三門灣海岸帶第四系地下水資源

張志忠，曹珂，呂勝華，周宇渤，印萍，李昂，高飛

(1.青島海洋地質(zhì)研究所，山東 青島 266237；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室 海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237；3.浙江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，浙江 寧波 315012)

1 引言

三門灣海岸帶地區(qū)位于浙江省寧波市東南、臺(tái)州市東北沿海地帶，三面環(huán)山，一面臨海，海岸線曲折。隨著人口的增加和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，三門灣地區(qū)對(duì)水資源的需求不斷增加。鑒于三門灣地區(qū)基本上是以地表水為供水水源的單一供水結(jié)構(gòu)，在應(yīng)對(duì)突發(fā)水質(zhì)污染事故時(shí)極為不利，加之極端天氣事件偶有發(fā)生，建設(shè)地下水應(yīng)急后備水源地顯得非常必要。

海岸帶是海洋和陸地相互作用的地帶，陸地上觀測(cè)到的地層與構(gòu)造往往會(huì)向海岸帶水下部分和淺海延伸[1]，海岸帶水下區(qū)域和近海也可能賦存地下淡水資源，海岸帶灘涂圍墾區(qū)第四系當(dāng)然也可能賦存淡水資源。

本文以三門灣北部海岸帶為主要研究區(qū)域，在系統(tǒng)分析海岸帶第四系地質(zhì)、水文地質(zhì)資料基礎(chǔ)上，研究了三門灣海岸帶第四系承壓水水文地質(zhì)條件，對(duì)三門灣第四系承壓淡水資源分布、地下水年齡及可更新性進(jìn)行了分析研究，為三門灣海岸帶地下水應(yīng)急水源地建設(shè)、地下水可持續(xù)開發(fā)利用以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)奠定了基礎(chǔ)。

2 資料來源

2019?2020 年青島海洋地質(zhì)研究所在三門灣海岸帶陸域共施工完成了37 個(gè)（3 274.1 m）揭穿第四系工程地質(zhì)孔和15 個(gè)第四系水文地質(zhì)孔，進(jìn)行了抽水試驗(yàn)、地下水化學(xué)分析和地下水AMS14C 測(cè)年。加之搜集得到的前人在三門灣海岸帶（包括三門灣灣內(nèi)區(qū)域）完成的52 個(gè)揭穿第四系地質(zhì)孔、18 個(gè)第四系水文地質(zhì)孔、三門灣內(nèi)淺地層剖面資料和綜合分析研究資料，為分析研究三門灣海岸帶第四系地下水資源奠定了基礎(chǔ)。

3 研究區(qū)概況

三門灣海岸帶地區(qū)陸地以丘陵為主，沿岸由幾個(gè)小型沖（洪）積、海積平原盆地包圍；侵蝕剝蝕低山多由流紋巖、熔結(jié)凝灰?guī)r之類的堅(jiān)硬巖石組成，侵蝕剝蝕丘陵主要由凝灰?guī)r等酸性火山巖、砂頁巖組成，有部分花崗巖；受賦存條件和構(gòu)造等因素控制，三門灣海岸帶基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水富水性都較貧乏。三門灣島嶼羅列，動(dòng)力作用較弱，又有一定的細(xì)顆粒物質(zhì)來源，因此淤泥質(zhì)海岸發(fā)育，潮灘寬闊，岸灘處于緩慢淤漲或穩(wěn)定狀態(tài)；由于不斷圍填造地，海積平原不斷擴(kuò)大。三門灣北部海岸帶陸域的寧海長(zhǎng)街下洋涂和蛇盤島西部區(qū)域都是灘涂圍填造地而形成的。三門灣海岸帶第四紀(jì)地層發(fā)育齊全，受新構(gòu)造沉降運(yùn)動(dòng)、古地理環(huán)境和海平面波動(dòng)的控制和影響，第四系沉積物厚度變化大，沉積類型復(fù)雜多樣，巖相變化劇烈，巖性組合復(fù)雜。第四系松散巖類孔隙水富水性和咸淡水資源分布亦比較復(fù)雜。

4 三門灣海岸帶第四系分布

三門灣海岸帶濱海平原區(qū)由幾個(gè)沖（洪）積、海積盆地組成，第四系包括全新統(tǒng)（Qh）和更新統(tǒng)（Qp）。

更新統(tǒng)（Qp）可分為上更新統(tǒng)（Q3）和中更新統(tǒng)（Q2）；上更新統(tǒng)可分為上組（）和下組（），上組上段（）由沖湖積的褐黃色黏性土、灰綠色黏性土、海積的灰色黏性土和沖海積的灰色粉砂、粉細(xì)砂組成，上組下段（）由沖湖積的褐黃色黏性土、灰綠色黏性土、海積的灰色黏性土和沖積、沖海積的灰色粉砂、灰黃色粉砂、灰綠色粉砂、粉砂、砂等組成；下組主要由沖湖積的褐黃色黏性土、灰綠色黏性土、海積的灰色黏性土和沖（洪）積的灰、灰黃色卵（礫）石、礫砂、砂等組成。中更新統(tǒng)（Q2）可分為上組（）和下組上組主要由沖湖積雜色黏性土層和沖（洪）積的含黏性土角礫（圓礫）、礫砂、砂組成，下組主要由硬塑狀的沖湖積雜色黏性土層和沖（洪）積的含黏性土圓礫組成。

三門灣海岸帶第四系分布主要受山體和丘陵分布影響，山體普遍比較陡直。第四系厚度變化很大，近山體第四系厚度較薄，遠(yuǎn)離山體第四系較厚（圖1）。在三門灣海岸帶東北部陸域，象山縣新橋鎮(zhèn)象山影視城、王家村、下灶村、中站村、定塘鎮(zhèn)、林家村西南一帶第四系沉積較厚（最厚處達(dá)127.5 m），近山體第四系較?。辉谌T灣海岸帶北部陸域，寧?？h長(zhǎng)街鎮(zhèn)的洋家塘村西、大祝村東、文圍村、下洋涂圍墾區(qū)一帶第四系沉積最厚，大部分區(qū)域厚度大于90.0 m，最厚處達(dá)到149.0 m；在三門灣海岸帶西北部陸域，寧?？h一市鎮(zhèn)山嶺頭村東部、蛇盤島西部灘涂圍墾區(qū)一帶第四系沉積較厚，厚度為61.2～101.3 m；在三門灣海岸帶西部陸域三門縣健跳鎮(zhèn)六敖以北區(qū)域第四系沉積較厚，厚度為94.9～117.4 m。

圖1 三門灣海岸帶第四系厚度分布Fig.1 Thickness distribution of quaternary in Sanmen Bay coastal zone

5 三門灣北部海岸帶第四系水文地質(zhì)條件及地下水資源

5.1 三門灣海岸帶第四系水文地質(zhì)條件

三門灣海岸帶第四系是幾何形狀復(fù)雜、多種沉積類型交叉疊置的含水巖系。根據(jù)埋藏條件、巖性特征、沉積年代、含水層和隔水層分布以及水動(dòng)力條件，可劃分為3 個(gè)含水層組：潛水含水層組、第一承壓含水層（組）（I 含）和第二承壓含水層（組）（II 含）。潛水含水層主要由全新統(tǒng)的沖積、沖洪積、海積、沖海積層以及山前地帶的上更新統(tǒng)沖洪積、坡洪積層組成，第一承壓水含水層（組）主要包括上更新統(tǒng)上組上段沖海積粉砂含水巖組、上更新統(tǒng)上組下段沖積砂、礫石含水巖組和上更新統(tǒng)下組沖積、沖洪積圓礫、礫砂含水巖組，第二承壓含水層（組）主要包括中更新統(tǒng)沖積、沖洪積含黏性土角礫、圓礫、礫砂、砂含水巖組。

潛水含水層（組）在各溪流河谷地區(qū)富水性豐富，水質(zhì)為淡水；在河口海灣平原淺部富水性貧乏，水質(zhì)多為微咸水；潛水含水層（組）由于和包氣帶直接連通，可通過包氣帶接受大氣降水、地表水的補(bǔ)給，容易受到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活垃圾的污染。第一承壓含水層（組）中的上更新統(tǒng)上組上段沖海積粉砂含水層地下水多為咸水、微咸水，沒有供水意義，一般不做考慮。因此三門灣海岸帶具有供水意義的第四系含水層（組）主要為第一承壓含水層（組）中的上更新統(tǒng)上組下段和下組含水層和第二承壓含水層（組）。

三門灣海岸帶陸域各個(gè)小盆地基本都是相對(duì)比較獨(dú)立的地下水系統(tǒng)，第四系承壓含水層（組）具有埋深大、多層性、從上游向下游逐漸延伸等特點(diǎn)，承壓水主要補(bǔ)給源為山前入滲和地下徑流。目前承壓水基本未開采、接近天然狀態(tài)，水力坡度很小，徑流極其遲緩；基本上處于封閉或半封閉狀態(tài)。

5.2 三門灣海岸帶第四系承壓水資源分布

三門灣海岸帶第四系承壓水資源分布受沉積環(huán)境、海陸變遷、補(bǔ)給條件以及古地理特征等諸多因素影響，富水性、咸淡水資源分布比較復(fù)雜（圖2 至圖4）。

圖2 三門灣海岸帶第四系承壓水資源和年齡分布Fig.2 The distribution of Quaternary confined groundwater resources and ages in Sanmen Bay coastal zone

圖3 水文地質(zhì)剖面（A–A′）Fig.3 Hydrogeological profile (A–A′)

圖4 水文地質(zhì)剖面（B–B′）Fig.4 Hydrogeological profile (B–B′)

總體來看，三門灣海岸帶陸域第四系承壓水在古河道分布區(qū)富水性較強(qiáng)。受沉積環(huán)境、補(bǔ)給條件和賦存條件等因素影響，第一承壓含水層（組）在部分地段為微咸水或咸水，而第二承壓含水層（組）中的微咸水、咸水主要分布于古河道上游和河口地帶。

（1）寧?？h長(zhǎng)街鎮(zhèn)第四系承壓水

寧海縣長(zhǎng)街鎮(zhèn)區(qū)域第四系含水層可分成兩個(gè)承壓含水層（組）：上更新統(tǒng)下組第一承壓含水層（組）和中更新統(tǒng)上組第二承壓含水層（組）。淡水主要分布在第二承壓含水層（組）中。

在車岙港?下洋涂區(qū)域承壓水總體以淡水資源為主，淡水總體呈“人”字型分布，周圍分布微咸水和咸水（圖2）。

第一承壓含水層（組）中淡水資源主要分布在長(zhǎng)街鎮(zhèn)北部的大湖?車岙港區(qū)域（圖2，圖4），含水層頂板埋深為52.2 m，厚度為23 m，降深10 m 時(shí)的單井涌水量可達(dá)1 000 m3/d，水量較豐富，水質(zhì)類型為Cl·HCO3-Ca·Na·Mg。

第二承壓含水層（組）頂板埋深為87.6～107.3 m，含水層厚度為5.5～11.3 m，富水性差異較大。在大湖?下洋涂區(qū)域以淡水為主，淡水呈“八”字型分布，周圍分布微咸水和咸水（圖2 至圖4）；除南端近海區(qū)域淡水富水性較強(qiáng)以外，其他淡水分布區(qū)富水性一般，單井出水量較小，降深10 m 的單井涌水量一般小于100 m3/d，水質(zhì)類型主要為HCO3·Cl-Na；在南部近海淡水富水性較強(qiáng)區(qū)降深10 m 的單井涌水量達(dá)到399.5 m3/d，水質(zhì)類型為HCO3·Cl-Na。在微咸水分布區(qū)（大漁馮村?文圍村?下洋涂西部），自北向南方向富水性增強(qiáng)；在最南部區(qū)域，降深10 m 的單井涌水量可達(dá)5 359.1 m3/d，水化學(xué)類型主要為Cl-Na 型和Cl·HCO3-Na 型，礦化度為1.08～1.411 g/L。

（2）蛇盤第四系承壓水

蛇盤灘涂圍墾區(qū)地區(qū)第四系包含第一承壓含水層（組）和第二承壓含水層（組），上更新統(tǒng)下組第一承壓含水層（組）富水性較好，為主要供水目的層。

第一承壓含水層（組）頂板埋深為41.3～52.4 m，含水層厚度為7.2～28.1 m，富水性較好，滲透系數(shù)為4.0～36.0 m/d，單井涌水量一般為1 000～3 000 m3/d，局部可達(dá)5 277 m3/d，除邊緣部分部位為微咸水外，絕大部分地區(qū)為淡水（圖2），礦化度一般為0.506～0.815 g/L，水化學(xué)類型主要為HCO3-Na 型和Cl·HCO3-Na·Mg·Ca 型[2]。

（3）象山縣西南部第四系承壓水

象山縣西南部（新橋、曉塘、定塘西部）地區(qū)第四系可分成第一承壓含水層（組）和第二承壓含水層（組），第一承壓含水層（組）上更新統(tǒng)上組下段在大部分地段為微咸水；第一承壓含水層（組）中的上更新統(tǒng)下組含水層主要為淡水；第二承壓含水層（組）富水性較好，水質(zhì)為淡水（圖2），為主要供水目的層。

第一承壓含水層（組）中的上更新統(tǒng)下組含水層頂板埋深為64.3～66.7 m，含水層厚度為0.78～10.3 m，在大部分地段富水性較好，單井涌水量一般為33.6～112.0 m3/d，礦化度一般為0.50～0.99 g/L。

第二承壓含水層（組）頂板埋深為59.0～92.7 m，含水層厚度為5.5～36.2 m，富水性差異較大，滲透系數(shù)為0.63 m/d，單井涌水量一般為3.6～190 m3/d，礦化度一般為0.48～0.754 g/L，水化學(xué)類型主要為Cl·HCO3-Na 型。

從水文地質(zhì)條件和地下水資源分布特征可以看出，寧?？h長(zhǎng)街鎮(zhèn)下洋涂區(qū)域（面積約為73 km2）和蛇盤灘涂圍墾區(qū)（面積約為21 km2）可作為應(yīng)急供水水源地。

6 第四系承壓水年齡及更新性

利用2019–2020 年在研究區(qū)完成的第四系水文地質(zhì)孔采集地下水樣品，在青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了AMS14C 測(cè)年，對(duì)蛇盤灘涂圍墾區(qū)和寧海縣長(zhǎng)街鎮(zhèn)下洋涂圍墾區(qū)第四系承壓水循環(huán)及可更新性進(jìn)行了分析研究[3–7]。

根據(jù)地下水AMS14C 測(cè)試結(jié)果（表1，圖2）可以看出，蛇盤灘涂圍墾區(qū)第一承壓含水層地下水年齡為21 642～22 012 cal a BP，3 個(gè)水樣年齡非常接近，為晚更新世晚期補(bǔ)給的水，這部分地下水尚未開采，也基本沒有接受山前入滲補(bǔ)給和潛水垂向越流補(bǔ)給，沒有任何更新，處于天然狀態(tài)。

表1 蛇盤灘涂圍墾區(qū)第一承壓含水層地下水年齡Table 1 Groundwater ages of the first confined aquifer in Shepan tideland reclamation area

從樣品的水質(zhì)類型和礦化度可以看出，蛇盤灘涂圍墾區(qū)第一承壓含水層地下水為淡水，說明蛇盤灘涂圍墾區(qū)晚更新世晚期補(bǔ)給的地下水基本未受到海侵作用影響。

從地下水AMS14C 測(cè)試結(jié)果（表2，圖2）可以看出，寧海長(zhǎng)街鎮(zhèn)下洋涂灘涂圍墾區(qū)第二承壓含水層SW7 孔地下水的年齡為35 052 cal a BP，SW13 孔地下水的年齡為45 439 cal a BP，均為晚更新世中期補(bǔ)給的水。SW13 孔水樣的年齡較SW7 孔更老，可能是由于SW13 孔抽水層層段深度更深，地下水為更老時(shí)期補(bǔ)給的水。寧海下洋涂灘涂圍墾區(qū)第二承壓含水層地下水尚未開發(fā)利用，也基本沒有接受山前入滲補(bǔ)給和潛水垂向越流補(bǔ)給，沒有任何更新，處于天然狀態(tài)。

表2 長(zhǎng)街鎮(zhèn)下洋涂圍墾區(qū)第二承壓含水層地下水年齡Table 2 Groundwater ages of the second confined aquifer in Xiayangtu,Changjie town tideland reclamation area

從水質(zhì)情況來看，SW7 孔水化學(xué)類型為Cl·HCO3-Na，礦化度為1.411 g/L，為微咸水；SW13 孔水化學(xué)類型為HCO3·Cl-Na，礦化度為0.84 g/L，為淡水，說明SW13 孔98.1～110.5 m 深度層段含水層（含水層厚6.3 m，上覆11.0 m 黏土隔水層）沒有受到后期海侵影響，而SW7 孔91.0～96.5 m 較淺深度層段含水層（含水層厚5.5 m，上覆8.6 m 黏土隔水層）中的地下水可能受到了晚更新世中晚期（）海侵時(shí)淹沒的海水或沿河道上溯的海水影響，海水或微咸水入滲，與早期形成的淡水混合，使之咸化，并包含了較SW13 孔含水層較新的水。對(duì)比SW13 孔和SW7 孔可以看出，含水層段位置越深、與上部含水層之間的隔水層越厚，地下水礦化度越低、受后期海侵作用的影響越小。

從地下水的年齡結(jié)合地下水資源分布可以看出，第一承壓含水層和第二承壓含水層都有淡水和微咸水分布，說明晚更新世和中更新世時(shí)期三門灣盆地區(qū)（松散沉積物分布區(qū)）地勢(shì)起伏變化較大，地勢(shì)較高的區(qū)未受后期海侵時(shí)海水淹沒，地勢(shì)低洼區(qū)受到后期海侵海水淹沒影響。后期海侵并未影響盆地所有地段承壓含水層水質(zhì)。

長(zhǎng)街下洋涂圍墾區(qū)與蛇盤灘涂圍墾區(qū)相距不遠(yuǎn)，隔海灣相望。從地下水測(cè)年結(jié)果可以看出，隨著承壓含水層埋深的增加，地下水的年齡也更老。在目前未開采利用條件下，承壓水補(bǔ)給條件差、資源更新性差。由于距離山前入滲補(bǔ)給區(qū)普遍較近，在開發(fā)利用承壓水時(shí)，地下水補(bǔ)給和更新能力都會(huì)增強(qiáng)可能。對(duì)于可作為應(yīng)急供水水源地的蛇盤灘涂圍墾區(qū)和下洋涂圍墾區(qū)，在開發(fā)地下水資源時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)地下水資源管理，科學(xué)地開發(fā)利用好地下水資源。

7 結(jié)論

（1）三門灣海岸帶濱海平原區(qū)由幾個(gè)沖（洪）積、海積盆地組成，第四系分布主要受山體和丘陵分布影響，厚度變化很大，近山體第四系厚度較薄，遠(yuǎn)離山體第四系較厚。

（2）三門灣海岸帶第四系承壓水富水性、咸淡水資源分布比較復(fù)雜。蛇盤第一承壓含水層（組）富水性較好，絕大部分地區(qū)為淡水。寧海長(zhǎng)街鎮(zhèn)區(qū)域承壓含水層淡水總體呈 “人”字型分布；長(zhǎng)街鎮(zhèn)北部的大湖–車岙港區(qū)域淡水資源主要分布在第一承壓含水層（組）中；在長(zhǎng)街鎮(zhèn)大湖–下洋涂區(qū)域，淡水資源主要分布在第二承壓含水層（組）中，在南部近海區(qū)域富水性較好。

（3）三門灣海岸帶第四系承壓水年齡普遍較老。蛇盤灘涂圍墾區(qū)第一承壓含水層地下水年齡為21 642～22 012 cal a BP，未受到后期海侵作用影響；下洋涂灘涂圍墾區(qū)第二承壓含水層地下水的年齡為35 052～45 439 cal a BP，部分地段受到后期海侵影響。后期海侵并未影響盆地所有地段承壓含水層水質(zhì)。在目前未開采利用條件下，承壓水補(bǔ)給條件差，承壓水資源更新性差。對(duì)于可作為應(yīng)急供水水源地的下洋涂圍墾區(qū)和蛇盤灘涂圍墾區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)地下水資源管理。