廣州南部地區水文地質特征及含水層結構分析

王忠忠，劉 華

(廣東省地質調查院，廣東 廣州 510080)

廣州城市化進程日益加快。2001年8月廣州市政府出臺《廣州城市建設總體戰略概念規劃綱要》，確立了“南拓、北優、東進、西聯”的空間布局。廣州市南部地區的番禺、南沙行政區作為廣州城市發展“南拓”的重要區域，面積約1 314 km2(圖1)，經濟發展迅猛。番禺區是廣州重要的工業強區和重要的工業出口基地之一，旅游和生態養殖發展迅速;南沙區臨港工業日益顯現，花園式生態型濱海新城區初具規模。城市的飛速發展不可避免帶來的“三廢”對地下水資源造成極大污染，破壞了生態環境，危害了當地居民的身體健康，制約了廣州城市的和諧發展。為了科學合理的規劃管理地下水資源和服務城市地下工程建設，迫切需要掌握詳細的水文地質情況。廣州南部地區水文地質研究工作開展于上世紀80年代，以區域水文地質普查和綜合性水工環地質調查為主［1－2］;近年來主要圍繞環境地質等展開調查工作［3－4］。總的看來，前人水文地質研究主要建立在小比例尺調查基礎上，尤其對廣州南部地區缺乏針對性的區域水文地質調查研究。因此，系統開展廣州南部地區水文地質研究對有效保護區內地下水資源，合理開發地下空間具有重要現實意義。

1 地質條件概況

廣州南部在構造單元上屬華南褶皺系粵中拗陷區。該區地層發育，地質構造復雜。地層由老至新為元古代—白堊紀—古近紀—第四紀，其中，元古代云開巖群(PtY.)和片麻雜巖(Ptgn)，主要分布在市橋—沙灣、石樓—石碁和南沙街辦—龍穴島一帶;白堊紀百足山組(K1b)、白鶴洞組(K1bh)、dl三水組)和大塱山組(K2)，主要分布在化龍—石樓東側、鐘村—沙灣西側和大石街辦地區;古近紀莘莊村組(E1x)和布心組(E1－2b)，主要分布在欖核—靈山—東涌—小虎島、新墾北部和南部地區;第四紀(Q4)除番禺北東部和南沙中部殘丘外，大范圍分布。研究區內侵入巖為酸性，形成時代包括志留紀(S)、三疊紀(T)和白堊紀(K)，其中志留紀侵入巖主要分布于番禺北部一帶，三疊紀侵入巖集中分布于南沙地區，白堊紀侵入巖零星分布。廣州南部地區斷裂構造十分發育，主要由北東向和北西向兩組斷裂相互交切，形成網狀格局。北東向斷裂組主要為新會—市橋斷裂帶和南沙—東莞斷裂組;北西向斷裂組包括獅子洋斷裂組和白坭—沙灣斷裂帶。

圖1 廣州南部地區地理位置圖

2 水文地質特征

2.1 地下水類型及分布規律

根據地下水賦存條件、介質條件，將地下水劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類型(圖2)，其中基巖裂隙水又分為紅層孔隙裂隙水、層狀巖類裂隙水和塊狀巖類裂隙水［5］。

1)松散巖類孔隙水

除南部的黃閣—南沙街辦一帶、靈山以及北部的蓮花山周圍和大龍—市橋—沙灣一線以北地段為基巖出露區外，其余大部分為第四系松散巖類覆蓋，沉積物厚度最大為76.10 m。第四系松散沉積物沉積環境主要為三角洲相，局部地區如黃閣—南沙街辦一帶山間溪流兩側為內陸河谷相。三角洲相第四系松散層主要為桂洲組(Qhg)和禮樂組(Qpl)的沉積物，桂洲組為一套海陸交互相沉積物，禮樂組為一套晚更新世河流—海相—三角洲相風化沉積物。巖性主要為砂、砂礫夾砂質粘土、粘土質粉細砂，其厚度變化大(30～80 m)，整體上南部較北部厚。區內砂層發育但連續性差，由南至北主要形成三個含水層(組)，潛水含水層分布較少，其余兩個承壓含水層分布較廣泛，水量以貧乏為主。

圖2 水文地質略圖

2)基巖裂隙水

基巖裂隙水以紅層孔隙裂隙水和塊狀巖類裂隙水為主，層狀巖類裂隙水分布相對較少。

紅層孔隙裂隙含水層主要巖性為泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖、細砂巖、砂礫巖、礫巖(E1－2b、E1x、K2dl、K2SS∧、K1bh、K1b)，主要隱伏于鐘村－沙灣以西、大石街辦附近和欖核－東涌－獅子洋一帶以及萬頃沙南部部分地區;局部出露于市橋－沙灣以西、大石－南村一帶和大崗和蓮花山附近。鉆孔揭露其頂板埋深最大為64 m，單孔涌水量為10～80 m3/d，富水性貧乏。

層狀巖類裂隙含水層主要巖性為云母片巖、黑云斜長片麻巖、變粒巖、變質砂巖和石英巖等(PtY.)，局部出現混合巖。該地層變質變形復雜，同時風化強烈，各處露頭孤立，主要隱伏于市橋—沙灣街辦一帶以及鐘村街辦西南部、大龍—石樓和南部的南沙街辦—龍穴島一帶，局部出露于北部丘陵地區，在龍穴島中部有零星分布。鉆孔揭露其頂板埋深最大為64 m，富水性貧乏。

塊狀巖類裂隙含水層主要巖性為花崗巖、片麻巖、混合巖(K2γ、K2γπ、K2ηγ、S3ηγ 、T33cηγ、Ptgn)，主要隱伏于化龍西南和鐘村東部，以及大崗—魚窩頭—黃閣一線以南的大部分地區，出露于鐘村—南村—化龍一線、蓮花山西部和黃閣—南沙街辦南部，鉆孔揭露其頂板埋深最大為76.10 m，單孔涌水量為4～90 m3/d，水量貧乏。

2.2 地下水化學特征

對水化學數據按照舒卡列夫分類，分析認為:區內地下水化學類型呈現出明顯的水平分帶(圖2)。番禺區內，大石街辦西北部、鐘村街辦的東部、石樓的西北和東南部丘陵邊緣為HCO3型水，外圍的沙灣街辦－石樓－化龍－大石街辦－南村－鐘村街辦一帶過渡為Cl·HCO3型水，平原區多為Cl型水。南沙區內，黃閣－南沙街辦中部丘陵邊緣主要是HCO3·SO4·Cl型水，魚窩頭—黃閣—南沙街辦一帶主要為Cl·HCO3型水，大崗—橫瀝—萬頃沙—新墾—龍穴島平原區主要為Cl型水，另外在南沙街辦和新墾附近零星分布有HCO3·SO4·Cl型水。

在欖核—石碁—石樓—蓮花山—化龍一線為咸淡水分界線:北部丘陵邊緣地帶大部分為淡水，除黃閣—南沙街辦丘陵區外，南部平原區礦化度一般大于1g/L，為咸水，主要由于研究區經歷了晚更新世和全新世兩個大的海侵，地下水在海進期咸化，后期一直受潮汐頂托和弱透水地層影響，地下水交替循環緩慢，淡化能力較弱。

2.3 地下水水位

現有資料表明，區內地下水水位標高介于－7～25 m。地下水流向總體趨勢是從北向南，經沙灣—市橋—大龍—蓮花山流向大崗—黃閣南部，最后匯入獅子洋。地下水水位由化龍—南村—鐘村一帶向南部獅子洋逐漸降低。在丘陵地區，蓮花山—石樓—大龍—市橋—沙灣街辦一線以北地區地下水水位一般大于3 m，流向南東向;黃閣—南沙丘陵地區北部地下水水位一般大于3 m，流向受地形制約，北部地區向東流動，南部地區向南東流動。在平原地區，受地形和潮汐頂托影響，地下水位變化較小，一般小于3 m，整體流向為南東向。

2.4 地下水補給、徑流和排泄條件

廣州南部屬南亞熱帶典型的季風氣候，全年平均氣溫22℃，降雨集中在汛期(4～9月)，年均降雨量為1 640 mm，且水系極其發育。松散巖類孔隙水在丘陵邊緣地區主要接受大氣降水入滲補給;在南部平原地區受潮汐頂托影響，主要為大氣降水入滲補給和河流側向補給，另外是農田水塘滲入補給。基巖裂隙水主要接受大氣降水補給和上覆松散巖類在斷裂裂隙發育段側向徑流補給。

研究區地下水具有埋藏淺，徑流途徑短的特點，總的徑流趨勢為由北向南。由于存在隔水頂、底板的缺失，松散巖類孔隙水各含水層存在聯通現象，具有一定的水力聯系。

排泄方式主要為自然蒸發排泄和側向補給排泄。丘陵區，基巖裂隙水多以泉、泄流的形式向溝谷或向區外側向補給排泄;平原區，基巖裂隙水側向補給松散巖類孔隙水或轉化為隱伏基巖裂隙水，松散巖類孔隙水側向徑流排泄。

3 第四系含水層結構特征

3.1 含水層劃分原則

綜合廣州南部地區1 300多個鉆孔的巖性信息，按照地質時代、水動力條件、成因類型和巖性組合等因素，將研究區第四系松散孔隙沉積物劃分為三個主要含水層(表1)，即:全新統潛水含水層;全新統承壓含水層組(第一承壓含水層);更新統承壓含水層組(第二承壓含水層)。

表1 第四系含水層劃分

3.2 含水層結構及展布規律

潛水含水層主要以全新世的填土(Qs)為主，巖性為粉細砂、中粗砂組成的沖填土，集中在龍穴島及新墾南部，其余零星分布。其底面埋深0.70～6.50 m，平均層厚為 2.30 m，富水性貧乏。由于該含水層巖性主要為沖填土，分布較少，局部地區如黃閣北部和龍穴島南部與萬頃沙北部和新墾南部等地區潛水含水層與下部第一承壓含水層聯通。

第一承壓含水層主要以全新世海陸交互相沉積的砂土(Qh)組成，巖性主要為粉細砂，中粗砂次之，卵礫石較少，局部地區包含有淤泥、粘土質透鏡體。除中部丘陵外，該含水層分布普遍，但成層性差。其頂面埋深0.30～24.50 m，東涌東北和黃閣以西和萬頃沙－南沙街辦南部地區頂面埋深較深，一般大于 10 m;厚度介于 0.50～23.80 m，平均層厚為5 m，蓮花山北部、沙灣－欖核－靈山一線、小虎島附近和南沙街辦－橫瀝南部局部層厚大于5 m。區內單井涌水量均小于100 m3/d，含水層富水性貧乏。局部地區如蓮花山東部、石樓北部和大崗東部等地區第一承壓含水層與下部第二承壓含水層聯通(圖3)。

第二承壓含水層主要為晚更新世河流—海相—三角洲相沉積的砂土(Qp)組成，巖性主要為中粗砂，粉細砂、卵礫石次之，局部地區包含有淤泥、粘土質透鏡體，其成層性相對較好。該含水層頂面埋深2.20～47.80 m，蓮花山—東涌以東、黃閣一南沙街辦以西以及南沙街辦－橫瀝以南除龍穴島西部地區，頂面埋深一般大于 15.00 m;厚度介于 0.55～45.60 m，平均層厚為8.80 m，整體上南部較北部厚，大崗－南沙街辦以南大部分地區層厚大于10 m，北部蓮花山—東涌以東地區一般大于5 m，其余地區小于5 m。研究區內單井涌水量一般小于100 m3/d，富水性貧乏，局部地區如東涌東部，單井涌水量達326.40 m3/d，水量中等。

圖3 東涌－石樓第四系含水層結構圖

4 結論與建議

通過參考前人水文地質研究成果，同時結合現有水文地質資料，研究分析認為:廣州南部地區地下水類型主要為松散巖類孔隙水、紅層孔隙裂隙水、層狀巖類裂隙水和塊狀巖類裂隙水;地下水埋藏淺，徑流途徑較短，總體流向趨勢由北向南;補給來源主要是大氣降水和河流側向補給，排泄方式以自然蒸發排泄為主;地下水水化學類型具有明顯的水平分帶特征，由丘陵帶的HCO3型水過渡為平原區的Cl型水;研究區第四系松散孔隙沉積物主要存在三個主要含水層:潛水含水層、第一承壓含水層和第二承壓含水層，其中潛水含水層分布較少，第一、二承壓含水層普遍分布。

為進一步查明廣州南部地區水文地質情況，更好的服務于廣州城市建設“南拓”戰略，今后應補充各含水層的抽水試驗和水質分析，加強地下水水位中長期動態觀測，調查研究季節性變化對地下水水質的影響。

［1］廣東省地質局水文工程地質二大隊.區域水文地質普查報告1:200000－廣州幅、江門幅［R］.1981.

［2］廣東省地質局水文工程地質二大隊.綜合區域地質調查報告1:50000－第四分冊(水文地質、工程地質)［R］.1989.

［3］廣東省地質局水文工程地質一大隊.廣東省環境地質調查報告1:500000［R］.1993.

［4］廣東省地質調查院.珠江三角洲經濟區1:25萬生態環境地質調查報告［R］.2004.

［5］地質礦產部.綜合水文地質圖編圖方法與圖例［M］.1983:1－13.