城区供水水源地水文地质条件调查研究

徐凯,姬红旗，罗春雷，杨莲芝，汪国佩

（1.封丘县大功辛庄灌区事务中心，河南 封丘 453300；2.商丘市水利施工总队，河南 商丘476000；3.新蔡县河坞水电站，河南 新蔡 463500;4.商丘市睢阳区水利局，河南 商丘 476000；5.新乡市大功引黄工程管理处，河南 新乡 453300）

1 区域水文地质条件

1.1 地下水类型

域内地下水按含水介质空隙特征可以划分为：基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和松散岩类空隙水四类。按水力特征可以划分为：上层滞水、潜水和承压水三类。按照水文地质结构特征可划分为：冲积沙砾石层与基岩风化带双层结构孔隙裂隙潜水、基岩风化带单层结构裂隙潜水、坡洪积黄土与基岩风化带双层结构裂隙孔隙潜水、坡洪积黄土裂隙孔隙上层滞水、新近纪泥岩下伏基岩风化带单层结构裂隙承压水。

1.2 水文地质特征

1.2.1 基岩裂隙水

①块状岩类裂隙水。块状岩类裂隙水赋存于变质岩类和侵入岩类的脉状、网状裂隙内，其组成岩体有太古界太华群的斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩，各时代侵入花岗岩及新生界新近系的安山岩、玄武岩等，泉水流量Q≤1.0l/s，地下径流模数M≤6.0l/（s·km2），矿化度小于等于0.50 g/L。地下水主要接受大气降水补给，径流途径短，水交替迅速，以泉的形式排泄。②层状岩类裂隙水。层状岩类裂隙水赋存于多层状脆性岩裂隙内，其组成岩体有中元古界熊耳群流纹岩、安山岩、玄武岩、凝灰岩，中元古界汝阳群和上元古界洛峪群的石英砂岩，寒武系下统的砂岩、页岩，新生界古近系的砂岩、页岩、砂砾岩等，泉水流量Q≤1.0 l/s，地下径流模数M≤3.0 l/s·km2，地下水位埋深d＞7 m。地下水主要接受大气降水补给，径流途径短，水交替迅速，以泉的形式排泄。

1.2.2 碎屑岩类孔隙裂隙水

分布在县境中部地区，面积262.82 km2，占全县总面积的19.80%，含水岩层主要为中元古界、二叠系、白垩系、古近系的砂岩、砾岩、页岩、泥岩，富水特征主要取决于岩石的胶结程度和裂隙发育程度。

1.2.3 碳酸盐岩类裂隙岩溶水

呈块状分布在调查区中部，面积45.19 km2，占全县总面积的3.40%，含水岩层主要为寒武系灰岩、泥质灰岩、白云岩等，地下岩溶水的补给、径流、排泄及发育规律，以及富水性具有明显的水平分带特征，近背斜轴部地区为补给区，远离轴部地区为径流区，并在径流区形成地下水饱和带，构成完整的单斜蓄水构造。

1.2.4 松散岩类空隙水

分布在汝河及其支流两岸、山前倾斜平原地带，面积258.42 km2。含水层岩性为新近系洛阳组砂砾岩、砂质泥岩、泥灰岩，第四系中更新统亚黏土及砾石层，上更新统黄土状粉土、亚黏土，全新统的粉土、砾石层等。

2 工作区水文地质条件

2.1 含水岩组及富水性分区

2.1.1 含水岩组

2.1.1.1 松散岩类空隙潜水含水岩组

分布在工作区内汝河漫滩、一级阶地及山前坡洪积扇地段，含水岩层岩性由第四纪粉土及砂卵石组成，埋深一级阶地前缘2～3 m，后缘6～8 m；漫滩裸露；地下水位埋深2～5 m，所含地下水为潜水。含水岩组岩性：一级阶地上部为粉土，结构疏松，孔隙大；下部为砂卵石层，砂卵石颗粒较大，分选性好；厚度4～6 m。汝河漫滩地段为砂卵石，颗粒粗大，粒径一般20～30 cm，大者大于0.50 m；分选、磨圆较差，局部地段含泥质较多，厚度3～7 m。抽水试验资料统计：单井涌水量Q＞1 000 m3/d，含水层渗透系数15～35 m/d，重力给水度0.20。两地貌单元的砂卵石层均呈单层，相互间连通较好。

2.1.1.2 碎屑岩类孔隙、裂隙水

含水层岩性以古近系砂砾岩为主，少量的石炭系砂岩和中元古界上部汝阳群和洛峪群石英砂岩和砾岩。中元古界上部汝阳群和洛峪群岩性为一套灰黄、灰白、紫红色中厚层中粗粒石英砂岩、石英岩及灰绿色砂岩，部分呈轻微变质，底部有砾岩；个别地方顶部有淡红色白云质灰岩和泥岩。石炭系岩性上部为灰质页岩夹薄层灰岩，中部为黄灰色砂岩、页岩夹灰岩；下部为灰黄、紫红、青灰色铝土岩及黄铁矿层。

2.1.1.3 碳酸盐岩溶裂隙水

分布在工作区东南部低山丘陵区，含水层岩性为寒武系灰岩。地下水位埋深大于10 m，所含地下水为微承压水-承压水。岩性为紫红色、淡黄色含云母砂质页岩夹粉砂岩，厚层灰岩，局部相变为砂质页岩与灰岩互导层，从上至下灰岩变薄。厚22～150 m。灰岩由于受构造影响，产生裂隙，裂隙中储存的地下水不断对灰岩进行溶蚀，产生岩溶。裂隙、岩溶共同构成灰岩的储水空间。由于裂隙及岩溶分布的不均匀，储存的地下水在埋深、水量等方面亦变化较大，地下水在大部分地段有承压水。工作调查中，没有发现地下水的露头，由于其出露面积有限，故将其归并为弱富水地段。

2.1.2 富水性

①富水区。分布于工作区中东部，主要包括汝河漫滩的大部分地段及北部一级阶地前缘的一部分地带，均为砂卵石潜水含水岩组，厚4～6 m。②中等富水区。分布于汝河漫滩西部及南部一级阶地东段，亦为砂卵石潜水含水岩组，但其厚度较富水区较小，且有变化，接受降水及河水补给能力亦减小。③弱富水区。主要是低山丘陵区，含水岩组以古近系砂砾岩为主，少量的石炭系砂岩和中元古界上部汝阳群和洛峪群石英砂岩和砾岩。

2.2 地下水的补给、径流、排泄条件

松散岩类孔隙含水岩组岩性以砂卵石为主，空隙多且大，大部分地段直接裸露地表，地下水的补给主要是大气降水、侧向径流、汛期的河水渗漏，在开采条件下，非汛期还可获得河水的侧向补给；另外，在阶地区，农灌引水渠的渗漏和农灌回渗也是其重要的补给来源。总的来说，漫滩区以大气降水及汛期河水补给为主，阶地区以大气降水、农田回渗为主。由于砂卵石层孔隙大、渗透性好，地下水径流途径通畅，径流速度大；从地下水等水位线图上可以看出，其径流方向与地面坡降相一致，顺势而下，总的方向是由西向东。地下水的排泄以向汝河河床径流排泄为主，其次为开采和蒸发，蒸发主要发生在漫滩潜水位埋深小的地带；开采多集中于县城及附近地段。通过工作调查，区内已基本实现自来水供水的全覆盖，没有单位的自备井开采。由等水位线图上看出，在非汛期，区内地下水均向河床排泄，河床亦成为地下水排泄的主要通道，由于其排泄流线长，不间断，排泄量相当可观。

2.3 地下水位动态变化

根据收集到的资料分析，区内地下水位整体处于连续下降状态，其中自来水公司生产井自1993 年以来，地下水下降0.70～2.50 m，年降幅0.07～0.15 m，单位自备井总体下降1.00～1.50 m，年变幅0.10～0.12 m；农业开采采井总体下降1.00～1.50 m，年变幅0.l0 m。

2.4 地下水与河水的关系

①自然条件下的河水与地下水的补排分析。自然条件下，汝河两岸地下水位高于河水位，河水排泄地下水。②水面工程蓄水后汝河水与地下水的补排分析。目前汝河已建成3 级水面工程，在水面工程分布区段，由于河水位抬高，汝河水补给地下水。水面工程的建设将增长河水补给地下水的地段，增强河水补给地下水的能力。③开采条件下的河水与地下水的补排分析。当开采井距离河床较远或零星分布时，河水与地下水的补排关系维持天然的状态不会变化，当开采井距离河床较近且多井集中连续开采时，引起开采地段的地下水水位下降，当水位下降至低于河床水位时，河水就会对开采地段的地下水产生补给。

2.5 地下水的开采

①县城供水水源地的集中开采。目前，水源地共有开采井6眼，日平均开采量501.08 万m3/d。②农灌开采。工作区内的生活用水（含城区及农村）全部来自自来水公司，但在一些农村，还有农灌井的开采。根据有关部门提供的资料及本次调查，详查区共有地下水开采井约20眼，灌溉面积约500 hm2，按每年平均灌溉5次，每次50 m3计，每年总开采量937.50万m3。

3 结语

综上所述，调查区内的地下水分松散岩类空隙潜水、碎屑岩类孔隙裂隙半承压水和碳酸岩类岩溶裂隙承压水三类。松散岩类空隙水含水岩层岩性为第四纪粉土及砂卵石，碎屑岩类孔隙裂隙水含水层岩性以古近系砂砾岩为主，碳酸岩类岩溶裂隙水含水层岩性为寒武系灰岩。松散岩类空隙水的主要补给有降水入渗、侧向径流、渠渗、农灌回渗以及开采期间的河流侧渗；碎屑岩类孔隙裂隙水和碳酸岩类岩溶裂隙水的主要补给有降水入渗、侧向径流。松散岩类空隙水水量丰富，为区内的主要开采地段。水源的开采量保障程度差，水质亦逐渐变差，若干年以后，供水安全将无法保障，从保证县城供水安全的角度出发，必须未雨绸缪，尽快寻找新的替代水源。