福建寧德主城區(qū)水文地質(zhì)特征與地下水應(yīng)急水源地優(yōu)選

李映平

(福建省第四地質(zhì)大隊,寧德,352100)

寧德市是福建省新興的工業(yè)化城市之一，寧德主城區(qū)面積約670 km2，人口約35萬人。隨著支柱產(chǎn)業(yè)培育定型和城市化水平不斷提升，城區(qū)水資源需求量與日俱增。寧德主城區(qū)依山面海，地表水資源較豐富，水系較發(fā)達，主要發(fā)育有金溪、霍童溪、車里灣溪、七都溪及二級支流等，但各水系集雨面積相對較小，徑流短且坡降大、排泄快，分布不均，受季節(jié)影響明顯。因此，查明該區(qū)域水文地質(zhì)特征，合理配置和高效利用地下水水資源，加強地下水資源的科學管理與規(guī)劃，優(yōu)選主城區(qū)應(yīng)急水源地，提高水資源保障率，是城區(qū)應(yīng)急能力建設(shè)的重要基礎(chǔ)[1]。

1 寧德主城區(qū)水文地質(zhì)特征

1.1 概況

寧德主城區(qū)三面環(huán)山，一面臨海。地勢總體呈西高東低，主峰位于工作區(qū)南部大山崗，海拔為905.9 m，山脈走向以北西、北東向為主。工作區(qū)地貌按成因類型劃分為侵蝕構(gòu)造地貌、剝蝕地貌、堆積地貌，按形態(tài)類型分為山地地貌、丘陵地貌、平原地貌。

寧德主城區(qū)水系網(wǎng)類型多為樹枝狀，河床坡降大，排泄快，多屬山區(qū)性峽谷型溪流，流向主要為北東向及北西向。流域面積大于 10 km2，主要入海溪流有金溪、七都溪(表 1)。主城區(qū)人均擁有水資源量近 1.0 萬m3，高于全省平均 3 846 m3的水平，但水資源豐枯明顯，季節(jié)性變化大，年內(nèi)分配極不均勻，降雨量高度集中在 5～6月份和 8～9月份，這四個月的降水量占全年的 56%，季節(jié)性干旱時有發(fā)生。

表1 寧德主城區(qū)主要河流水資源特征

Table 1 Characteristics of Main River Water Resources in Ningde City

河流名稱流域面積(km2)干流總長(km)多年平均流量(m3/s)多年平均徑流量(億m3)七都溪333.455813.14.13金溪157.33296.852.16

據(jù)統(tǒng)計，2015年寧德水資源總量為22.81億m3。其中地下水資源量約為4.361億m3。其周邊山區(qū)水資源較豐富，經(jīng)濟發(fā)達的海島及半島一帶水資源較為貧乏，工程性缺水、水污染、水質(zhì)衰減等水環(huán)境問題較為突出。從總量看，主城區(qū)水資源相對豐富，但空間分布不均。地下水資源利用程度不高。由于地處沿海，故地下水不能大量集中利用，水質(zhì)性環(huán)境有待改善，總體表現(xiàn)為以下3方面：①地表水資源水質(zhì)性環(huán)境有待改善。②地下水開采潛力總體不大；③水資源相對豐富，但時空分布不均。

1.2 地下水類型及富水性

根據(jù)地下水的貯存介質(zhì)條件、水動力性質(zhì)等基本特征，可將寧德主城區(qū)地下水劃分為3大類，即松散巖類孔隙水，殘積孔隙裂隙水、基巖裂隙水。按照含水層富水性大小，可分為水量中等、水量貧乏2種。地下水類型及其富水性劃分(表2)。松散巖類孔隙水主要分布于寧德西部的山前平原區(qū)，面積約20.52 km2。殘積孔隙裂隙水主要分布于寧德中部鏡臺山一帶，面積約39.32 km2?；鶐r裂隙水主要分布于寧德西側(cè)基巖山區(qū)及山前沖洪積平原下伏區(qū)域，面積約43.21 km2(圖1，圖2)。

圖1 寧德主城區(qū)水文地質(zhì)簡圖

圖2 寧德主城區(qū)A-A'線水文地質(zhì)剖面圖(引自文獻[3])

表2 地下水類型及其富水性劃分

1.3 地下水補徑排條件

地下水的儲存、補給、徑流、排泄等受當?shù)氐臍夂颉⑺?、地質(zhì)、地形(地貌)等自然因素和人為的多種因素控制，各因素又互相配合和制約，不同的分布區(qū)的含水巖組又有各自不同的特點[2]。區(qū)內(nèi)的基巖山區(qū)及丘陵臺地，地下水主要為大氣降水補給，平原區(qū)地下水補給來源較豐富，主要包括上游地下水補給、地表河流河谷補給、大氣降雨滲入補給。地下水水位和降雨量關(guān)系十分密切。地表水流(山塘、水庫、水渠)滲漏補給地下水的數(shù)量以及分布范圍有限。

地下水的徑流的運移方向總體是由西向東流，低山和丘陵山區(qū)淺部基巖裂隙水由于地表起伏大，徑流途經(jīng)短，徑流距離不遠便以泉的形式排向溝谷；但深層基巖裂隙水則通過斷裂、裂隙向下游滲透匯流；松散巖類孔隙水總的來說自西往東匯流聚集，水流的方向與地表河流大約一致。

低山丘陵地帶基巖裂隙水多以泉的形式排向臨近溝谷，平原區(qū)松散巖類孔隙水和下伏風化基巖裂隙水，地下水運動以水平徑流為主，徑流途徑較長，地下水徑流較緩慢，地下水循環(huán)交替作用緩慢，排泄不順暢，以人工開采排泄方式為主。

1.4 地下水化學特征

寧德主城區(qū)基巖裂隙水pH值5.61～7.77，礦化度54～391 mg/L，總硬度1.15～161.7 mg/L。水化學類型主要為HCO3-Na·Ca型水。風化殘積層孔隙水pH值為4.92～7.24，礦化度為48.5～499.3 mg/L，總硬度16.63～127.80 mg/L，水化學類型以HCO3·Cl-Na型水為主。松散巖類孔隙水pH值為6.27～7.37，礦化度43～540 mg/L,總硬度9.49～155.60 mg/L，水化學類型以HCO3-Na·Ca型水為主。殘積層孔隙水pH值偏低主要是因為受紅壤化影響，處于酸性環(huán)境之中。礦化度垂向變化明顯，一般從上到下由高到低，同時由于受海洋季節(jié)性氣候及海水入侵影響，往海域方向礦化度逐漸增高，總硬度也隨之增高。

2 地下水資源量與質(zhì)量分析

2.1 地下水資源量

寧德主城區(qū)松散巖類孔隙水采用降水滲入法計算結(jié)果為2 321.9 m3/d，基巖裂隙水采用枯季徑流模數(shù)法計算結(jié)果為55 224.6 m3/d，對下伏基巖裂隙水資源量評價以現(xiàn)有基巖井中符合生活飲用衛(wèi)標準的取水能力為限，求得下伏基巖裂隙水天然補給量8 112.72 m3/d。其中，應(yīng)急地下水源地天然補給量總計17 985.49 m3/d；應(yīng)急地下水源地松散巖類孔隙水(處理后可作為應(yīng)急供水)可開采資源量3 587.3 m3/d。應(yīng)急地下水源地下伏的基巖裂隙水(可直接飲用)可開采資源量6 926.10 m3/d。

2.2 地下水質(zhì)量評價

寧德主城區(qū)共完成水質(zhì)全分析96件，評價項目主要有pH值、NO3-、F-、NH4+、NO2-、Cr6+、Cl-、Cu、Zn、Ni、SO2-、Mn、溶解性總固體、總硬度等。采用單項組分評價法和綜合評價法對88組地下水樣分析成果進行質(zhì)量評價，地下水質(zhì)量優(yōu)良14組、良好19組、較差47組、極差8組，極差及較差主要為松散巖類孔隙水及殘積層孔隙水(表3)。第四系松散巖類孔隙水、殘積層孔隙水中微生物、NO3-、NH4+大量超標，主要受人類活動污染造成，不宜直接飲用。基巖裂隙水水質(zhì)良好，僅局部鐵、錳超標，水量相對豐富，適宜直接飲用[3]。

表3 地下水質(zhì)量評價結(jié)果綜合

3 城市應(yīng)急地下水源地優(yōu)選

3.1 劃分原則

依據(jù)“生活飲用水衛(wèi)生標準”[4]或達到“地下水質(zhì)量標準”[5]中的Ⅲ類水質(zhì)標準，“飲用水水源保護區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范”[6]，將寧德市主城區(qū)地下水應(yīng)急水源地保護區(qū)劃分為一級保護區(qū)、二級保護區(qū)、三級保護區(qū)。一級保護區(qū)是以防止一般病原菌的劃分為原則，二級保護區(qū)以防止細菌和病毒以外的污染為原則，三級保護區(qū)是以防止難分解和不分解物質(zhì)的危害為劃分原則，在確保地下水水源地水質(zhì)在不受污染的前提下劃分的水源保護區(qū)的范圍盡可能小些[7]。

結(jié)合工作區(qū)水文地質(zhì)條件，主城區(qū)地下水應(yīng)急水源地中，松散巖類孔隙水含水巖性主要為砂、(泥質(zhì))礫卵石，確定一級保護區(qū)范圍(表4)。風化裂隙水、承壓型水源地一級保護區(qū)半徑設(shè)為50 m，不設(shè)二、三級水源地保護區(qū)。

表4 孔隙潛水型水源地一級保護區(qū)范圍經(jīng)驗值

Table 4 Experiential value of the first class protected area of the pore diving water source

介質(zhì)類型一級保護區(qū)半徑(m)細砂30～50中砂50～100粗砂100～200礫石200～500卵石500～1000

3.2 應(yīng)急水源地劃分

應(yīng)急水源類型一般有山地孔隙水、基巖裂隙水及沖洪積平原及下伏的花崗巖含水風化帶[8]。區(qū)內(nèi)殘積層孔隙水及松散巖類孔隙水，富水性貧乏，水質(zhì)主要為較差-極差，不宜居民直接飲用。同時，由于其埋藏淺，與地表水體聯(lián)系密切，極易受到污染，不利于保護，故不宜作為應(yīng)急地下水水源地。

基巖裂隙水水質(zhì)一般為優(yōu)良-良好，可做為飲用水直接飲用。但基巖山區(qū)多為基巖裸露，風化程度差，富水性以貧乏為主，水量富集區(qū)域僅在構(gòu)造破碎帶及裂隙密集帶，其分布零散，同時地勢陡峻，遠離居民聚集地，而且開采成本較高，開采條件較差，不宜作為應(yīng)急地下水源地。

沖洪積平原及與其相連的地勢低洼殘積層，下伏的花崗巖主要含水段風化帶厚度較大，富水性中等，水量較豐富，同時也是城區(qū)居民主要聚集地，地勢較平坦，交通便利，埋藏一般較深，便于開采，利于保護。雖不宜作為城市長期(正常時期)的主要供水水源類型，但卻是良好的應(yīng)急供水水源類型。

結(jié)合寧德主城區(qū)環(huán)境水文地質(zhì)條件、地下水類型、埋藏條件，水資源量及其可利用潛力等綜合分析(1)福建省第四地質(zhì)大隊，閩東主要城鎮(zhèn)區(qū)應(yīng)急地下水源地調(diào)查評價報告(寧德市主城區(qū))，2016。，筆者認為，區(qū)內(nèi)地下水供水目的層主要為沖洪積平原下伏的基巖裂隙水，根據(jù)沖洪積平原區(qū)分布空間以及地下水保護帶設(shè)置條件，區(qū)內(nèi)應(yīng)急地下水源地可劃分出3個應(yīng)急地下水源地，即七都—六都應(yīng)急地下水源地、金涵鄉(xiāng)應(yīng)急地下水源地、單石碑—福洋應(yīng)急地下水源地。上述水源地不僅補給資源量及可開采資源量充足，而且目前開采量較小，水質(zhì)優(yōu)良，應(yīng)急供水能力強，短期超強開采不易誘發(fā)嚴重環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害，可優(yōu)先納入應(yīng)急供水水源地建設(shè)規(guī)劃。

3.3 應(yīng)急地下水源地特征

在寧德主城區(qū)圈定的六都—七都、金涵鄉(xiāng)、單石碑—福洋3個應(yīng)急地下水源地供水目的層主要為沖洪積平原下伏的基巖裂隙水，基巖裂隙是優(yōu)質(zhì)的應(yīng)急供水水源，水量較豐富，水質(zhì)良好，含水層埋藏較深，不易受到環(huán)境污染以及人為破壞，利于開發(fā)保護利用。寧德主城區(qū)的應(yīng)急地下水源地可開采地下水總資源為8 112.72 m3/d，如萬一遇到地表突發(fā)的污染事件等，能基本滿足寧德主城區(qū)35萬居民人均20 L/d生活飲用水應(yīng)急量需求。3個應(yīng)急地下水源地特征(表5)。

表5 寧德市主城區(qū)應(yīng)急地下水源地特征

Table 5 Characteristics of emergency underground water sources in the main urban area of Ningde city

應(yīng)急地下水源地地貌條件地下水類型地下水水化學特征地下水資源量(風化帶孔隙裂隙水)(m3/d)七都—六都位于測區(qū)北部山麓地帶沖洪積平原,海拔一般5～35 m①松散巖類孔隙水;②基巖裂隙水,含水段巖性主要為碎塊狀強風化含黑云母花崗巖為主,含水段厚度2.30～9.20 m;③構(gòu)造脈狀水水位埋深1.80～3.50 m,pH值為6.45～7.95,主要為弱堿性水,礦化度為67.41～108.30 mg/L,總硬度33.23～80.21 mg/L,極軟水為主,水化學類型主要為HCO3-Na·Ca、HCO3-Na型水,次之HCO3·SO4-Na·Ca型水1 054.7

續(xù)表5

4 結(jié)論與建議

(1)從主城區(qū)地質(zhì)條件、地下水類型、埋藏條件、富水性、地下水補給、徑流、排泄條件、地下水動態(tài)特征、地下水化學特征及各含水巖組地下水資源量分別進行總結(jié)和闡述，以期為寧德市城區(qū)地下水資源的評價和開發(fā)利用提供參考。

(2)在寧德主城區(qū)根據(jù)工作區(qū)水文地質(zhì)條件圈定六都—七都、金涵鄉(xiāng)、單石碑—福洋3個應(yīng)急地下水源地。

(3)寧德主城區(qū)供水目的層主要為沖洪積平原下伏的基巖裂隙水，水量較豐富，水質(zhì)良好，含水層埋藏較深，不易受到污染，利于開發(fā)保護。應(yīng)急地下水源地可開采資源(直接飲用)為8 112.72 m3/d，如遇到地表突發(fā)的污染事件等，滿足寧德主城區(qū)2020年預(yù)測人口35萬人的應(yīng)急飲用水量0.42 萬m3/d的需求。

本文根據(jù)“閩東主要城鎮(zhèn)區(qū)應(yīng)急地下水源地調(diào)查評價報告(寧德市主城區(qū))”資料總結(jié)歸納編寫而成，系集體勞動成果。在撰文過程中得到福建省第四地質(zhì)大隊陳榮魁教授級高級工程師的指導和幫助，在此深表感謝！