泗县地区水文地质特征及缺水原因分析

赵国红，刘海，项力（安徽省公益性地质调查管理中心， 安徽合肥 230000）

泗县地区水文地质特征及缺水原因分析

赵国红，刘海，项力
（安徽省公益性地质调查管理中心， 安徽合肥 230000）

泗县地处安徽淮北平原的东北部，缺水问题一直影响着该县的经济发展。通过水文地质条件分析，查明该区地下水的主要含水层富水性及其特征，掌握了地下水分布规律，依据施工的供水井和水质分析结果，了解了地下水水位动态，分析了地下水的水化学类型。在此基础上，分析了缺水的主要原因，一是以黏土为主的地层岩性造成的水源性缺水，二是以原生元素超标为主造成的水质性缺水，为缓解缺水问题提出了相应对策和建议。

泗县；水文地质；缺水原因；分析

0　引言

泗县地处安徽淮北平原的东北部，地势平坦开阔，总面积1787km2，人口92.2万人，“十一五”期间，全县饮水不安全人口26.98万人，占农村人口的31.97%[1]。随着经济社会快速发展和工业化、城镇化进程的加快，水资源短缺已成为制约该县经济可持续发展的重要因素。本文基于近几年开展的泗县缺水地区找水打井工程项目，通过分析泗县地区水文地质特征，查明缺水的主要原因，提出相应对策和建议，为泗县地下水合理开发利用提供支撑。

1　研究区概况

1.1气象水文

泗县属暖温带半湿润季风气候，四季分明，春秋少雨、夏季多雨。多年平均气温14.3℃，极端最高41.7℃，极端最低-23.7℃，多年平均降水量为896mm，7~9月的降雨量占全年降雨量的57%，多年平均蒸发量为1651mm。泗县水系发育，自北向南境内主要河流有：老濉河、新濉河、新汴河、石梁河、沱河等，各条河流的流向基本上自西北流向东南，注入洪泽湖。

1.2地层岩性

泗县属华北地层大区晋冀鲁豫地层区淮河地层分区淮北地层小区，区域地层主要为震旦纪、侏罗纪、白垩纪、古近、新近纪、第四纪地层，县境内零星出露的基岩主要为震旦系灰岩，出露面积仅有15.3km2，占全县总面积的0.8%；北部为近代黄泛堆积区，面积约682km2，约占全县总面积的38.2%；其它地区均为第四系更新统粘性土所覆盖，第四系厚度一般在40～60m不等。

1.3地质构造

泗县在地质构造单元上属于中朝准地台淮河台坳区淮北陷褶断带灵璧台穹东部，区域上的隐伏断裂控制着中、新代的断陷盆地，主要断裂有近东西向的泗县-任桥断裂和北北东向的郯庐断裂。

2　水文地质特征

2.1含水层富水性及其分布特征

按地层岩性和地下水类型，研究区可以划分为4种类型的含水层，即松散岩类孔隙含水层、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层、碎屑岩类孔隙裂隙含水层和基岩裂隙含水层。其中，松散岩类孔隙含水层和碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层是该区的主要供水目的层（见图1）。

2.1.1松散岩类孔隙含水层

松散岩类孔隙含水层由第四系（Q）和新近系（N）组成，岩性以细砂、粉细砂为主，其次为中粗砂和粗砂，一般地区有2~3层砂层，埋深分别在30~50m、60~80m，含水层厚度在4~30m。在县境东部的山头、刘圩、草庙一带富水性较差，含水层岩性以细砂、粉细砂为主，含水层厚度在10m左右(见图2)，单井出水量一般小于200m3/d。在县境西部的丁湖、长沟、草沟一带富水性较好，含水层岩性以细砂为主，含水层厚度在30m左右，单井出水量在500~1000 m3/d。在县境南部的大路口和墩集地区富水性一般，含水层厚度在10～15m，单井出水量在300~500 m3/d。在县境北部第四系厚度较薄，下部隐伏有基岩（见图3），含水层厚度较薄，在10m左右，单井出水量一般小于500 m3/d，部分山前斜坡及岗地地带，单井出水量小于200 m3/d。县城地区含水层岩性以细砂、粉细砂为主，埋深在40~80m，厚度在10~30m之间，在2000年以前初期开采阶段单井开采量可达1000 m3/d，随着开采井增加，开采水位持续降低，近两年单井出水量在300~500 m3/d[2]。

图1　水文地质略图Fig.1 Hydrogeological sketch

图2　刘圩—墩集剖面图Fig.2 Liuwei-Dunji profile

2.1.2碳酸盐岩类岩溶裂隙水层

含水岩组主要由震旦系的灰岩、白云岩组成，除少部分呈残丘、高地零星出露外，绝大部分呈隐伏状分布于县境西部、西北部的长沟-黄圩镇西部，草庙镇北部-瓦坊乡一带（见图1、图3）；岩溶发育规律是浅部强、向深部变弱。一般0~40m为强岩溶带，以发育竖向—横向的岩溶形态为主；40~100m为中等岩溶带，以溶沟、溶槽为主；100m以下溶隙的连通性较差，岩溶发育最弱。碳酸盐岩类裂隙岩溶水富水性差异较大，一般单井涌水量在100~1000m3/d，在断层破碎带或岩溶发育带单井出水量可达2000m3/d。地下水化学类型为HCO3--Ca2+、HCO3-·SO42-Ca2+·Mg2+型为主，溶解性总固体小于1g/l。

图3　大庄—刘圩剖面图Fig.3 Dazhuang-Liuwei profile

2.2地下水的补、径、排条件

松散岩类孔隙含水层在浅部主要以接受大气降水补给为主，其次是地表水体和灌溉回渗补给，排泄方式主要是人工开采、蒸发和侧向径流。深层地下水主要通过上层地下水的越流和侧向径流补给，山前残丘地区可接受大气降水补给，以人工开采排泄为主，部分通过越流排泄。

碳酸盐岩类岩溶裂隙水层，在裸露区主要接受大气降水补给，埋藏型岩溶裂隙水，主要接受其他岩组的侧向或越流补给，通过人工开采和越流的方式排泄。

2.3地下水水位动态

松散岩类孔隙水在浅部地下水的补给水源主要是大气降水入渗。地下水的动态变化与降水呈明显正相关，且有一定的滞后性。深层地下水除与补给有关外，主要受人工开采影响，县城城区以集中开采为主，地下水位下降明显，从20世纪80年代地下水静水位埋深3～4m，到现在地下水静水位埋深超过30m（见图4）。县城北部大庄、黄圩、瓦坊及南部墩集、草沟、丁湖等外围地区，由于其开采数量少，开采强度低，故水位下降幅度小。从图1可以看出，县城外围水位较高，县城中心水位较低，形成一个明显的降落漏斗。

碳酸盐岩类岩溶裂隙水，裸露区岩溶裂隙水，单井出水量较小，补给途径短，动态受降水影响明显；而隐伏的岩溶裂隙水单井出水量较大，补给途径复杂多样，其流量等动态相对较稳定。

2.4地下水水化学特征

3　缺水原因分析

3.1地层岩性富水性差

通过图1~3来看，研究区主要被第四纪地层覆盖，岩性以黏土和亚黏土为主，中间夹有2~3层砂层，砂层厚度较薄，黏土层厚度大，阻隔了降水入渗和含水层之间的水力联系，含水层的富水性整体较差，只有研究区西南部个别区域含水层较厚，其富水性相对较好，从施工的供水井来看，单井出水量达到1000m3/d的只有1个井，其他井出水量较小。

研究区的灰岩出露区面积小，大部分属于隐伏区，埋深在0~100m之间，岩溶发育不均，从施工供水井来看，只有瓦坊乡一口井出水量较大，达到2000m3/d，而其他井相对较少，甚至在长沟镇施工的一口水井出水量只有100m3/ d。因此，整个地区含水层富水性总体较差，存在水源性缺水。

图4　深层地下水ZK3209-C水位埋深变化图Fig.4 Deep groundwater ZK3209-C water level burial depth change

3.2地下水水质组分超标

对近年来施工的31口水质结果分析看，地下水水质良好的有14口井，其余17口供水井中地下水水质均存在不同程度、不同组分的超标现象（见表1），总硬度和溶解性总固体略超标有1口井, F-或Mn2+超标的有13口井,Fe2+超标的有4口井。

表1　地下水水质组分超标表Table1 Groundwater quality component excesses

从水井分布情况看，研究区东部黑塔、刘圩镇一带Mn超标，瓦坊乡是灰岩出露区，Fe、Mn元素超标；研究区南部丁湖、墩集镇一带Fe元素超标；研究区北部大庄镇F-超标；县城及其开发区一带，有4口井的F-超标，1口井的Fe元素超标，5口井的Mn元素超标。

地下水中氟、铁、锰、离子的含量较高，与岩土体中相应的元素含量高有关，地下水中氟离子主要来源于岩土体的溶滤，属于原生地质环境元素超标[4]；而SJ03供水井水质较差，为Ⅳ级水，属于次生污染。因此，研究区有一半以上的地下水水质存在原生元素超标或次生污染，达不到饮用水标准，需做专门水质处理才能饮用。

图5　Piper三线图Fig.5 Piper three-line diagram

4　对策及建议

针对该区缺水的主要原因提出以下对策和建议：

（1） 对于水源性缺水的地区，通过改变饮用水水源的方式，利用地表水作为饮用水水源。

（2）针对泗县城区的供水，可以多渠道供水，采用地表水和地下水联合供水，减缓地下水的开采，遏制泗县城区深层地下水降落漏斗的发展，保护地质环境。

（3）对于原生水质超标或存在次生污染的地下水，有针对性的进行水质处理，使水质达标后方可入网供给、使用。

5　结论

通过水文地质条件分析，查明了松散岩类孔隙含水层和碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层富水性及其分布特征，分析了水位动态变化规律，在县城中心由于集中开采地下水，形成一个降落漏斗，地下水类型主要是型水。研究区不仅存在水源性缺水，还存在水质性缺水，原生元素超标是水质组分超标的主要原因，针对缺水原因提出了相应对策和建议，为合理开采利用地下水，使全县人民用上放心水提供了依据。

[1]泗县农村饮水安全工程现状及存在问题[EB/OL].[2013-3-21][2015-7-1] http://www.laosizhou.com/a/2013/0321/17761. html.

[2]安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院.泗县缺水地质找水打井工程报告[R].2013 .

[3]沈照理,朱宛华,等.水文地球化学基础[M].北京：地质出版社，1993.

[4]安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院,安徽省地质矿产勘查局312地质队.泗县缺水地质找水打井工程及总结报告[R].2014.

hydroGeoloGiCAl feAtureS And GenetiC AnAlySiS of WAter ShortAGe in the Si County AreA

zhAo Guo-hong, liu hai,xiAnG li
( Public Geological Survey Management Center of of Anhui Province,Hefei,Anhui 230000 ,China)

Si County is situated in northeast of the Huaibei plain in Anhui. Water shortage has always hindered economic development in the county. Through analysis of hydrogeological conditions, this paper identified groundwater abundance of major aquifers and their features in the area, mastered groundwater distribution law, based on the constructed water supply wells and water quality results, recognized groundwater level dynamic and analyzed water chemistry types of groundwater, and then analyzed the causes of water shortage: clay-dominated stratum lithology-led water-source type water shortage; and excess primary elements-led water quality type water shortage, finally put forward countermeasures and suggestions for relieving water shortage issues.

Si County; hydrogeology; water shortage causes; analysis

P345

A

1005－6157（2016）01－054－4

2015-097-16

赵国红（1982-），女，河北邢台人，工程师，硕士研究生，主要研究方向：工程地质与环境地质。