广州南部地区水文地质特征及含水层结构分析

王忠忠，刘 华

(广东省地质调查院，广东 广州 510080)

广州城市化进程日益加快。2001年8月广州市政府出台《广州城市建设总体战略概念规划纲要》，确立了“南拓、北优、东进、西联”的空间布局。广州市南部地区的番禺、南沙行政区作为广州城市发展“南拓”的重要区域，面积约1 314 km2(图1)，经济发展迅猛。番禺区是广州重要的工业强区和重要的工业出口基地之一，旅游和生态养殖发展迅速;南沙区临港工业日益显现，花园式生态型滨海新城区初具规模。城市的飞速发展不可避免带来的“三废”对地下水资源造成极大污染，破坏了生态环境，危害了当地居民的身体健康，制约了广州城市的和谐发展。为了科学合理的规划管理地下水资源和服务城市地下工程建设，迫切需要掌握详细的水文地质情况。广州南部地区水文地质研究工作开展于上世纪80年代，以区域水文地质普查和综合性水工环地质调查为主［1－2］;近年来主要围绕环境地质等展开调查工作［3－4］。总的看来，前人水文地质研究主要建立在小比例尺调查基础上，尤其对广州南部地区缺乏针对性的区域水文地质调查研究。因此，系统开展广州南部地区水文地质研究对有效保护区内地下水资源，合理开发地下空间具有重要现实意义。

1 地质条件概况

广州南部在构造单元上属华南褶皱系粤中拗陷区。该区地层发育，地质构造复杂。地层由老至新为元古代—白垩纪—古近纪—第四纪，其中，元古代云开岩群(PtY.)和片麻杂岩(Ptgn)，主要分布在市桥—沙湾、石楼—石碁和南沙街办—龙穴岛一带;白垩纪百足山组(K1b)、白鹤洞组(K1bh)、dl三水组)和大塱山组(K2)，主要分布在化龙—石楼东侧、钟村—沙湾西侧和大石街办地区;古近纪莘庄村组(E1x)和布心组(E1－2b)，主要分布在榄核—灵山—东涌—小虎岛、新垦北部和南部地区;第四纪(Q4)除番禺北东部和南沙中部残丘外，大范围分布。研究区内侵入岩为酸性，形成时代包括志留纪(S)、三叠纪(T)和白垩纪(K)，其中志留纪侵入岩主要分布于番禺北部一带，三叠纪侵入岩集中分布于南沙地区，白垩纪侵入岩零星分布。广州南部地区断裂构造十分发育，主要由北东向和北西向两组断裂相互交切，形成网状格局。北东向断裂组主要为新会—市桥断裂带和南沙—东莞断裂组;北西向断裂组包括狮子洋断裂组和白坭—沙湾断裂带。

图1 广州南部地区地理位置图

2 水文地质特征

2.1 地下水类型及分布规律

根据地下水赋存条件、介质条件，将地下水划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类型(图2)，其中基岩裂隙水又分为红层孔隙裂隙水、层状岩类裂隙水和块状岩类裂隙水［5］。

1)松散岩类孔隙水

除南部的黄阁—南沙街办一带、灵山以及北部的莲花山周围和大龙—市桥—沙湾一线以北地段为基岩出露区外，其余大部分为第四系松散岩类覆盖，沉积物厚度最大为76.10 m。第四系松散沉积物沉积环境主要为三角洲相，局部地区如黄阁—南沙街办一带山间溪流两侧为内陆河谷相。三角洲相第四系松散层主要为桂洲组(Qhg)和礼乐组(Qpl)的沉积物，桂洲组为一套海陆交互相沉积物，礼乐组为一套晚更新世河流—海相—三角洲相风化沉积物。岩性主要为砂、砂砾夹砂质粘土、粘土质粉细砂，其厚度变化大(30～80 m)，整体上南部较北部厚。区内砂层发育但连续性差，由南至北主要形成三个含水层(组)，潜水含水层分布较少，其余两个承压含水层分布较广泛，水量以贫乏为主。

图2 水文地质略图

2)基岩裂隙水

基岩裂隙水以红层孔隙裂隙水和块状岩类裂隙水为主，层状岩类裂隙水分布相对较少。

红层孔隙裂隙含水层主要岩性为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、砂砾岩、砾岩(E1－2b、E1x、K2dl、K2SS∧、K1bh、K1b)，主要隐伏于钟村－沙湾以西、大石街办附近和榄核－东涌－狮子洋一带以及万顷沙南部部分地区;局部出露于市桥－沙湾以西、大石－南村一带和大岗和莲花山附近。钻孔揭露其顶板埋深最大为64 m，单孔涌水量为10～80 m3/d，富水性贫乏。

层状岩类裂隙含水层主要岩性为云母片岩、黑云斜长片麻岩、变粒岩、变质砂岩和石英岩等(PtY.)，局部出现混合岩。该地层变质变形复杂，同时风化强烈，各处露头孤立，主要隐伏于市桥—沙湾街办一带以及钟村街办西南部、大龙—石楼和南部的南沙街办—龙穴岛一带，局部出露于北部丘陵地区，在龙穴岛中部有零星分布。钻孔揭露其顶板埋深最大为64 m，富水性贫乏。

块状岩类裂隙含水层主要岩性为花岗岩、片麻岩、混合岩(K2γ、K2γπ、K2ηγ、S3ηγ 、T33cηγ、Ptgn)，主要隐伏于化龙西南和钟村东部，以及大岗—鱼窝头—黄阁一线以南的大部分地区，出露于钟村—南村—化龙一线、莲花山西部和黄阁—南沙街办南部，钻孔揭露其顶板埋深最大为76.10 m，单孔涌水量为4～90 m3/d，水量贫乏。

2.2 地下水化学特征

对水化学数据按照舒卡列夫分类，分析认为:区内地下水化学类型呈现出明显的水平分带(图2)。番禺区内，大石街办西北部、钟村街办的东部、石楼的西北和东南部丘陵边缘为HCO3型水，外围的沙湾街办－石楼－化龙－大石街办－南村－钟村街办一带过渡为Cl·HCO3型水，平原区多为Cl型水。南沙区内，黄阁－南沙街办中部丘陵边缘主要是HCO3·SO4·Cl型水，鱼窝头—黄阁—南沙街办一带主要为Cl·HCO3型水，大岗—横沥—万顷沙—新垦—龙穴岛平原区主要为Cl型水，另外在南沙街办和新垦附近零星分布有HCO3·SO4·Cl型水。

在榄核—石碁—石楼—莲花山—化龙一线为咸淡水分界线:北部丘陵边缘地带大部分为淡水，除黄阁—南沙街办丘陵区外，南部平原区矿化度一般大于1g/L，为咸水，主要由于研究区经历了晚更新世和全新世两个大的海侵，地下水在海进期咸化，后期一直受潮汐顶托和弱透水地层影响，地下水交替循环缓慢，淡化能力较弱。

2.3 地下水水位

现有资料表明，区内地下水水位标高介于－7～25 m。地下水流向总体趋势是从北向南，经沙湾—市桥—大龙—莲花山流向大岗—黄阁南部，最后汇入狮子洋。地下水水位由化龙—南村—钟村一带向南部狮子洋逐渐降低。在丘陵地区，莲花山—石楼—大龙—市桥—沙湾街办一线以北地区地下水水位一般大于3 m，流向南东向;黄阁—南沙丘陵地区北部地下水水位一般大于3 m，流向受地形制约，北部地区向东流动，南部地区向南东流动。在平原地区，受地形和潮汐顶托影响，地下水位变化较小，一般小于3 m，整体流向为南东向。

2.4 地下水补给、径流和排泄条件

广州南部属南亚热带典型的季风气候，全年平均气温22℃，降雨集中在汛期(4～9月)，年均降雨量为1 640 mm，且水系极其发育。松散岩类孔隙水在丘陵边缘地区主要接受大气降水入渗补给;在南部平原地区受潮汐顶托影响，主要为大气降水入渗补给和河流侧向补给，另外是农田水塘渗入补给。基岩裂隙水主要接受大气降水补给和上覆松散岩类在断裂裂隙发育段侧向径流补给。

研究区地下水具有埋藏浅，径流途径短的特点，总的径流趋势为由北向南。由于存在隔水顶、底板的缺失，松散岩类孔隙水各含水层存在联通现象，具有一定的水力联系。

排泄方式主要为自然蒸发排泄和侧向补给排泄。丘陵区，基岩裂隙水多以泉、泄流的形式向沟谷或向区外侧向补给排泄;平原区，基岩裂隙水侧向补给松散岩类孔隙水或转化为隐伏基岩裂隙水，松散岩类孔隙水侧向径流排泄。

3 第四系含水层结构特征

3.1 含水层划分原则

综合广州南部地区1 300多个钻孔的岩性信息，按照地质时代、水动力条件、成因类型和岩性组合等因素，将研究区第四系松散孔隙沉积物划分为三个主要含水层(表1)，即:全新统潜水含水层;全新统承压含水层组(第一承压含水层);更新统承压含水层组(第二承压含水层)。

表1 第四系含水层划分

3.2 含水层结构及展布规律

潜水含水层主要以全新世的填土(Qs)为主，岩性为粉细砂、中粗砂组成的冲填土，集中在龙穴岛及新垦南部，其余零星分布。其底面埋深0.70～6.50 m，平均层厚为 2.30 m，富水性贫乏。由于该含水层岩性主要为冲填土，分布较少，局部地区如黄阁北部和龙穴岛南部与万顷沙北部和新垦南部等地区潜水含水层与下部第一承压含水层联通。

第一承压含水层主要以全新世海陆交互相沉积的砂土(Qh)组成，岩性主要为粉细砂，中粗砂次之，卵砾石较少，局部地区包含有淤泥、粘土质透镜体。除中部丘陵外，该含水层分布普遍，但成层性差。其顶面埋深0.30～24.50 m，东涌东北和黄阁以西和万顷沙－南沙街办南部地区顶面埋深较深，一般大于 10 m;厚度介于 0.50～23.80 m，平均层厚为5 m，莲花山北部、沙湾－榄核－灵山一线、小虎岛附近和南沙街办－横沥南部局部层厚大于5 m。区内单井涌水量均小于100 m3/d，含水层富水性贫乏。局部地区如莲花山东部、石楼北部和大岗东部等地区第一承压含水层与下部第二承压含水层联通(图3)。

第二承压含水层主要为晚更新世河流—海相—三角洲相沉积的砂土(Qp)组成，岩性主要为中粗砂，粉细砂、卵砾石次之，局部地区包含有淤泥、粘土质透镜体，其成层性相对较好。该含水层顶面埋深2.20～47.80 m，莲花山—东涌以东、黄阁一南沙街办以西以及南沙街办－横沥以南除龙穴岛西部地区，顶面埋深一般大于 15.00 m;厚度介于 0.55～45.60 m，平均层厚为8.80 m，整体上南部较北部厚，大岗－南沙街办以南大部分地区层厚大于10 m，北部莲花山—东涌以东地区一般大于5 m，其余地区小于5 m。研究区内单井涌水量一般小于100 m3/d，富水性贫乏，局部地区如东涌东部，单井涌水量达326.40 m3/d，水量中等。

图3 东涌－石楼第四系含水层结构图

4 结论与建议

通过参考前人水文地质研究成果，同时结合现有水文地质资料，研究分析认为:广州南部地区地下水类型主要为松散岩类孔隙水、红层孔隙裂隙水、层状岩类裂隙水和块状岩类裂隙水;地下水埋藏浅，径流途径较短，总体流向趋势由北向南;补给来源主要是大气降水和河流侧向补给，排泄方式以自然蒸发排泄为主;地下水水化学类型具有明显的水平分带特征，由丘陵带的HCO3型水过渡为平原区的Cl型水;研究区第四系松散孔隙沉积物主要存在三个主要含水层:潜水含水层、第一承压含水层和第二承压含水层，其中潜水含水层分布较少，第一、二承压含水层普遍分布。

为进一步查明广州南部地区水文地质情况，更好的服务于广州城市建设“南拓”战略，今后应补充各含水层的抽水试验和水质分析，加强地下水水位中长期动态观测，调查研究季节性变化对地下水水质的影响。

［1］广东省地质局水文工程地质二大队.区域水文地质普查报告1:200000－广州幅、江门幅［R］.1981.

［2］广东省地质局水文工程地质二大队.综合区域地质调查报告1:50000－第四分册(水文地质、工程地质)［R］.1989.

［3］广东省地质局水文工程地质一大队.广东省环境地质调查报告1:500000［R］.1993.

［4］广东省地质调查院.珠江三角洲经济区1:25万生态环境地质调查报告［R］.2004.

［5］地质矿产部.综合水文地质图编图方法与图例［M］.1983:1－13.