城區(qū)供水水源地水文地質(zhì)條件調(diào)查研究

徐凱,姬紅旗，羅春雷，楊蓮芝，汪國(guó)佩

（1.封丘縣大功辛莊灌區(qū)事務(wù)中心，河南 封丘 453300；2.商丘市水利施工總隊(duì)，河南 商丘476000；3.新蔡縣河塢水電站，河南 新蔡 463500;4.商丘市睢陽區(qū)水利局，河南 商丘 476000；5.新鄉(xiāng)市大功引黃工程管理處，河南 新鄉(xiāng) 453300）

1 區(qū)域水文地質(zhì)條件

1.1 地下水類型

域內(nèi)地下水按含水介質(zhì)空隙特征可以劃分為：基巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水和松散巖類空隙水四類。按水力特征可以劃分為：上層滯水、潛水和承壓水三類。按照水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征可劃分為：沖積沙礫石層與基巖風(fēng)化帶雙層結(jié)構(gòu)孔隙裂隙潛水、基巖風(fēng)化帶單層結(jié)構(gòu)裂隙潛水、坡洪積黃土與基巖風(fēng)化帶雙層結(jié)構(gòu)裂隙孔隙潛水、坡洪積黃土裂隙孔隙上層滯水、新近紀(jì)泥巖下伏基巖風(fēng)化帶單層結(jié)構(gòu)裂隙承壓水。

1.2 水文地質(zhì)特征

1.2.1 基巖裂隙水

①塊狀巖類裂隙水。塊狀巖類裂隙水賦存于變質(zhì)巖類和侵入巖類的脈狀、網(wǎng)狀裂隙內(nèi)，其組成巖體有太古界太華群的斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖，各時(shí)代侵入花崗巖及新生界新近系的安山巖、玄武巖等，泉水流量Q≤1.0l/s，地下徑流模數(shù)M≤6.0l/（s·km2），礦化度小于等于0.50 g/L。地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給，徑流途徑短，水交替迅速，以泉的形式排泄。②層狀巖類裂隙水。層狀巖類裂隙水賦存于多層狀脆性巖裂隙內(nèi)，其組成巖體有中元古界熊耳群流紋巖、安山巖、玄武巖、凝灰?guī)r，中元古界汝陽群和上元古界洛峪群的石英砂巖，寒武系下統(tǒng)的砂巖、頁巖，新生界古近系的砂巖、頁巖、砂礫巖等，泉水流量Q≤1.0 l/s，地下徑流模數(shù)M≤3.0 l/s·km2，地下水位埋深d＞7 m。地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給，徑流途徑短，水交替迅速，以泉的形式排泄。

1.2.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

分布在縣境中部地區(qū)，面積262.82 km2，占全縣總面積的19.80%，含水巖層主要為中元古界、二疊系、白堊系、古近系的砂巖、礫巖、頁巖、泥巖，富水特征主要取決于巖石的膠結(jié)程度和裂隙發(fā)育程度。

1.2.3 碳酸鹽巖類裂隙巖溶水

呈塊狀分布在調(diào)查區(qū)中部，面積45.19 km2，占全縣總面積的3.40%，含水巖層主要為寒武系灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖等，地下巖溶水的補(bǔ)給、徑流、排泄及發(fā)育規(guī)律，以及富水性具有明顯的水平分帶特征，近背斜軸部地區(qū)為補(bǔ)給區(qū)，遠(yuǎn)離軸部地區(qū)為徑流區(qū)，并在徑流區(qū)形成地下水飽和帶，構(gòu)成完整的單斜蓄水構(gòu)造。

1.2.4 松散巖類空隙水

分布在汝河及其支流兩岸、山前傾斜平原地帶，面積258.42 km2。含水層巖性為新近系洛陽組砂礫巖、砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r，第四系中更新統(tǒng)亞黏土及礫石層，上更新統(tǒng)黃土狀粉土、亞黏土，全新統(tǒng)的粉土、礫石層等。

2 工作區(qū)水文地質(zhì)條件

2.1 含水巖組及富水性分區(qū)

2.1.1 含水巖組

2.1.1.1 松散巖類空隙潛水含水巖組

分布在工作區(qū)內(nèi)汝河漫灘、一級(jí)階地及山前坡洪積扇地段，含水巖層巖性由第四紀(jì)粉土及砂卵石組成，埋深一級(jí)階地前緣2～3 m，后緣6～8 m；漫灘裸露；地下水位埋深2～5 m，所含地下水為潛水。含水巖組巖性：一級(jí)階地上部為粉土，結(jié)構(gòu)疏松，孔隙大；下部為砂卵石層，砂卵石顆粒較大，分選性好；厚度4～6 m。汝河漫灘地段為砂卵石，顆粒粗大，粒徑一般20～30 cm，大者大于0.50 m；分選、磨圓較差，局部地段含泥質(zhì)較多，厚度3～7 m。抽水試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)：?jiǎn)尉克縌＞1 000 m3/d，含水層滲透系數(shù)15～35 m/d，重力給水度0.20。兩地貌單元的砂卵石層均呈單層，相互間連通較好。

2.1.1.2 碎屑巖類孔隙、裂隙水

含水層巖性以古近系砂礫巖為主，少量的石炭系砂巖和中元古界上部汝陽群和洛峪群石英砂巖和礫巖。中元古界上部汝陽群和洛峪群巖性為一套灰黃、灰白、紫紅色中厚層中粗粒石英砂巖、石英巖及灰綠色砂巖，部分呈輕微變質(zhì)，底部有礫巖；個(gè)別地方頂部有淡紅色白云質(zhì)灰?guī)r和泥巖。石炭系巖性上部為灰質(zhì)頁巖夾薄層灰?guī)r，中部為黃灰色砂巖、頁巖夾灰?guī)r；下部為灰黃、紫紅、青灰色鋁土巖及黃鐵礦層。

2.1.1.3 碳酸鹽巖溶裂隙水

分布在工作區(qū)東南部低山丘陵區(qū)，含水層巖性為寒武系灰?guī)r。地下水位埋深大于10 m，所含地下水為微承壓水-承壓水。巖性為紫紅色、淡黃色含云母砂質(zhì)頁巖夾粉砂巖，厚層灰?guī)r，局部相變?yōu)樯百|(zhì)頁巖與灰?guī)r互導(dǎo)層，從上至下灰?guī)r變薄。厚22～150 m?；?guī)r由于受構(gòu)造影響，產(chǎn)生裂隙，裂隙中儲(chǔ)存的地下水不斷對(duì)灰?guī)r進(jìn)行溶蝕，產(chǎn)生巖溶。裂隙、巖溶共同構(gòu)成灰?guī)r的儲(chǔ)水空間。由于裂隙及巖溶分布的不均勻，儲(chǔ)存的地下水在埋深、水量等方面亦變化較大，地下水在大部分地段有承壓水。工作調(diào)查中，沒有發(fā)現(xiàn)地下水的露頭，由于其出露面積有限，故將其歸并為弱富水地段。

2.1.2 富水性

①富水區(qū)。分布于工作區(qū)中東部，主要包括汝河漫灘的大部分地段及北部一級(jí)階地前緣的一部分地帶，均為砂卵石潛水含水巖組，厚4～6 m。②中等富水區(qū)。分布于汝河漫灘西部及南部一級(jí)階地東段，亦為砂卵石潛水含水巖組，但其厚度較富水區(qū)較小，且有變化，接受降水及河水補(bǔ)給能力亦減小。③弱富水區(qū)。主要是低山丘陵區(qū)，含水巖組以古近系砂礫巖為主，少量的石炭系砂巖和中元古界上部汝陽群和洛峪群石英砂巖和礫巖。

2.2 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件

松散巖類孔隙含水巖組巖性以砂卵石為主，空隙多且大，大部分地段直接裸露地表，地下水的補(bǔ)給主要是大氣降水、側(cè)向徑流、汛期的河水滲漏，在開采條件下，非汛期還可獲得河水的側(cè)向補(bǔ)給；另外，在階地區(qū)，農(nóng)灌引水渠的滲漏和農(nóng)灌回滲也是其重要的補(bǔ)給來源?？偟膩碚f，漫灘區(qū)以大氣降水及汛期河水補(bǔ)給為主，階地區(qū)以大氣降水、農(nóng)田回滲為主。由于砂卵石層孔隙大、滲透性好，地下水徑流途徑通暢，徑流速度大；從地下水等水位線圖上可以看出，其徑流方向與地面坡降相一致，順勢(shì)而下，總的方向是由西向東。地下水的排泄以向汝河河床徑流排泄為主，其次為開采和蒸發(fā)，蒸發(fā)主要發(fā)生在漫灘潛水位埋深小的地帶；開采多集中于縣城及附近地段。通過工作調(diào)查，區(qū)內(nèi)已基本實(shí)現(xiàn)自來水供水的全覆蓋，沒有單位的自備井開采。由等水位線圖上看出，在非汛期，區(qū)內(nèi)地下水均向河床排泄，河床亦成為地下水排泄的主要通道，由于其排泄流線長(zhǎng)，不間斷，排泄量相當(dāng)可觀。

2.3 地下水位動(dòng)態(tài)變化

根據(jù)收集到的資料分析，區(qū)內(nèi)地下水位整體處于連續(xù)下降狀態(tài)，其中自來水公司生產(chǎn)井自1993 年以來，地下水下降0.70～2.50 m，年降幅0.07～0.15 m，單位自備井總體下降1.00～1.50 m，年變幅0.10～0.12 m；農(nóng)業(yè)開采采井總體下降1.00～1.50 m，年變幅0.l0 m。

2.4 地下水與河水的關(guān)系

①自然條件下的河水與地下水的補(bǔ)排分析。自然條件下，汝河兩岸地下水位高于河水位，河水排泄地下水。②水面工程蓄水后汝河水與地下水的補(bǔ)排分析。目前汝河已建成3 級(jí)水面工程，在水面工程分布區(qū)段，由于河水位抬高，汝河水補(bǔ)給地下水。水面工程的建設(shè)將增長(zhǎng)河水補(bǔ)給地下水的地段，增強(qiáng)河水補(bǔ)給地下水的能力。③開采條件下的河水與地下水的補(bǔ)排分析。當(dāng)開采井距離河床較遠(yuǎn)或零星分布時(shí)，河水與地下水的補(bǔ)排關(guān)系維持天然的狀態(tài)不會(huì)變化，當(dāng)開采井距離河床較近且多井集中連續(xù)開采時(shí)，引起開采地段的地下水水位下降，當(dāng)水位下降至低于河床水位時(shí)，河水就會(huì)對(duì)開采地段的地下水產(chǎn)生補(bǔ)給。

2.5 地下水的開采

①縣城供水水源地的集中開采。目前，水源地共有開采井6眼，日平均開采量501.08 萬m3/d。②農(nóng)灌開采。工作區(qū)內(nèi)的生活用水（含城區(qū)及農(nóng)村）全部來自自來水公司，但在一些農(nóng)村，還有農(nóng)灌井的開采。根據(jù)有關(guān)部門提供的資料及本次調(diào)查，詳查區(qū)共有地下水開采井約20眼，灌溉面積約500 hm2，按每年平均灌溉5次，每次50 m3計(jì)，每年總開采量937.50萬m3。

3 結(jié)語

綜上所述，調(diào)查區(qū)內(nèi)的地下水分松散巖類空隙潛水、碎屑巖類孔隙裂隙半承壓水和碳酸巖類巖溶裂隙承壓水三類。松散巖類空隙水含水巖層巖性為第四紀(jì)粉土及砂卵石，碎屑巖類孔隙裂隙水含水層巖性以古近系砂礫巖為主，碳酸巖類巖溶裂隙水含水層巖性為寒武系灰?guī)r。松散巖類空隙水的主要補(bǔ)給有降水入滲、側(cè)向徑流、渠滲、農(nóng)灌回滲以及開采期間的河流側(cè)滲；碎屑巖類孔隙裂隙水和碳酸巖類巖溶裂隙水的主要補(bǔ)給有降水入滲、側(cè)向徑流。松散巖類空隙水水量豐富，為區(qū)內(nèi)的主要開采地段。水源的開采量保障程度差，水質(zhì)亦逐漸變差，若干年以后，供水安全將無法保障，從保證縣城供水安全的角度出發(fā)，必須未雨綢繆，盡快尋找新的替代水源。