城區供水水源地水文地質條件調查研究

徐凱,姬紅旗，羅春雷，楊蓮芝，汪國佩

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

1 區域水文地質條件

1.1 地下水類型

域內地下水按含水介質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。按照水文地質結構特征可劃分為：沖積沙礫石層與基巖風化帶雙層結構孔隙裂隙潛水、基巖風化帶單層結構裂隙潛水、坡洪積黃土與基巖風化帶雙層結構裂隙孔隙潛水、坡洪積黃土裂隙孔隙上層滯水、新近紀泥巖下伏基巖風化帶單層結構裂隙承壓水。

1.2 水文地質特征

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巖類和侵入巖類的脈狀、網狀裂隙內，其組成巖體有太古界太華群的斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖，各時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，其組成巖體有中元古界熊耳群流紋巖、安山巖、玄武巖、凝灰巖，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，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程度和裂隙發育程度。

1.2.3 碳酸鹽巖類裂隙巖溶水

呈塊狀分布在調查區中部，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巖、泥質灰巖、白云巖等，地下巖溶水的補給、徑流、排泄及發育規律，以及富水性具有明顯的水平分帶特征，近背斜軸部地區為補給區，遠離軸部地區為徑流區，并在徑流區形成地下水飽和帶，構成完整的單斜蓄水構造。

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、砂質泥巖、泥灰巖，第四系中更新統亞黏土及礫石層，上更新統黃土狀粉土、亞黏土，全新統的粉土、礫石層等。

2 工作區水文地質條件

2.1 含水巖組及富水性分區

2.1.1 含水巖組

2.1.1.1 松散巖類空隙潛水含水巖組

分布在工作區內汝河漫灘、一級階地及山前坡洪積扇地段，含水巖層巖性由第四紀粉土及砂卵石組成，埋深一級階地前緣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：一級階地上部為粉土，結構疏松，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，局部地段含泥質較多，厚度3～7 m。抽水試驗資料統計：單井涌水量Q＞1 000 m3/d，含水層滲透系數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，底部有礫巖；個別地方頂部有淡紅色白云質灰巖和泥巖。石炭系巖性上部為灰質頁巖夾薄層灰巖，中部為黃灰色砂巖、頁巖夾灰巖；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

分布在工作區東南部低山丘陵區，含水層巖性為寒武系灰巖。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、淡黃色含云母砂質頁巖夾粉砂巖，厚層灰巖，局部相變為砂質頁巖與灰巖互導層，從上至下灰巖變薄。厚22～150 m。灰巖由于受構造影響，產生裂隙，裂隙中儲存的地下水不斷對灰巖進行溶蝕，產生巖溶。裂隙、巖溶共同構成灰巖的儲水空間。由于裂隙及巖溶分布的不均勻，儲存的地下水在埋深、水量等方面亦變化較大，地下水在大部分地段有承壓水。工作調查中，沒有發現地下水的露頭，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。分布于工作區中東部，主要包括汝河漫灘的大部分地段及北部一級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。分布于汝河漫灘西部及南部一級階地東段，亦為砂卵石潛水含水巖組，但其厚度較富水區較小，且有變化，接受降水及河水補給能力亦減小。③弱富水區。主要是低山丘陵區，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，地下水的補給主要是大氣降水、側向徑流、汛期的河水滲漏，在開采條件下，非汛期還可獲得河水的側向補給；另外，在階地區，農灌引水渠的滲漏和農灌回滲也是其重要的補給來源。總的來說，漫灘區以大氣降水及汛期河水補給為主，階地區以大氣降水、農田回滲為主。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，蒸發主要發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。通過工作調查，區內已基本實現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，區內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，不間斷，排泄量相當可觀。

2.3 地下水位動態變化

根據收集到的資料分析，區內地下水位整體處于連續下降狀態，其中自來水公司生產井自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；農業開采采井總體下降1.00～1.50 m，年變幅0.l0 m。

2.4 地下水與河水的關系

①自然條件下的河水與地下水的補排分析。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排分析。目前汝河已建成3 級水面工程，在水面工程分布區段，由于河水位抬高，汝河水補給地下水。水面工程的建設將增長河水補給地下水的地段，增強河水補給地下水的能力。③開采條件下的河水與地下水的補排分析。當開采井距離河床較遠或零星分布時，河水與地下水的補排關系維持天然的狀態不會變化，當開采井距離河床較近且多井集中連續開采時，引起開采地段的地下水水位下降，當水位下降至低于河床水位時，河水就會對開采地段的地下水產生補給。

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農灌開采。工作區內的生活用水（含城區及農村）全部來自自來水公司，但在一些農村，還有農灌井的開采。根據有關部門提供的資料及本次調查，詳查區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，每年總開采量937.50萬m3。

3 結語

綜上所述，調查區內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巖。松散巖類空隙水的主要補給有降水入滲、側向徑流、渠滲、農灌回滲以及開采期間的河流側滲；碎屑巖類孔隙裂隙水和碳酸巖類巖溶裂隙水的主要補給有降水入滲、側向徑流。松散巖類空隙水水量豐富，為區內的主要開采地段。水源的開采量保障程度差，水質亦逐漸變差，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，必須未雨綢繆，盡快尋找新的替代水源。