福建宁德主城区水文地质特征与地下水应急水源地优选

李映平

(福建省第四地质大队,宁德,352100)

宁德市是福建省新兴的工业化城市之一，宁德主城区面积约670 km2，人口约35万人。随着支柱产业培育定型和城市化水平不断提升，城区水资源需求量与日俱增。宁德主城区依山面海，地表水资源较丰富，水系较发达，主要发育有金溪、霍童溪、车里湾溪、七都溪及二级支流等，但各水系集雨面积相对较小，径流短且坡降大、排泄快，分布不均，受季节影响明显。因此，查明该区域水文地质特征，合理配置和高效利用地下水水资源，加强地下水资源的科学管理与规划，优选主城区应急水源地，提高水资源保障率，是城区应急能力建设的重要基础[1]。

1 宁德主城区水文地质特征

1.1 概况

宁德主城区三面环山，一面临海。地势总体呈西高东低，主峰位于工作区南部大山岗，海拔为905.9 m，山脉走向以北西、北东向为主。工作区地貌按成因类型划分为侵蚀构造地貌、剥蚀地貌、堆积地貌，按形态类型分为山地地貌、丘陵地貌、平原地貌。

宁德主城区水系网类型多为树枝状，河床坡降大，排泄快，多属山区性峡谷型溪流，流向主要为北东向及北西向。流域面积大于 10 km2，主要入海溪流有金溪、七都溪(表 1)。主城区人均拥有水资源量近 1.0 万m3，高于全省平均 3 846 m3的水平，但水资源丰枯明显，季节性变化大，年内分配极不均匀，降雨量高度集中在 5～6月份和 8～9月份，这四个月的降水量占全年的 56%，季节性干旱时有发生。

表1 宁德主城区主要河流水资源特征

Table 1 Characteristics of Main River Water Resources in Ningde City

河流名称流域面积(km2)干流总长(km)多年平均流量(m3/s)多年平均径流量(亿m3)七都溪333.455813.14.13金溪157.33296.852.16

据统计，2015年宁德水资源总量为22.81亿m3。其中地下水资源量约为4.361亿m3。其周边山区水资源较丰富，经济发达的海岛及半岛一带水资源较为贫乏，工程性缺水、水污染、水质衰减等水环境问题较为突出。从总量看，主城区水资源相对丰富，但空间分布不均。地下水资源利用程度不高。由于地处沿海，故地下水不能大量集中利用，水质性环境有待改善，总体表现为以下3方面：①地表水资源水质性环境有待改善。②地下水开采潜力总体不大；③水资源相对丰富，但时空分布不均。

1.2 地下水类型及富水性

根据地下水的贮存介质条件、水动力性质等基本特征，可将宁德主城区地下水划分为3大类，即松散岩类孔隙水，残积孔隙裂隙水、基岩裂隙水。按照含水层富水性大小，可分为水量中等、水量贫乏2种。地下水类型及其富水性划分(表2)。松散岩类孔隙水主要分布于宁德西部的山前平原区，面积约20.52 km2。残积孔隙裂隙水主要分布于宁德中部镜台山一带，面积约39.32 km2。基岩裂隙水主要分布于宁德西侧基岩山区及山前冲洪积平原下伏区域，面积约43.21 km2(图1，图2)。

图1 宁德主城区水文地质简图

图2 宁德主城区A-A'线水文地质剖面图(引自文献[3])

表2 地下水类型及其富水性划分

1.3 地下水补径排条件

地下水的储存、补给、径流、排泄等受当地的气候、水文、地质、地形(地貌)等自然因素和人为的多种因素控制，各因素又互相配合和制约，不同的分布区的含水岩组又有各自不同的特点[2]。区内的基岩山区及丘陵台地，地下水主要为大气降水补给，平原区地下水补给来源较丰富，主要包括上游地下水补给、地表河流河谷补给、大气降雨渗入补给。地下水水位和降雨量关系十分密切。地表水流(山塘、水库、水渠)渗漏补给地下水的数量以及分布范围有限。

地下水的径流的运移方向总体是由西向东流，低山和丘陵山区浅部基岩裂隙水由于地表起伏大，径流途经短，径流距离不远便以泉的形式排向沟谷；但深层基岩裂隙水则通过断裂、裂隙向下游渗透汇流；松散岩类孔隙水总的来说自西往东汇流聚集，水流的方向与地表河流大约一致。

低山丘陵地带基岩裂隙水多以泉的形式排向临近沟谷，平原区松散岩类孔隙水和下伏风化基岩裂隙水，地下水运动以水平径流为主，径流途径较长，地下水径流较缓慢，地下水循环交替作用缓慢，排泄不顺畅，以人工开采排泄方式为主。

1.4 地下水化学特征

宁德主城区基岩裂隙水pH值5.61～7.77，矿化度54～391 mg/L，总硬度1.15～161.7 mg/L。水化学类型主要为HCO3-Na·Ca型水。风化残积层孔隙水pH值为4.92～7.24，矿化度为48.5～499.3 mg/L，总硬度16.63～127.80 mg/L，水化学类型以HCO3·Cl-Na型水为主。松散岩类孔隙水pH值为6.27～7.37，矿化度43～540 mg/L,总硬度9.49～155.60 mg/L，水化学类型以HCO3-Na·Ca型水为主。残积层孔隙水pH值偏低主要是因为受红壤化影响，处于酸性环境之中。矿化度垂向变化明显，一般从上到下由高到低，同时由于受海洋季节性气候及海水入侵影响，往海域方向矿化度逐渐增高，总硬度也随之增高。

2 地下水资源量与质量分析

2.1 地下水资源量

宁德主城区松散岩类孔隙水采用降水渗入法计算结果为2 321.9 m3/d，基岩裂隙水采用枯季径流模数法计算结果为55 224.6 m3/d，对下伏基岩裂隙水资源量评价以现有基岩井中符合生活饮用卫标准的取水能力为限，求得下伏基岩裂隙水天然补给量8 112.72 m3/d。其中，应急地下水源地天然补给量总计17 985.49 m3/d；应急地下水源地松散岩类孔隙水(处理后可作为应急供水)可开采资源量3 587.3 m3/d。应急地下水源地下伏的基岩裂隙水(可直接饮用)可开采资源量6 926.10 m3/d。

2.2 地下水质量评价

宁德主城区共完成水质全分析96件，评价项目主要有pH值、NO3-、F-、NH4+、NO2-、Cr6+、Cl-、Cu、Zn、Ni、SO2-、Mn、溶解性总固体、总硬度等。采用单项组分评价法和综合评价法对88组地下水样分析成果进行质量评价，地下水质量优良14组、良好19组、较差47组、极差8组，极差及较差主要为松散岩类孔隙水及残积层孔隙水(表3)。第四系松散岩类孔隙水、残积层孔隙水中微生物、NO3-、NH4+大量超标，主要受人类活动污染造成，不宜直接饮用。基岩裂隙水水质良好，仅局部铁、锰超标，水量相对丰富，适宜直接饮用[3]。

表3 地下水质量评价结果综合

3 城市应急地下水源地优选

3.1 划分原则

依据“生活饮用水卫生标准”[4]或达到“地下水质量标准”[5]中的Ⅲ类水质标准，“饮用水水源保护区划分技术规范”[6]，将宁德市主城区地下水应急水源地保护区划分为一级保护区、二级保护区、三级保护区。一级保护区是以防止一般病原菌的划分为原则，二级保护区以防止细菌和病毒以外的污染为原则，三级保护区是以防止难分解和不分解物质的危害为划分原则，在确保地下水水源地水质在不受污染的前提下划分的水源保护区的范围尽可能小些[7]。

结合工作区水文地质条件，主城区地下水应急水源地中，松散岩类孔隙水含水岩性主要为砂、(泥质)砾卵石，确定一级保护区范围(表4)。风化裂隙水、承压型水源地一级保护区半径设为50 m，不设二、三级水源地保护区。

表4 孔隙潜水型水源地一级保护区范围经验值

Table 4 Experiential value of the first class protected area of the pore diving water source

介质类型一级保护区半径(m)细砂30～50中砂50～100粗砂100～200砾石200～500卵石500～1000

3.2 应急水源地划分

应急水源类型一般有山地孔隙水、基岩裂隙水及冲洪积平原及下伏的花岗岩含水风化带[8]。区内残积层孔隙水及松散岩类孔隙水，富水性贫乏，水质主要为较差-极差，不宜居民直接饮用。同时，由于其埋藏浅，与地表水体联系密切，极易受到污染，不利于保护，故不宜作为应急地下水水源地。

基岩裂隙水水质一般为优良-良好，可做为饮用水直接饮用。但基岩山区多为基岩裸露，风化程度差，富水性以贫乏为主，水量富集区域仅在构造破碎带及裂隙密集带，其分布零散，同时地势陡峻，远离居民聚集地，而且开采成本较高，开采条件较差，不宜作为应急地下水源地。

冲洪积平原及与其相连的地势低洼残积层，下伏的花岗岩主要含水段风化带厚度较大，富水性中等，水量较丰富，同时也是城区居民主要聚集地，地势较平坦，交通便利，埋藏一般较深，便于开采，利于保护。虽不宜作为城市长期(正常时期)的主要供水水源类型，但却是良好的应急供水水源类型。

结合宁德主城区环境水文地质条件、地下水类型、埋藏条件，水资源量及其可利用潜力等综合分析(1)福建省第四地质大队，闽东主要城镇区应急地下水源地调查评价报告(宁德市主城区)，2016。，笔者认为，区内地下水供水目的层主要为冲洪积平原下伏的基岩裂隙水，根据冲洪积平原区分布空间以及地下水保护带设置条件，区内应急地下水源地可划分出3个应急地下水源地，即七都—六都应急地下水源地、金涵乡应急地下水源地、单石碑—福洋应急地下水源地。上述水源地不仅补给资源量及可开采资源量充足，而且目前开采量较小，水质优良，应急供水能力强，短期超强开采不易诱发严重环境地质灾害，可优先纳入应急供水水源地建设规划。

3.3 应急地下水源地特征

在宁德主城区圈定的六都—七都、金涵乡、单石碑—福洋3个应急地下水源地供水目的层主要为冲洪积平原下伏的基岩裂隙水，基岩裂隙是优质的应急供水水源，水量较丰富，水质良好，含水层埋藏较深，不易受到环境污染以及人为破坏，利于开发保护利用。宁德主城区的应急地下水源地可开采地下水总资源为8 112.72 m3/d，如万一遇到地表突发的污染事件等，能基本满足宁德主城区35万居民人均20 L/d生活饮用水应急量需求。3个应急地下水源地特征(表5)。

表5 宁德市主城区应急地下水源地特征

Table 5 Characteristics of emergency underground water sources in the main urban area of Ningde city

应急地下水源地地貌条件地下水类型地下水水化学特征地下水资源量(风化带孔隙裂隙水)(m3/d)七都—六都位于测区北部山麓地带冲洪积平原,海拔一般5～35 m①松散岩类孔隙水;②基岩裂隙水,含水段岩性主要为碎块状强风化含黑云母花岗岩为主,含水段厚度2.30～9.20 m;③构造脉状水水位埋深1.80～3.50 m,pH值为6.45～7.95,主要为弱碱性水,矿化度为67.41～108.30 mg/L,总硬度33.23～80.21 mg/L,极软水为主,水化学类型主要为HCO3-Na·Ca、HCO3-Na型水,次之HCO3·SO4-Na·Ca型水1 054.7

续表5

4 结论与建议

(1)从主城区地质条件、地下水类型、埋藏条件、富水性、地下水补给、径流、排泄条件、地下水动态特征、地下水化学特征及各含水岩组地下水资源量分别进行总结和阐述，以期为宁德市城区地下水资源的评价和开发利用提供参考。

(2)在宁德主城区根据工作区水文地质条件圈定六都—七都、金涵乡、单石碑—福洋3个应急地下水源地。

(3)宁德主城区供水目的层主要为冲洪积平原下伏的基岩裂隙水，水量较丰富，水质良好，含水层埋藏较深，不易受到污染，利于开发保护。应急地下水源地可开采资源(直接饮用)为8 112.72 m3/d，如遇到地表突发的污染事件等，满足宁德主城区2020年预测人口35万人的应急饮用水量0.42 万m3/d的需求。

本文根据“闽东主要城镇区应急地下水源地调查评价报告(宁德市主城区)”资料总结归纳编写而成，系集体劳动成果。在撰文过程中得到福建省第四地质大队陈荣魁教授级高级工程师的指导和帮助，在此深表感谢！