武漢市白沙洲巖溶區(qū)地下水水位動態(tài)變化研究

涂婧 劉鵬瑞 彭慧 王藝霖 曾嘉 李慧娟 郭昆

摘要：為研究武漢市白沙洲巖溶區(qū)地下水水位動態(tài)變化特征，給區(qū)內(nèi)巖溶地面塌陷防災減災、水資源及水文地質(zhì)環(huán)境保護提供依據(jù)，對區(qū)內(nèi)31眼地下水監(jiān)測孔2019～2021年3個水文年的地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，研究地下水水位變化特征；根據(jù)不同水文地質(zhì)特征，將研究區(qū)劃分為6個水文地質(zhì)單元；確定了地下水水位受長江水影響的范圍。結(jié)果表明：

巖溶地質(zhì)模式、長江水位和人為因素是區(qū)內(nèi)地下水水位動態(tài)變化的主要影響因素。

關(guān)鍵詞：地下水水位； 動態(tài)變化； 水文地質(zhì)單元； 巖溶區(qū)； 武漢市

中圖法分類號：P641

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.06.016

文章編號：1006-0081（2023）06-0080-09

0 引 言

隨著城市建筑與交通建設(shè)的擴張，巖溶地區(qū)地面塌陷風險增加，巖溶地面塌陷監(jiān)測預警與風險防控需求迫切。針對水庫滲漏、礦區(qū)突水、地下水污染等水文地質(zhì)問題，許多學者開展了水文動態(tài)分析研究［1-3］。齊歡［4］為查明濟南長清巖溶地下水位與降水量、黃河水位的相關(guān)性，采用小波相干和多元小波相干的方法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析。馬劍飛等［5］分析了青藏高原東部典型巖溶區(qū)地下水補給來源，探討了補給來源和補給過程的影響因素，構(gòu)建了巖溶地下水補給模式，并提出了開發(fā)利用建議。張斌等［6］對甲擺水庫庫首右岸河灣巖溶水文地質(zhì)條件進行分析研究，根據(jù)區(qū)內(nèi)滲漏特點，提出有效的防滲處理措施。王戈等［7］分析貴州省秀印高速公路木黃一號隧道隧址區(qū)地下水系統(tǒng)特征，為隧道選線及水害防治設(shè)計等提供水文地質(zhì)依據(jù)。

白沙洲位于武漢市規(guī)劃的主城區(qū)長江段、城市中軸文明景觀帶，地處長江Ⅰ級階地，地下水水量豐富，長江水、第四系松散巖類孔隙承壓水和碳酸鹽巖類裂隙巖溶水之間水力聯(lián)系密切，水文地質(zhì)條件和巖溶地質(zhì)環(huán)境復雜，是巖溶地面塌陷高發(fā)地段。開展地下水動態(tài)變化特征研究，對巖溶地面塌陷防治及區(qū)內(nèi)水資源、水文地質(zhì)環(huán)境保護具有重要意義。

1 研究區(qū)自然地理及地質(zhì)條件

1.1 地理位置

研究區(qū)位于武漢市城區(qū)中南部、白沙洲長江沿岸，東至巡司河-毛坦港，西至漢陽區(qū)國際博覽中心一帶，北至錦繡長江-武漢鸚鵡洲長江大橋-武泰閘，南至白沙洲大橋-青菱鄉(xiāng)一帶。

1.2 地形地貌

研究區(qū)地貌以沖積平原為主，沿長江兩岸及各河流湖泊周緣分布，向東側(cè)逐漸過渡至波狀起伏的壟崗地貌，散列呈近東西向條帶狀展布的殘丘?？傮w地勢為東北側(cè)高，西、南及中部低。

1.3 地層巖性

研究區(qū)內(nèi)可溶巖主要為三疊系下統(tǒng)大冶組灰?guī)r（T1d）、二疊系中統(tǒng)棲霞組含燧石結(jié)核灰?guī)r（P2q）、石炭系上統(tǒng)黃龍組白云質(zhì)灰?guī)r（C2h）；非可溶巖主要為白堊-古近系紅砂巖（K2E1g）、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)?大隆組砂巖（P3l-P3d）、二疊系中統(tǒng)孤峰組硅質(zhì)巖（P2g）、二疊系下統(tǒng)梁山組泥巖（P1l）、泥盆系上統(tǒng)云臺觀組石英砂巖（D3y）及志留系中統(tǒng)墳頭組頁巖、泥質(zhì)粉細砂巖（S2f）?；鶐r大多隱伏于第四系松散堆積層之下，其中灰?guī)r直接被第四系覆蓋的為覆蓋型巖溶區(qū)，灰?guī)r之上與白堊-古近系泥巖、粉砂巖呈角度不整合接觸的為埋藏型巖溶區(qū)。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于新隆-豹子澥復式倒轉(zhuǎn)向斜的核部，自西向東依次有金口斷裂、蔣家墩-青菱湖斷裂兩條大型隱伏斷裂穿過（圖1）。

1.5 第四系土層結(jié)構(gòu)

區(qū)內(nèi)第四系土層結(jié)構(gòu)復雜，分為單層、雙層和多層結(jié)構(gòu)3種類型（圖2）［8］。單層結(jié)構(gòu)以較單一的黏性土層為主，一般為粉質(zhì)黏土、黏土，局部夾有淤泥質(zhì)黏土，為相對隔水層，主要分布于壟崗地貌。雙層結(jié)構(gòu)土層上部為黏性土、下部為砂土（即“上黏下砂”結(jié)構(gòu)），下部砂層厚度變化較大，越臨近長江越厚，靠近階地后緣逐漸變薄。多層結(jié)構(gòu)空間分布不連續(xù)，呈斷塊分布，主要為“黏-砂-黏”和黏性土-砂土多旋回沉積兩種類型。

1.6 巖溶地質(zhì)模式

根據(jù)巖溶埋藏條件、第四系土層結(jié)構(gòu)，將巖溶地質(zhì)模式劃分為6種類型（表1、圖2）。

1.7 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地下水類型主要包括第四系松散巖類孔隙承壓水和碳酸鹽巖裂隙巖溶水。

第四系松散巖類孔隙承壓水（以下簡稱“孔隙水”）賦存于第四系全新統(tǒng)砂、砂礫石層中，含水巖組厚度變化較大，一般為0.3～30.0 m，含水層的滲透系數(shù)在階地前緣、中部較大（29.32～37.80 m/d），后緣較?。?.42～4.92 m/d）。階地前緣為富水地段，單井涌水量在鸚鵡洲為500～1 000 m3/d，白沙洲一帶為275～803 m3/d；階地后緣則相對較小，為100～500 m3/d。

碳酸鹽巖裂隙巖溶水（以下簡稱“巖溶水”）儲存于溶蝕的裂隙及溶洞中，由于該含水層的滲透性和富水性與所處地層的巖溶發(fā)育狀況有關(guān)，且?guī)r溶發(fā)育具不均一性，其滲透性和富水性差異較大。根據(jù)抽水試驗資料，滲透系數(shù)一般為0.200 8～3.085 0 m/d，單井涌水量一般為543～878 m3/d，大者可達1 140～2 941 m3/d，小者僅為133～467 m3/d。

2 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)內(nèi)31眼地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于國家地下水監(jiān)測工程。工作儀器為壓力式水位水溫計，水位測量精度為0.05%FS，水位分辨率為1 mm，時鐘誤差不大于±10 s。壓力式水位水溫計完成數(shù)據(jù)采集后傳輸?shù)娇刂平K端，通過物聯(lián)卡，以GPRS方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。選擇2019年１月至2021年12月共3個水文年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，其中，SW01～SW20監(jiān)測孔于2020年下半年建設(shè)完成，因此這組監(jiān)測孔只有2021年一個水文年數(shù)據(jù)。長江水位來自長江水文網(wǎng)（http：∥www.cjh.com.cn）公布的實時水情中的漢口水文站日監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3 長江水位動態(tài)特征

長江水位同時受到上游水位和降雨量影響，具季節(jié)性變化特征（圖3）。豐水期主要是7～8月，最高水位23.19～26.81 m；枯水期主要是12月至次年2月，最低水位11.57～11.74 m；水位年變幅11.48～15.07 m。

4 地下水位動態(tài)特征

研究區(qū)地下水位在時空上的變化，因氣象、地形地貌、長江水位、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、含水層巖性及人類活動等因素的作用程度不同［9］，導致水位的變幅、波動頻率、升降速度有一定差異，總體呈年度內(nèi)季節(jié)性、年際上局部變化的特征。

4.1 孔隙水

研究區(qū)長江段河底高程一般為-4～10 m，局部深槽最低處為-12 m左右。長江沿岸孔隙水含水層底板高程一般在-2～-8 m之間。長江切穿孔隙水含水層，長江水與孔隙水直接連通（圖4及圖5（a）），因此長江沿岸孔隙水水位受長江水位控制，具明顯的季節(jié)性變化（表2）。然而，隨著與長江距離、砂層厚度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同（圖5～7），長江水位對孔隙水水位的影響大小也不同［10］。

長江Ⅰ級階地前緣孔隙水水位動態(tài)變化（SW05、SW08和ZK7）與長江水位歷時曲線趨勢和幅度基本一致［11］（圖5）。其中，SW05和ZK7分別位于長江西、東兩岸，兩孔水位高程歷時曲線形態(tài)和變化趨勢基本一致，豐水期水位接近、枯水期水位差加大，推測兩孔處于同一地下水流系統(tǒng)且有水力聯(lián)系。西側(cè)孔水位變化相對較緩慢，與長江水位的變化相比有一定的滯后，且整體變化與東岸臨江監(jiān)測孔相比較為平緩。

長江Ⅰ級階地中后緣孔隙水水位動態(tài)變化（CK11-1、CK5、SW11、SW17和CK15）與長江水位歷時曲線趨勢一致，但是地下水位變化幅度隨著與長江的距離越大而越?。▓D6）。位于后緣地段毛坦港一帶（SW20）水位變化無規(guī)律（圖6（b））。

C-C′剖面位于長江Ⅰ級階地中部，平行于長江分布（圖4），地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，受長江水位影響程度也有差異（圖7）。孔隙水水位在平行于長江的方向，總體由東北向西南逐漸降低；SW08、ZK7和CK11-1位于階地東北側(cè)，在豐水期孔隙水水位低于長江水位，孔隙水接受長江水補給;枯水期孔隙水水位高于長江水位，孔隙水補給長江水，此監(jiān)測區(qū)域孔隙水與長江水呈互補關(guān)系。而SW11和SW18位于階地西南側(cè)，水位變化曲線形態(tài)與長江水位變化接近，呈近平行狀態(tài)，水位標高較低，分別低于長江水位0～5.63 m和0～6.45 m，推測該區(qū)域孔隙水全年接受長江水和地勢高處孔隙水補給，向地勢低處滲流排泄。該監(jiān)測區(qū)為埋藏型巖溶區(qū)，第四系下伏白堊-古近系泥質(zhì)粉砂巖，孔隙水與巖溶水水力聯(lián)系較弱，巖溶水接受孔隙水補給量較小。西南側(cè)的中后緣SW17和SW07水位變幅較小，孔隙水水位受長江水位影響較弱。2021年5月后，SW10和SW18監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)不規(guī)則的水位波動和跳升，與附近工程施工密切相關(guān)。長江Ⅰ級階地中部孔隙水水位曲線如圖8所示。

4.2 巖溶水

由于長江Ⅰ級階地孔隙水與巖溶水水力聯(lián)系密切，因此在Ⅰ級階地前緣，巖溶水通過孔隙水而間接受到長江水位的影響，同樣具有季節(jié)性變化特征。中后緣地段，巖溶水水位變幅逐漸減小。

長江Ⅰ級階地前緣巖溶水水位動態(tài)變化（SW09、ZK4、SW01）與長江水位歷時曲線趨勢和變幅基本一致（圖9（a））。階地中部巖溶水水位動態(tài)變化（CK4、CK11、SW16）與長江水位歷時曲線趨勢一致，但是水位變幅相對平緩，受長江水位的影響減弱（圖9（c））。后緣毛坦港地段（CK13、SW19、ZK1），巖溶水水位變化無規(guī)律性，變幅較大，起伏頻率高，水位曲線不圓滑（圖9（b）），且水位遠低于其他長江兩岸監(jiān)測孔水位，CK13、SW19、ZK1全年水位分別在0.38～16.33，-0.50～16.29，-0.37～15.31 m（表3）。

4.3 孔隙水與巖溶水對比分析

由于埋藏、補給條件不同，長江Ⅰ級階地不同地段的孔隙水與巖溶水動態(tài)變化也有所差異。越臨近長江，巖溶水受孔隙水和長江水的影響越大，孔隙水和巖溶水水位高程越接近、波動頻率和幅度越一致。

4.3.1 長江Ⅰ級階地前緣

SW08和SW09、SW05和SW01兩對對孔分別位于長江東、西兩岸Ⅰ級階地前緣。SW08和SW09距離長江200 m，為多層結(jié)構(gòu)土層的覆蓋型巖溶區(qū)，受長江水位影響最大，具有季節(jié)性變化特點（圖10（a））?？紫端黄毡楦哂陂L江水位0～6.11 m，少量時間（5～9月）低于長江水位0～3.27 m。兩者歷時曲線趨勢和水位一致，在豐水期6～10月，孔隙水略高于巖溶水水位0～1.25 m，枯水期（1～5月、11～12月）孔隙水低于巖溶水水位0～1.47 m。

SW05和SW01位于長江西側(cè)，距離長江520 m，為雙層結(jié)構(gòu)土體的覆蓋型巖溶區(qū)，與SW08和SW09相比，其波動幅度相對平緩（圖10（b））。長江水位普遍高于孔隙水0～7.50 m，少量時間（11月至次年2月）低于孔隙水0～3.94 m。兩者歷時曲線趨勢和水位完全一致，孔隙水普遍低于巖溶水0～0.89 m，孔隙水偶爾在豐水期高于巖溶水0～0.46 m。

綜上所述，長江水位對東岸地下水位的影響程度比西岸大，東岸地下水位波動幅度更大、峰值更高。

4.3.2 長江Ⅰ級階地中部

CK11-1和CK11、CK5和CK4、SW17和SW16、CK16外和CK16內(nèi)、SW15和SW14均位于長江東側(cè)Ⅰ級階地中部，但它們相應(yīng)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，水位變化特征也不同。

CK11-1和CK11、CK5和CK4、CK16外和CK16內(nèi)這3對孔均位于雙層結(jié)構(gòu)覆蓋型巖溶區(qū)，受長江水位影響，具有一定的季節(jié)性變化，水位波動幅度比前緣平緩（圖11（a）～（c）），豐水期長江水位高于孔隙水水位，枯水期孔隙水高于長江水位。

SW17和SW16、SW15和SW14位于多層結(jié)構(gòu)覆蓋型巖溶區(qū)，基本不受長江水位影響，無明顯季節(jié)性變化特點，且孔隙水與巖溶水水位相差很小（圖11（d）～（e））。

4.3.3 長江Ⅰ級階地后緣

SW13和SW12、SW20和SW19均位于長江東側(cè)Ⅰ 級階地后緣，分別距離長江2.85，3.48 km。SW13和SW12位于多層結(jié)構(gòu)土層的覆蓋型巖溶區(qū)，砂層厚度11.3～11.8 m，基本不受長江水位影響，無明顯季節(jié)性變化特點。兩孔歷時曲線趨勢大體一致，巖溶水高于孔隙水0～2.19 m（圖12（a））。SW20和SW19位于毛坦港，為雙層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)、覆蓋型和埋藏型巖溶區(qū)交接部位，砂層厚度較薄，為2.5～6.4 m，富水性較差；局部地段分布有白堊-古近系紅砂巖及含碎石黏土，為相對隔水層。長江水和孔隙水、孔隙水和巖溶水的水力聯(lián)系較弱?？紫端蛶r溶水水位變化無規(guī)律性，起伏多，水位曲線不圓滑，且水位低于其他長江兩岸監(jiān)測孔水位（圖12（b））。

4.4 水文地質(zhì)單元劃分

基于對地下水動態(tài)特征的分析，依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件和長江Ⅰ級階地位置，將研究區(qū)劃分為6個水文地質(zhì)單元。

（1） 水文地質(zhì)單元Ⅰ位于蔣家墩-青菱湖斷裂西側(cè)、荷葉山向斜次級構(gòu)造核部、北側(cè)長江Ⅰ級階地前緣，漢陽區(qū)世茂錦繡長江-國博中心-武昌區(qū)白沙洲街長江紫都-陸家街西側(cè)一帶（SW01、SW05、SW09、SW08、ZK1（丁公廟）、ZK4、ZK7監(jiān)測孔范圍），主要為雙層結(jié)構(gòu)覆蓋型巖溶區(qū)（②-1地質(zhì)模式）。孔隙水含水層厚度大（大于25 m），底板標高-1～-11 m，透水性強，徑流條件好，水交替強烈，地下水徑流通暢。長江水和孔隙水、孔隙水和巖溶水的水力聯(lián)系密切。巖溶水與孔隙水歷時曲線完全一致，水位差僅0～1.5 m；受長江水位影響，均具有明顯的季節(jié)性變化特征，水位年變幅4～7 m?？菟冢紫端桓哂陂L江水位，孔隙水補給長江水；豐水期，孔隙水水位低于長江水位，孔隙水接受長江水補給。

（2） 水文地質(zhì)單元Ⅱ位于蔣家墩-青菱湖斷裂東側(cè)、荷葉山向斜次級構(gòu)造核部、北側(cè)長江Ⅰ級階地中部，武昌區(qū)白沙洲大道陸家街-武泰閘-涂家溝-烽火村一帶（CK11-1、CK11、CK5、CK4、CK16外、CK16內(nèi)、SW10、ZK3、CK7、ZK78監(jiān)測孔范圍），覆蓋型或覆蓋、埋藏型交界地段（②-1、②-2地質(zhì)模式）。孔隙水含水層厚度12～25 m，含水層底板標高-2.5～-6.0 m。徑流條件良好，孔隙水水位埋深較淺。因該區(qū)域與長江有一定距離，受長江水位影響較弱，孔隙水的補給來源主要來自上游地下徑流，并以地下徑流形式沿含水層向區(qū)外排泄，或向下補給巖溶水。該區(qū)塊孔隙水動態(tài)特征具有一定的季節(jié)性變化特征，總體變化趨勢與長江水位波動一致，但水位變化相對平緩，最大年變幅2～5 m。巖溶水與孔隙承壓水水力聯(lián)系較密切，兩者水位接近，歷時曲線完全一致，水位差僅0～2 m；受長江水位影響，具有一定的季節(jié)性變化，水位波動幅度較前緣平緩，年變幅2～6 m。

（3） 水文地質(zhì)單元Ⅲ位于蔣家墩-青菱湖斷裂東側(cè)、荷葉山向斜次級構(gòu)造核部、北側(cè)長江Ⅰ級階地后緣，武昌區(qū)南湖街-洪山區(qū)紅旗欣居-巡司河以東（SW13、SW12監(jiān)測孔范圍），為雙層結(jié)構(gòu)向單層結(jié)構(gòu)土體過渡段，覆蓋型和埋藏型交界地段（②-1、①-1、①-2地質(zhì)模式）。該區(qū)域距離長江較遠，幾乎不受長江水位影響，水位波動無季節(jié)性變化特征。含水層厚度漸薄（小于20 m），徑流條件較差，水自然交替弱，孔隙水水位埋深大，水位恢復能力差。自然條件下孔隙水水位曲線平緩，最大年變幅2 m左右。在人類工程活動作用下，會出現(xiàn)不規(guī)則的鋸齒狀水位波動，或大幅水位下降、逐步緩慢回升。巖溶水和孔隙水水力聯(lián)系減弱，一般巖溶水水位高于孔隙水水位0～2 m。巖溶水水位波動幅度相對平緩，年變幅2.56～4.61 m。

（4） 水文地質(zhì)單元Ⅳ位于蔣家墩-青菱湖斷裂西側(cè)、大王山背斜次級構(gòu)造南翼、南側(cè)長江Ⅰ級階地前緣，武昌區(qū)八坦路-夾套河路一帶（SW11、SW18監(jiān)測孔范圍），主要為多層或雙層結(jié)構(gòu)埋藏型巖溶區(qū)（③-2、②-2地質(zhì)模式）?？紫端畬雍穸?4～20 m，孔隙水含水層徑流條件良好。Ⅳ和Ⅰ區(qū)塊相比較，Ⅰ區(qū)塊北側(cè)孔隙水含水層底板標高-1～-11 m，Ⅳ區(qū)塊孔隙水含水層底板標高-12～-22 m，總體上由北至南地勢逐漸降低。此外，該區(qū)塊第四系下伏白堊-古近系泥質(zhì)粉砂巖，孔隙水與巖溶水水力聯(lián)系較弱，孔隙水補給巖溶水量較小。該區(qū)塊孔隙水主要接受長江水和北側(cè)地勢高處孔隙水補給，向地勢低處滲流排泄；孔隙水水位變化曲線形態(tài)與長江水位變化接近，具季節(jié)性變化特征，全年水位低于長江水水位和Ⅰ區(qū)塊孔隙水水位。無巖溶水監(jiān)測數(shù)據(jù)，推測此地段巖溶水水位波動幅度小，巖溶水系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

（5） 水文地質(zhì)單元Ⅴ位于蔣家墩-青菱湖斷裂東側(cè)、大王山背斜次級構(gòu)造南翼、南側(cè)長江Ⅰ級階地中部，白沙洲大道以東張家灣-武昌工學院-波光霞影一帶（SW15、SW14、SW17、SW16、SW07、CK15監(jiān)測孔范圍），主要為雙層或多層結(jié)構(gòu)覆蓋型巖溶區(qū)，部分為雙層結(jié)構(gòu)埋藏型巖溶區(qū)（②-1、③-1或②-2地質(zhì)模式）。孔隙水含水層厚度10～20 m，底板標高-2.5～-10 m?？紫端难a給來源主要來自上游地下徑流，并以地下徑流形式沿含水層向區(qū)外排泄，或向下補給巖溶水。②-1地質(zhì)模式中孔隙水和巖溶水水力聯(lián)系密切，受長江水位影響，孔隙水和巖溶水均具有一定的季節(jié)性變化特征，但是水位變化相對平緩，最大年變幅2～4 m。③-1或②-2地質(zhì)模式中，巖溶水和孔隙水水力聯(lián)系較弱，兩者水位差增大，孔隙水具有一定季節(jié)性變化，變幅較小。

（6）水文地質(zhì)單元Ⅵ位于蔣家墩-青菱湖斷裂東側(cè)、大王山背斜次級構(gòu)造南翼、南側(cè)長江Ⅰ級階地后緣，毛坦港一帶（SW20、SW19、ZK1（毛坦港）、CK13監(jiān)測孔范圍）。覆蓋型與埋藏型巖溶區(qū)交界，單層、雙層和多層結(jié)構(gòu)覆蓋型巖溶區(qū)交界地段，地層結(jié)構(gòu)復雜（②-2、①-1、①-2地質(zhì)模式）?？紫端畬虞^薄（小于10 m，局部小于5 m），富水性較差，底板標高-3.2～-15.0 m，主要接受上游孔隙水徑流，并以地下徑流形式沿層向區(qū)外排泄，少量向下補給巖溶水。孔隙水和巖溶水均不受長江水位影響，變化無規(guī)律，起伏多、幅度大，水位曲線不圓滑，且水位遠低于其他長江兩岸監(jiān)測孔水位，全年水位分別在7.50～16.36 m、-0.50～16.29 m，孔隙水高于巖溶水0～8.1 m。

5 影響因素分析

影響地下水位的因素主要有巖溶地質(zhì)模式、長江水位和人為因素。

（1） 巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要通過不同地層巖性的差異性，即含水層厚度、透水性和富水性等差異來影響地下水位的變化幅度和變化速度。長江水位是影響地下水動態(tài)最活躍的因素，長江切穿孔隙水含水層，與孔隙水直接連通，地下水位隨長江水位發(fā)生相應(yīng)的多年周期性起伏。

長江Ⅰ級階地前緣，砂層較厚的覆蓋型巖溶區(qū)（②-1、③-1）含水層厚度大，透水性強，徑流條件好，水交替強烈，孔隙水和巖溶水、孔隙水與長江水的水力聯(lián)系密切，三者水位波動曲線一致，具明顯的季節(jié)性變化；在砂層和相對隔水的紅砂巖層均較厚的埋藏型巖溶區(qū)（②-2、③-2），孔隙水與長江水的水力聯(lián)系密切，水位波動幅度較大，具季節(jié)性變化特點，巖溶水系統(tǒng)相對穩(wěn)定，水位波動幅度小。長江Ⅰ級階地中后緣，砂層較薄的覆蓋型巖溶區(qū)（②-1、③-1）隨著砂層變薄，徑流強度減弱，孔隙水與長江水水力聯(lián)系減弱，孔隙水和巖溶水與長江水位波動曲線大體一致，但水位變幅較小，波動平緩；在砂層較薄的埋藏型巖溶區(qū)（②-2、③-2），孔隙水與長江水位波動曲線大體一致，但水位變幅較小，巖溶水和孔隙水具有一定水位差；單層黏土覆蓋的巖溶區(qū)（①-1、①-2）無孔隙水，巖溶水系統(tǒng)穩(wěn)定，水位波動小于1 m。

（2） 人為因素主要通過影響排泄量與補給量的關(guān)系來影響地下水位的變化。自2006年以來，武漢市政府高度重視巖溶塌陷的防治，加大了地下水開采監(jiān)控力度，并禁止在隱伏巖溶區(qū)開采利用地下水。2019～2021年，研究區(qū)人類工程活動主要是地鐵和房屋建筑施工，對水位波動有一定影響。如SW18孔隙水監(jiān)測孔地下水位于2021年1～2月下降后逐漸回升、5月水位跳升，SW17孔隙水監(jiān)測孔水位于2021年5～7月下降、回升及跳動，ZK1（丁公廟）巖溶水監(jiān)測孔水位于2019年5～9月降低等，均是工程施工引起的短期內(nèi)水位波動。

6 結(jié) 論

通過統(tǒng)計白沙洲長江沿岸31眼監(jiān)測點2019～2021年3個水文年的地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析研究區(qū)在此期間的地下水位變化特征，據(jù)此對研究區(qū)進行水文地質(zhì)單元劃分，總結(jié)各單元內(nèi)水文地質(zhì)特征，確定了地下水受長江水影響的范圍，揭示了地下水位變化的影響因素。

（1） 依據(jù)研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件和長江Ⅰ級階地位置，將其劃分為6個水文地質(zhì)單元。其中，水文地質(zhì)單元Ⅰ孔隙水含水層厚度大，透水性強，徑流條件好，水交替強烈，長江水和孔隙水、孔隙水和巖溶水水力聯(lián)系密切。單元Ⅱ和Ⅴ距離長江較遠，受長江水位影響較弱。單元Ⅲ和Ⅵ的第四系含水層厚度較薄，富水性差，徑流條件較差，水的自然交替弱，不受長江水位影響。單元Ⅳ為埋藏型巖溶區(qū)，孔隙水與巖溶水的水力聯(lián)系較弱，孔隙水主要接受長江水和北側(cè)地勢高處孔隙水補給，向地勢低處滲流排泄。巖溶水系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

（2） 影響地下水位的因素主要有巖溶地質(zhì)模式、長江水位和人為因素。長江水位是地下水周期性變化的主控因素，巖溶地質(zhì)模式是地下水位變化幅度和變化速度的主控因素，人類工程活動是短期（施工周期）及小范圍內(nèi)水位不規(guī)則波動的影響因素。

（3） 水文地質(zhì)單元Ⅰ，Ⅱ和Ⅴ覆蓋型巖溶區(qū)是自然條件下發(fā)生巖溶地面塌陷的集中地段，在該區(qū)內(nèi)開展工程施工的過程中應(yīng)做好施工阻隔，既要防止水平向長江水與孔隙水的貫通，也要隔斷豎向土體顆粒與溶洞的連通。水文地質(zhì)單元Ⅳ和Ⅴ埋藏型巖溶區(qū)的孔隙水與長江水水力聯(lián)系密切，巖溶水系統(tǒng)相對封閉，施工過程中應(yīng)防止水平向長江水與孔隙水的貫通，同時保護紅砂巖層相對隔水層；若打穿紅砂巖層，應(yīng)做好阻隔措施，防止水砂豎向漏失。水文地質(zhì)單元Ⅲ和Ⅵ發(fā)生巖溶地面塌陷和長江水貫通的風險相對較小。

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（編輯：江 燾，高小雲(yún)）

Analysis on dynamic change of groundwater level in Baishazhou karst area of Wuhan City

TU Jing1，2，LIU Pengrui1，2，PENG Hui1，2，WANG Yilin1，2，ZENG Jia1，2，LI Huijuan1，2，GUO Kun1，2

（1.Hubei Key Laboratory of Resources and Eco-Environment Geology （Hubei Geological Bureau），Wuhan 430034，China；

2.Geological Environmental Center of Hubei Province，Wuhan 430034，China）

Abstract：

In order to study the dynamic characteristics of groundwater level for Baishazhou karst area of Wuhan City，and provide basis for the mitigation of karst ground collapse and prevention of water resources and hydrogeological environment，the groundwater monitoring data of 31 groundwater monitoring holes in the study region of 3 hydrological year from 2019 to 2021 were statistically analyzed，and the characteristics of groundwater level changes were studied.Based on the different hydrogeological characteristics，the study area was divided into 6 hydrogeological units，and the area where the groundwater was affected by Yangtze River was indentified.The results showed that the main influential factors for dynamic change of groundwater level in the study area are karst geological model，Yangtze River water level and human activities．

Key words：

water level of groundwater； dynamic variation； hydrogeological unit； karst area； Wuhan City