武安市岩溶地下水资源评价

袁冰

（河北昕佳工程勘查设计有限公司，河北 石家庄 050000）

1 自然地理

1.1 地形地貌

武安市隶属于河北省邯郸市，地处晋、冀、鲁、豫四省交界地带，总面积1 806 km2。全市境内地形起伏、四面环山、中间低洼，但总体地势西高东低。境内被三河（南洺河、北洺河、马会河），五川（门道川、常社川、白云川、馆陶川、石门川）及80 多处沟壑所切割，地形复杂，主要地貌类型分为中低山区（占总面积的30%）、丘陵区（占总面积的45%）及山间盆地（占总面积的25%）。

1.2 气象水文

武安市属大陆性季风气候区，夏季炎热，冬季寒冷。多年平均降水量536.58 mm，多年平均蒸发量1 851.7 mm。

2 区域水文地质条件

2.1 区域地下水系统

武安市全境总面积1 806 km2，区域上主要跨属邯邢地区百泉泉域及峰峰黑龙洞泉域两大岩溶地下水系统，在西南部，长亭、姚家峧以西的小部分区域属于涉县东风湖泉域。区域地下水系统示意图如图1 所示。

图1 区域地下水系统示意图

2.1.1 峰峰黑龙洞泉域

该泉域总面积2 680 km2，其中碳酸盐岩裸露区面积1 295.7 km2，天然补给量11.63 m3/s 左右。武安市南部位于峰峰黑龙洞泉域中上游，属于泉域的补给-径流区，面积约915.07 km2。

2.1.2 百泉泉域

百泉泉域总面积4 044 km2，其中西部古老岩层（赞皇岩群、甘陶河群与长城系）分布面积2 205.4 km2，中部裸露灰岩（寒武系、奥陶系）面积378.6 km2，东部第四系及煤系地层覆盖面积1 460 km2。武安市北部位于百泉泉域上游，属于泉域的补给区，面积约858.42 km2。

2.1.3 东风湖泉域

武安市西南部涉县—长亭断裂及地表分水岭以西部分属于该泉域，面积约为33.57 km2。

2.2 区域地下水类型

根据武安市地下水含水岩性的不同，可划分为变质岩裂隙水、碳酸盐岩岩溶裂隙水、石炭-二叠系薄层灰岩和砂岩裂隙水、岩浆岩裂隙水、第四系孔隙水五种类型。其中碳酸盐岩岩溶裂隙水是本区主要的地下水类型，也是武安市地下水开发利用的主要对象。

3 地下水资源量评价方法

长期以来，碳酸盐岩岩溶裂隙水一直是武安市工农业生产与生活的重要水源，全市境内工矿企业、工农业生产和生活用水开采（排水）点众多，对地下水流场及水位动态的影响明显，地下水排泄的主要途径为人工开采。本次地下水资源评价以地下水均衡方法为基础，通过统计地下水开采量，采用排泄量法计算地下水资源量[1]。

3.1 均衡期

根据收集和统计资料的完整性和精确度，选用2016-01—2020-08 作为均衡计算期。

3.2 均衡方程

统计均衡期内碳酸盐岩岩溶裂隙水的实际开采量和水位动态资料，排泄量与地下水储变量之和为均衡期内地下水资源，侧向径流排泄量采用断面流量法计算，即：

式（1）～（3）中：Q补为均衡期地下水补给量；Q排为均衡期地下水排泄量；ΔQ储为均衡期地下水储变量，增加为正值，减小为负值；Q采为均衡期地下水实际开采量；Q侧为均衡期地下水侧向径流排泄量；Q蒸发为均衡期地下水蒸发量（由于地下水位埋藏深，此项可忽略不计）；μ为给水度；V为静储量变化体积，m3；K为含水层渗透系数，m/d；I为水力梯度；B为计算断面宽度，m；M为含水层厚度，m。

3.3 评价分区

为便于对地下水资源量评价计算，在一级水文地质单元的基础上根据地下水含水介质以及补给、径流、排泄条件并兼顾行政区划的特点，将全市划分为9 个亚区。其中属峰峰黑龙洞泉域范围分为4 个亚区，分别为I-1～I-4 区；属百泉泉域范围分为3 个亚区，分别为Ⅱ-1～Ⅱ-3 区；属东风湖泉域范围分为2 个亚区，分别为Ⅲ-1 和Ⅲ-2 区，如图2 所示。

图2 地下水资源量计算分区图

4 地下水资源量计算

I-4、Ⅱ-3、Ⅲ-1 和Ⅲ-2 区地层岩性主要为前寒武系变质岩类，无岩溶地下水分布[2]。其他各分区计算过程如下。

4.1 I-1 区

该区属黑龙洞泉域上游补给区，面积187.18 km2。近年来，该区岩溶地下水开采量较大，形成一个相对独立的地下水单元。边界条件如下：①北部和东部以南北两大泉域边界为界。②西部边界。以南丛井、龙雾—活水断层为界。南丛井、龙雾—活水断层断距在200～400 m，西盘下降，东盘抬升，使寒武系下统紫色页岩、钙质泥岩与奥陶系中统石灰岩对接。寒武系下统的紫色页岩与钙质泥岩为良好的隔水层，使东西两侧奥陶系石灰岩地下水失去联系。③西南部边界。随着区域岩溶地下水流场的变化，沿固镇岩体北侧向东，经峰店、顺义一带，已形成地下分水岭，为该单元的西南部边界。

4.1.1 地下水开采量（Q采）

该区工矿企业较多，均衡期内地下水位呈小幅下降趋势。根据统计，均衡期内岩溶水开采总量为10 203.31 m3，如表1 所示。

表1 I-1 区岩溶水开采量统计表

4.1.2 侧向径流排泄量（Q侧）

该区为一相对独立的水文地质单元，与周边系统地下水水力联系小，侧向径流排泄量可忽略不计。

4.1.3 地下水静储量（ΔQ储）

均衡期内静储量体积减少90 837.14 万m3，取给水度μ=0.002 1，地下储变量ΔQ储=-190.76 万m3。

综上，计算得I-1 区均衡期内岩溶地下水补给量为10 012.55 万m3。

4.2 I-2 区

该区位于武安市西南部，边界条件如下：①北部和东北部边界。北部以南丛井、龙雾—活水断层位置地表分水岭和柳家河村至杏花村地表分水岭为界；东北部边界为沿着固镇岩体北侧向东，经峰店、顺义一带形成的地下分水岭至磁山岩体。②西部边界。西部以地层界限为界，西侧山区地层主要为寒武系，富水性、透水性弱。③南部和西南部边界。以地表分水岭为界。

4.2.1 地下水开采量（Q采）

该区主要为2672水源地及西北部工业厂区抽取地下水，在下游2672 水源地一带形成降落漏斗。均衡期内地下水总开采量为14 272.51 万m3，如表2 所示。

表2 I-2 区岩溶水开采量统计表

4.2.2 侧向径流排泄量（Q侧）

侧向径流排泄主要通过南部杨二庄—崔炉口以地下水径流的形式向区外排泄，径流量采用断面流量法计算，K取值22.69 m/d；I根据地下水流场，计算得0.001 5；B经测量为2 300 m；M平均厚度为320 m。经计算，地下水侧向径流排泄量为4 269.85 万m3。

4.2.3 地下水静储量（ΔQ储）

均衡期内静储量体积增加454 613.84 万m3，给水度取值μ=0.001 5，地下储变量ΔQ储=681.92 万m3。

综上，计算得I-2 区均衡期内岩溶地下水补给量为19 224.28 万m3。

4.3 I-3 区

该区位于鼓山以东，边界条件如下：北部以紫山岩体为隔水边界；南部边界为地下分水岭；西部边界以鼓山断层为隔水边界；东部边界以胡峪断层等一系列断层为界，为隔水边界。

4.3.1 地下水开采量（Q采）

该区岩溶地下水排泄主要为南鼓山水源地及周边村镇开采，形成以南鼓山水源地为中心的降落漏斗，均衡期内地下水位略呈有下降。

均衡期地下水总开采量为9 876.24 万m3，如表3所示。

表3 I-3 区岩溶水开采量统计表

4.3.2 侧向径流排泄量（Q侧）

侧向径流排泄主要通过武安市南部行政边界以地下水径流的形式向区外排泄，径流量采用断面流量法计算，K取值25.0 m/d；I根据地下水流场，计算得0.001 2；B经测量为2 200 m；M平均厚度为210 m。经计算，地下水侧向径流排泄量为2 362.51 万m3。

4.3.3 地下水静储量（ΔQ储）

均衡期内静储量体积减少91 255.51 万m3，取给水度μ=0.004，地下储变量ΔQ储=-365.02 万m3。综上，计算得I-3 区均衡期内岩溶地下水补给量为11 873.73 万m3。

4.4 Ⅱ-1 区

该区位于武安市北部，边界条件如下：南部以北洺河地下水分水岭为界；西部以寒武系下统相对隔水层为边界；东部以武安盆地西缘上泉—矿山断裂束为界，其多为高角度正断层，最大断距超过200 m，东盘下降，灰岩地层埋深超过600 m，深部岩溶裂隙不发育，与西部水力联系弱；北部以武安市行政区划为边界。

4.4.1 地下水开采量（Q采）

该区位于百泉泉域上游补给区，天然状态下，岩溶水自西向东、东北向邢台百泉排泄。20 世纪70 年代以来，随着工农业发展及矿山开采排水，在泉域内由南至北已形成北洺河铁矿、云驾岭铁矿、王窑铁矿等数个大小不一的地下水降落漏斗。地下水接受补给后向东流动至矿山一带，几乎全部被各矿山排水截流，向北方向基本无地下水排泄出市境。

本区的地下水开采方式主要为矿山排水、工农业灌溉和生活用水，均衡期内地下水位略呈下降趋势。均衡期内岩溶地下水总开采量为11 155.93 万m3，如表4 所示。

表4 Ⅱ-1 区岩溶水开采量统计表

4.4.2 侧向径流排泄量（Q侧）

根据现状条件下地下水开采以及流场特征，该区地下水侧向径流排泄量很小，可忽略。

4.4.3 地下水静储量（ΔQ储）

均衡期内静储量体积减少59 509.87 万m3，取给水度μ=0.002 9，地下储变量ΔQ储=-172.58 万m3。

综上，计算得Ⅱ-1 区均衡期内岩溶地下水补给量为10 983.35 万m3。

4.5 Ⅱ-2 区

该区位于武安盆地内，西部以磁山岩体和郭二庄—玉泉岭断层为界，南部以南洺河断层为界，东部以鼓山断层为界，北部至大贺庄—下白石一带，形成相对独立的小单元。

4.5.1 地下水开采量（Q采）

该区形成以南洺河、万年矿为中心的降落漏斗，均衡期内地下水位呈下降趋势。均衡期内岩溶地下水总开采量为7 165.95 万m3，如表5 所示。

表5 Ⅱ-2 区岩溶水开采量统计表

4.5.2 侧向径流排泄量（Q侧）

该区为一相对独立的水文地质单元，与周边地下水水力联系小，基本无侧向径流。

4.5.3 地下水静储量（ΔQ储）

均衡期内静储量体积减少96 840.28 万m3，取给水度μ=0.003 6，地下储变量ΔQ储=-348.63 万m3。综上，计算得Ⅱ-2 区均衡期内岩溶地下水补给量为6 817.32 万m3。

4.6 小结

对上述计算结果进行汇总，得出武安市均衡期内岩溶地下水总补给量为58 911.23 万m3，年均补给量为12 614.84 万m3，如表6 所示。

表6 均衡期地下水补给量汇总

5 结论

武安市全境总面积1 806 km2，区域上主要跨属邯邢地区百泉泉域及峰峰黑龙洞泉域两大岩溶地下水系统，在西南部，长亭、姚家峧以西的小部分区域属于涉县东风湖泉域。地下水类型分为碳酸盐岩岩溶裂隙水、碎屑岩裂隙水、岩浆岩裂隙水、第四系孔隙水和变质岩裂隙水。其中，碳酸盐岩岩溶裂隙水为主要的开发利用对象。采用排泄量法计算得出武安市岩溶地下水年均补给量为12 614.84 万m3。