鄂北丘陵山区随县地下水资源量评价及其分布特征

谭光超, 李智民, 李姗姗, 渠 婧

(1.湖北省地质局 水文地质工程地质大队,湖北 荆州 434020; 2.湖北省地质局 第八地质大队,湖北 襄阳 441002)

鄂北丘陵山区随县地下水资源量评价及其分布特征

谭光超1, 李智民1, 李姗姗1, 渠 婧2

(1.湖北省地质局 水文地质工程地质大队,湖北 荆州 434020; 2.湖北省地质局 第八地质大队,湖北 襄阳 441002)

随县地处鄂北低山丘陵山区,区内地质构造复杂,含水层厚度小、调蓄性较差,区内地下水经相对较短的径流途径以潜流或泉形式排入河流、水库,排泄机制较为简单。根据水均衡原理,选用排泄量法对长江流域随县县域内3个三级地下水流系统、13个四级地下水流系统,以2000—2015年为代表的近期下垫面条件下的地下水资源量进行评价,并分析随县地下水资源量在各计算分区及各乡镇的分布特征,为地方政府合理开发利用与保护地下水资源提供详实的地质依据。

地下水资源量评价;分布特征;排泄量法;随县

随县水文地质研究程度相对较低。1∶20万随县幅水文地质调查初步查明了该地区水文地质特征,受调查精度所限并未开展地下水资源评价;1∶50万湖北省地下水资源调查评价了随县地下水资源量,多年平均天然资源量为30 033×104m3/a[1]。

本次开展的随县地下水资源评价,部署了1∶10万、1∶5万、1∶1万水文地质调查工作,进一步查明了随县地下水资源的分布特征,对于查清随县地下水资源开发潜力,科学指导各乡镇合理开发利用与保护地下水资源意义重大。

1 水文地质条件

随县地处鄂北低山丘陵区,区内地质构造复杂[2],断裂构造发育,断裂与褶皱相伴,以襄广断裂为界,地跨秦岭和扬子两大地层区,其中北部秦岭地层区占总面积95%,南部扬子地层区占5%。秦岭地层区为元古界片状变质岩组成北西向开阔褶皱地块,其上叠加有中新生代盆地,堆积较厚的白垩系砂岩、砾岩、泥岩等;扬子地层区为元古界—古生界碳酸盐岩与页岩、砂岩及板岩等互层,组成北西向紧密褶皱地块。区内岩浆活动频繁,前震旦纪基性—超基性侵入岩出露较多,岩体规模大小不一,多呈长条状、长圆状的岩墙、岩床、岩基等产出[3]。

区内地下水类型分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、变质岩类裂隙水、岩浆岩类裂隙水、碳酸盐岩溶隙裂隙水等5大类[4]。松散岩类孔隙水含水岩组主要为富水性中等的第四系全新统砂砾石层和富水性贫乏的第四系全新统粉土、粉砂层;碎屑岩类孔隙裂隙水含水岩组主要为富水性贫乏—中等的白垩系砂岩层和富水性贫乏的志留系砂页岩层;变质岩类裂隙水含水岩组主要为富水性贫乏—中等的元古界—古生界片岩地层和富水性贫乏的太古界片麻岩地层;岩浆岩类裂隙水含水岩组主要为富水性贫乏—中等的燕山期花岗岩地层和富水性贫乏的前震旦纪辉长辉绿岩地层;碳酸盐岩溶隙裂隙水含水岩组主要为富水性中等—较丰富的震旦系—寒武系碳酸盐岩地层和富水性中等的元古界碳酸盐岩夹变质岩地层。地下水主要赋存于岩体风化裂隙和构造裂隙中,局部富水带多沿断裂构造和侵入岩与变质岩接触带展布,地下水排泄以分散径流型为主。

2 评价分区及评价方法

2.1 评价区划分

随县地下水资源评价区分为地下水流系统分区以及各乡镇行政单元分区两类(如图1)。

图1 随县地下水资源评价区划分图Fig.1 Division map of groundwater resources evaluation area in Suixian1.计算单元编号;2.三级流域(水系统)分界线;3.四级流域(水系统)分界线;4.地下水流向;5.乡镇界线。

2.1.1 地下水水流系统分区

随县位于长江中下游北部区域,属于长江流域二级地下水流系统。流经随县境内的府河、汉水、淮河为长江支流,可划分为长江流域三级地下水流系统,根据地下水的补径排关系,三级地下水流系统可进一步划分为多个四级地下水流系统(见表1)。

2.1.2 各乡镇行政单元分区

随县辖区内共计19个乡镇(见表2)。

2.2 评价方法

按照阿利托夫斯基等(1956年)的分类方法,随县的地下水天然动态类型属于入渗—径流型。根据水均衡原理,用各项排泄量之和近似代表山丘区的地下水资源量,基岩山丘区地下水总排泄量包括河川基流量、山前侧向流出量、未计入河川径流量的山前泉水出露量、地下水实际开采净消耗量、潜水蒸发量等[5]。地下水资源计算公式为:

Q总排=Rg+Q侧+Q泉+Q采+Q蒸发

式中:Q总排为地下水总排泄量;Rg为河川基流量;Q侧为山前侧向排出量;Q泉为未计入河川径流量的山前泉水出露量;Q采为地下水实际开采净耗量;Q蒸发为潜水蒸发量;以上单位均为104m3/ a。

3 地下水资源量计算结果

3.1 地下水流系统评价分区的地下水资源量

随县面积5 673.0 km2,县域内多年平均地下水资源量为35 557.51×104m3;府河流域面积4 539.84 km2,地下水资源量为28 482.70×104m3/a,其中多年平均地下水资源量绝对值最大的是厥水流域,最小的是浪河流域;汉水流域面积437.98 km2,地下水资源量为2 965.97×104m3/a,多年平均地下水资源量绝对值最大的是三夹河流域;淮河流域面积695.18 km2,地下水资源量为4 108.85×104m3/a,多年平均地下水资源量绝对值最大的是游河流域。

表1 长江流域随县县域内三级、四级地下水流系统分区面积(单位:km2)Table 1 Subarea area of the three,four level groundwater system in Suixian,Yangtze river basin

表2 随县各乡镇一览表及含水岩组面积(单位:km2)Table 2 List of water-bearing formation and villages & towns

区域地下水主要的排泄项为河川基流量,占地下水资源量总量的85.83%,其次为潜水蒸发量,占地下水资源量总量的10.62%,最小的是人工开采净消耗量,仅为0.45%,地下水资源整体开发利用程度较低;不同地下水流系统的地下水资源模数差别不大,介于5.64×104～8.62×104m3/ km2·a,平均值为6.27×104m3/ km2·a,地下水资源模数最大的分区为龙滩河流域,最小的分区为淮河源右岸流域。按地下水流系统评价分区各单项排泄量计算结果见表3。

表3 随县地下水资源量按地下水流系统评价分区计算结果统计表Table 3 Statistical table of calculation results of groundwater resources according to groundwater flow system evaluation in Suixian

3.2 乡镇行政单元分区的地下水资源量

各乡镇多年平均地下水资源量绝对值较大的是殷店镇、万和镇、洪山镇、长岗镇,地下水资源量均>3 000×104m3/ a,较小的是万福镇、小林镇、新街镇,地下水资源量均<1 000×104m3/ a;以单位面积地下水资源量来看,长岗镇地下水资源量最丰富,多年平均地下水资源模数为13.63×104m3/ km2·a,安居镇、万福镇、三里岗镇、洪山镇、唐县镇多年平均地下水资源模数>6.5×104m3/ km2·a,属于地下水资源量较丰富的乡镇,澴潭镇、殷店镇多年平均地下水资源模数约5×104m3/ km2·a,属于地下水资源量相对贫乏的乡镇。随县地下水资源量按乡镇行政单元分区统计结果见表4。

表4 随县地下水资源量按乡镇行政单元分区计算结果统计表Table 4 Statistical table of results of groundwater resources according to the results of district administrative unit

4 地下水资源量分布特征

4.1 地下水流系统评价分区的地下水资源量分布特征

随县多年平均地下水资源量以变质岩类裂隙水为主,达15 451.74×104m3/a,松散岩类孔隙水次之,达6 599.89×104m3/a,碳酸岩类溶隙裂隙水最少,为3 314.70×104m3/a。

府河流域地下水资源以变质岩类裂隙水为主,近期下垫面条件下(2000—2015年)多年平均地下水资源量达13 103.56×104m3/a,松散岩类裂隙水次之,达5 901.43×104m3/a,岩浆岩类裂隙水最少,为2 656.91×104m3/a,其四级流域除了溠水以松散岩类孔隙水为主以外,其余6个次级流域均以变质岩类裂隙水为主;汉水流域总体以岩浆岩类裂隙水为主,地下水资源量达2 074.07×104m3/a,碎屑岩类裂隙水最少,为62.04×104m3/a,其四级流域三合河以变质岩类裂隙水为主,岩浆岩类裂隙水最少;淮河流域总体以变质岩类裂隙水为主,地下水资源量达1 586.60×104m3/a,碎屑岩类裂隙水最少,为299.75×104m3/a,其四次级流域淮河源右岸以岩浆岩类裂隙水最少。

按地下水流系统分区各含水岩组地下水资源量见表5。

表5 按地下水流系统分区各含水岩组地下水资源量(单位:104 m3/a)Table 5 The amount of groundwater resources in each water bearing rock group according to the subsurface flow systern

4.2 乡镇行政单元分区的地下水资源量分布特征

由于地形地貌、地质条件的差异,各个乡镇的地下水资源空间分布存在明显差异。唐县镇、尚市镇、厉山镇、安居镇、万福镇位于随县中部,属于弱侵蚀堆积岗波状平原区,地下水类型以松散岩类孔隙水为主;新街镇位于随州盆地腹地,地下水类型以碎屑岩类裂隙水和松散岩类孔隙水为主;长岗镇、三里岗镇位于随县南部,属于扬子地层,地下水类型以碳酸岩类溶隙裂隙水为主,且襄广大断裂北西—南东向横穿该区域,为主要的断裂构造富水带区域;草店镇位于随县北西部、吴山镇位于随县北东部,区内岩浆活动频繁,主要为燕山期花岗侵入岩,地下水类型以岩浆岩类裂隙水为主,为主要的侵入岩与变质岩接触带富水段区域;高城镇等另外10个乡镇主要分布在襄广大断裂以北及英店—青山口断裂两侧的构造侵蚀剥蚀低山区、丘陵区,属于秦岭地层区,地层主要为元古界—古生界片岩及太古界片麻岩,地下水类型以变质岩类裂隙水为主。

按乡镇行政单元分区各含水岩组地下水资源量见表6。

表6 按乡镇行政单元分区各含水岩组地下水资源量(单位:104 m3/a)Table 6 The amount of groundwater resources in each water bearing rock group according to the administrative unit of the township

5 结语

在前人1∶50万湖北省地下水资源评价以及1∶20万随县水文地质调查工作基础上,本次评价开展了1∶10万水文地质调查面积累计2 300 km2、1∶5万水文地质调查面积累计3 373 km2,其中包含1∶1万重点富水带(段)水文地质调查面积累计228 km2,水文地质研究程度得到了大幅提高,资源量评价工作选用的资料主要来源于项目组实测数据及地方政府、统计局、水文局提供的最新数据(截至2015年12月),资源量评价精度也得到了明显提高。

根据本次评价结果,随县多年平均地下水资源为35 557.51×104m3,以变质岩类裂隙水为主,松散岩类孔隙水次之,碳酸岩类溶隙裂隙水最少。湖北省多年平均地下水资源量模数为18.12×104m3/km2·a,其中丘陵山区为15.62×104m3/km2·a[6],随县地处鄂北低山丘陵区,随县各流域多年平均地下水资源量模数介于5.64×104～8.62×104m3/km2·a之间,平均值为6.27×104m3/km2·a,在湖北省范围内属于资源性缺水问题较为突出的地区,而该县地下水开采净消耗量仅为158.72×104m3/a,占该县地下水资源量的0.45%,地下水开采潜力较大。

随县水资源整体缺乏、时空分布不均的特点长期以来在一定程度上制约了该县社会经济的可持续发展。本文开展的地下水资源评价工作,尤其是各乡镇地下水资源分布特征能够为该县合理规划和科学配置地下水资源提供较为可靠的地质依据。在后续开采地下水资源的过程中,随县各乡镇需因地制宜,充分考虑地下水赋存特征,结合地形地貌、地质构造,在主要含水岩组中布设开采井,并做好水源地的卫生防护工作,建立健全地下水动态监测网络,建立地下水空间数据库,在确保地下水动态平衡的基本条件下,充分、合理、科学开发利用随县地下水资源。

[1] 李智民,孙锡年,赵世成,等.湖北省地下水资源调查评价报告[R].荆州:湖北省水文地质工程地质队,2006.

[2] 刘云彪,李智民,陈金国,等.鄂北丘陵山区严重缺水地区地下水勘查与供水安全示范项目总体设计[R].武汉:湖北省地质环境总站,2013.

[3] 李智民,刘云彪,赵德君,等.鄂北严重缺水区地下水富集模式与找水实践[J].资源环境与工程,2014,28(6):888-903.

[4] 李智民,卞学军,谭光超,等.鄂北丘陵山区严重缺水地区随县、应城市(北部)水文地质调查成果报告[R].武汉:湖北省地质环境总站,2016.

[5] 刘英学.山丘区地下水资源量分析计算[J].黑龙江水利科技,2014,42(1):156-157.

[6] 李智民,陈海洋.湖北省地下水资源开采潜力评价[J].资源环境与工程,2007,21(增刊):119-123.

Groundwater Resources Evaluation and Distribution Characteristicsof the Hilly Area in Suixian,Northern Hubei Province

TAN Guangchao1, LI Zhimin1, LI Shanshan1, QU Jing2

(1.HubeiInstituteofHydrogeologyandEngineeringGeology,Jinzhou,Hubei434020; 2.EighthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xiangyang,Hubei441002)

Located in hilly area of northern Hubei Province,Suixian has complex geological structure in the area,whose runoff aquifer thickness is small,the storage is poor,groundwater runoff is relatively short to flow into rivers,reservoirs or spring form,and its excretion mechanism is relatively simple.According to the principle of water balance,excretion method used to the Yangtze river basin with the county in three tertiary groundwater flow system,the 13 level 4 groundwater flow system,represented by 2000—2015,the recent underlying surface under the condition of groundwater resource evaluation,and the paper analyzed with the county of groundwater resource in each calculation partition and distribution characteristics of villages and towns,which provided a detailed geological basis for the rational development and utilization of local government and the protection of groundwater resources.

groundwater resources evaluation; distribution characteristics; excretion method; Suixian

P641.2; P641.72

A

1671-1211(2017)06-0740-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.06.014

2017-08-21;改回日期2017-10-11

本文为中国地质调查局“集中连片特殊困难区水文地质调查与供水安全示范项目”子项目“鄂北丘陵山区严重缺水地区水文地质调查”(编码:12120113103100)。

谭光超(1989-),男,助理工程师,硕士,水文地质与工程地质专业,从事水文地质、工程地质勘查、评价与研究工作。E-mail:cug_tgc@163.com

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20171026.0843.004.html数字出版日期2017-10-26 08:43

李雯)