīng)隨縣境內(nèi)的府河、漢水、淮河為長江支流,可劃分為長江流域三級地下水流系統(tǒng),根據(jù)地下水的補(bǔ)徑排關(guān)系,三級地下水流系統(tǒng)可進(jìn)一步劃分為多個四級地下水流系統(tǒng)(見表1)。

2.1.2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元分區(qū)

隨縣轄區(qū)內(nèi)共計19個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(見表2)。

2.2 評價方法

按照阿利托夫斯基等(1956年)的分類方法,隨縣的地下水天然動態(tài)類型屬于入滲—徑流型。根據(jù)水均衡原理,用各項排泄量之和近似代表山丘區(qū)的地下水資源量,基巖山丘區(qū)地下水總排泄量包括河川基流量、山前側(cè)向流出量、未計入河川徑流量的山前泉水出露量、地下水實際開采凈消耗量、潛水蒸發(fā)量等[5]。地下水資源計算公式為:

Q總排=Rg+Q側(cè)+Q泉+Q采+Q蒸發(fā)

式中:Q總排為地下水總排泄量;Rg為河川基流量;Q側(cè)為山前側(cè)向排出量;Q泉為未計入河川徑流量的山前泉水出露量;Q采為地下水實際開采凈耗量;Q蒸發(fā)為潛水蒸發(fā)量;以上單位均為104m3/ a。

3 地下水資源量計算結(jié)果

3.1 地下水流系統(tǒng)評價分區(qū)的地下水資源量

隨縣面積5 673.0 km2,縣域內(nèi)多年平均地下水資源量為35 557.51×104m3;府河流域面積4 539.84 km2,地下水資源量為28 482.70×104m3/a,其中多年平均地下水資源量絕對值最大的是厥水流域,最小的是浪河流域;漢水流域面積437.98 km2,地下水資源量為2 965.97×104m3/a,多年平均地下水資源量絕對值最大的是三夾河流域;淮河流域面積695.18 km2,地下水資源量為4 108.85×104m3/a,多年平均地下水資源量絕對值最大的是游河流域。

表1 長江流域隨縣縣域內(nèi)三級、四級地下水流系統(tǒng)分區(qū)面積(單位:km2)Table 1 Subarea area of the three,four level groundwater system in Suixian,Yangtze river basin

表2 隨縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)一覽表及含水巖組面積(單位:km2)Table 2 List of water-bearing formation and villages & towns

區(qū)域地下水主要的排泄項為河川基流量,占地下水資源量總量的85.83%,其次為潛水蒸發(fā)量,占地下水資源量總量的10.62%,最小的是人工開采凈消耗量,僅為0.45%,地下水資源整體開發(fā)利用程度較低;不同地下水流系統(tǒng)的地下水資源模數(shù)差別不大,介于5.64×104～8.62×104m3/ km2·a,平均值為6.27×104m3/ km2·a,地下水資源模數(shù)最大的分區(qū)為龍灘河流域,最小的分區(qū)為淮河源右岸流域。按地下水流系統(tǒng)評價分區(qū)各單項排泄量計算結(jié)果見表3。

表3 隨縣地下水資源量按地下水流系統(tǒng)評價分區(qū)計算結(jié)果統(tǒng)計表Table 3 Statistical table of calculation results of groundwater resources according to groundwater flow system evaluation in Suixian

3.2 鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元分區(qū)的地下水資源量

各鄉(xiāng)鎮(zhèn)多年平均地下水資源量絕對值較大的是殷店鎮(zhèn)、萬和鎮(zhèn)、洪山鎮(zhèn)、長崗鎮(zhèn),地下水資源量均>3 000×104m3/ a,較小的是萬福鎮(zhèn)、小林鎮(zhèn)、新街鎮(zhèn),地下水資源量均<1 000×104m3/ a;以單位面積地下水資源量來看,長崗鎮(zhèn)地下水資源量最豐富,多年平均地下水資源模數(shù)為13.63×104m3/ km2·a,安居鎮(zhèn)、萬福鎮(zhèn)、三里崗鎮(zhèn)、洪山鎮(zhèn)、唐縣鎮(zhèn)多年平均地下水資源模數(shù)>6.5×104m3/ km2·a,屬于地下水資源量較豐富的鄉(xiāng)鎮(zhèn),澴潭鎮(zhèn)、殷店鎮(zhèn)多年平均地下水資源模數(shù)約5×104m3/ km2·a,屬于地下水資源量相對貧乏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。隨縣地下水資源量按鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元分區(qū)統(tǒng)計結(jié)果見表4。

表4 隨縣地下水資源量按鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元分區(qū)計算結(jié)果統(tǒng)計表Table 4 Statistical table of results of groundwater resources according to the results of district administrative unit

4 地下水資源量分布特征

4.1 地下水流系統(tǒng)評價分區(qū)的地下水資源量分布特征

隨縣多年平均地下水資源量以變質(zhì)巖類裂隙水為主,達(dá)15 451.74×104m3/a,松散巖類孔隙水次之,達(dá)6 599.89×104m3/a,碳酸巖類溶隙裂隙水最少,為3 314.70×104m3/a。

府河流域地下水資源以變質(zhì)巖類裂隙水為主,近期下墊面條件下(2000—2015年)多年平均地下水資源量達(dá)13 103.56×104m3/a,松散巖類裂隙水次之,達(dá)5 901.43×104m3/a,巖漿巖類裂隙水最少,為2 656.91×104m3/a,其四級流域除了溠水以松散巖類孔隙水為主以外,其余6個次級流域均以變質(zhì)巖類裂隙水為主;漢水流域總體以巖漿巖類裂隙水為主,地下水資源量達(dá)2 074.07×104m3/a,碎屑巖類裂隙水最少,為62.04×104m3/a,其四級流域三合河以變質(zhì)巖類裂隙水為主,巖漿巖類裂隙水最少;淮河流域總體以變質(zhì)巖類裂隙水為主,地下水資源量達(dá)1 586.60×104m3/a,碎屑巖類裂隙水最少,為299.75×104m3/a,其四次級流域淮河源右岸以巖漿巖類裂隙水最少。

按地下水流系統(tǒng)分區(qū)各含水巖組地下水資源量見表5。

表5 按地下水流系統(tǒng)分區(qū)各含水巖組地下水資源量(單位:104 m3/a)Table 5 The amount of groundwater resources in each water bearing rock group according to the subsurface flow systern

4.2 鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元分區(qū)的地下水資源量分布特征

由于地形地貌、地質(zhì)條件的差異,各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地下水資源空間分布存在明顯差異。唐縣鎮(zhèn)、尚市鎮(zhèn)、厲山鎮(zhèn)、安居鎮(zhèn)、萬福鎮(zhèn)位于隨縣中部,屬于弱侵蝕堆積崗波狀平原區(qū),地下水類型以松散巖類孔隙水為主;新街鎮(zhèn)位于隨州盆地腹地,地下水類型以碎屑巖類裂隙水和松散巖類孔隙水為主;長崗鎮(zhèn)、三里崗鎮(zhèn)位于隨縣南部,屬于揚子地層,地下水類型以碳酸巖類溶隙裂隙水為主,且襄廣大斷裂北西—南東向橫穿該區(qū)域,為主要的斷裂構(gòu)造富水帶區(qū)域;草店鎮(zhèn)位于隨縣北西部、吳山鎮(zhèn)位于隨縣北東部,區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,主要為燕山期花崗侵入巖,地下水類型以巖漿巖類裂隙水為主,為主要的侵入巖與變質(zhì)巖接觸帶富水段區(qū)域;高城鎮(zhèn)等另外10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布在襄廣大斷裂以北及英店—青山口斷裂兩側(cè)的構(gòu)造侵蝕剝蝕低山區(qū)、丘陵區(qū),屬于秦嶺地層區(qū),地層主要為元古界—古生界片巖及太古界片麻巖,地下水類型以變質(zhì)巖類裂隙水為主。

按鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元分區(qū)各含水巖組地下水資源量見表6。

表6 按鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元分區(qū)各含水巖組地下水資源量(單位:104 m3/a)Table 6 The amount of groundwater resources in each water bearing rock group according to the administrative unit of the township

5 結(jié)語

在前人1∶50萬湖北省地下水資源評價以及1∶20萬隨縣水文地質(zhì)調(diào)查工作基礎(chǔ)上,本次評價開展了1∶10萬水文地質(zhì)調(diào)查面積累計2 300 km2、1∶5萬水文地質(zhì)調(diào)查面積累計3 373 km2,其中包含1∶1萬重點富水帶(段)水文地質(zhì)調(diào)查面積累計228 km2,水文地質(zhì)研究程度得到了大幅提高,資源量評價工作選用的資料主要來源于項目組實測數(shù)據(jù)及地方政府、統(tǒng)計局、水文局提供的最新數(shù)據(jù)(截至2015年12月),資源量評價精度也得到了明顯提高。

根據(jù)本次評價結(jié)果,隨縣多年平均地下水資源為35 557.51×104m3,以變質(zhì)巖類裂隙水為主,松散巖類孔隙水次之,碳酸巖類溶隙裂隙水最少。湖北省多年平均地下水資源量模數(shù)為18.12×104m3/km2·a,其中丘陵山區(qū)為15.62×104m3/km2·a[6],隨縣地處鄂北低山丘陵區(qū),隨縣各流域多年平均地下水資源量模數(shù)介于5.64×104～8.62×104m3/km2·a之間,平均值為6.27×104m3/km2·a,在湖北省范圍內(nèi)屬于資源性缺水問題較為突出的地區(qū),而該縣地下水開采凈消耗量僅為158.72×104m3/a,占該縣地下水資源量的0.45%,地下水開采潛力較大。

隨縣水資源整體缺乏、時空分布不均的特點長期以來在一定程度上制約了該縣社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。本文開展的地下水資源評價工作,尤其是各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地下水資源分布特征能夠為該縣合理規(guī)劃和科學(xué)配置地下水資源提供較為可靠的地質(zhì)依據(jù)。在后續(xù)開采地下水資源的過程中,隨縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)需因地制宜,充分考慮地下水賦存特征,結(jié)合地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造,在主要含水巖組中布設(shè)開采井,并做好水源地的衛(wèi)生防護(hù)工作,建立健全地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),建立地下水空間數(shù)據(jù)庫,在確保地下水動態(tài)平衡的基本條件下,充分、合理、科學(xué)開發(fā)利用隨縣地下水資源。

[1] 李智民,孫錫年,趙世成,等.湖北省地下水資源調(diào)查評價報告[R].荊州:湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊,2006.

[2] 劉云彪,李智民,陳金國,等.鄂北丘陵山區(qū)嚴(yán)重缺水地區(qū)地下水勘查與供水安全示范項目總體設(shè)計[R].武漢:湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,2013.

[3] 李智民,劉云彪,趙德君,等.鄂北嚴(yán)重缺水區(qū)地下水富集模式與找水實踐[J].資源環(huán)境與工程,2014,28(6):888-903.

[4] 李智民,卞學(xué)軍,譚光超,等.鄂北丘陵山區(qū)嚴(yán)重缺水地區(qū)隨縣、應(yīng)城市(北部)水文地質(zhì)調(diào)查成果報告[R].武漢:湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,2016.

[5] 劉英學(xué).山丘區(qū)地下水資源量分析計算[J].黑龍江水利科技,2014,42(1):156-157.

[6] 李智民,陳海洋.湖北省地下水資源開采潛力評價[J].資源環(huán)境與工程,2007,21(增刊):119-123.

Groundwater Resources Evaluation and Distribution Characteristicsof the Hilly Area in Suixian,Northern Hubei Province

TAN Guangchao1, LI Zhimin1, LI Shanshan1, QU Jing2

(1.HubeiInstituteofHydrogeologyandEngineeringGeology,Jinzhou,Hubei434020; 2.EighthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xiangyang,Hubei441002)

Located in hilly area of northern Hubei Province,Suixian has complex geological structure in the area,whose runoff aquifer thickness is small,the storage is poor,groundwater runoff is relatively short to flow into rivers,reservoirs or spring form,and its excretion mechanism is relatively simple.According to the principle of water balance,excretion method used to the Yangtze river basin with the county in three tertiary groundwater flow system,the 13 level 4 groundwater flow system,represented by 2000—2015,the recent underlying surface under the condition of groundwater resource evaluation,and the paper analyzed with the county of groundwater resource in each calculation partition and distribution characteristics of villages and towns,which provided a detailed geological basis for the rational development and utilization of local government and the protection of groundwater resources.

groundwater resources evaluation; distribution characteristics; excretion method; Suixian

P641.2; P641.72

A

1671-1211(2017)06-0740-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.06.014

2017-08-21;改回日期2017-10-11

本文為中國地質(zhì)調(diào)查局“集中連片特殊困難區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查與供水安全示范項目”子項目“鄂北丘陵山區(qū)嚴(yán)重缺水地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查”(編碼:12120113103100)。

譚光超(1989-),男,助理工程師,碩士,水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè),從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘查、評價與研究工作。E-mail:cug_tgc@163.com

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20171026.0843.004.html數(shù)字出版日期2017-10-26 08:43

李雯)