江蘇沭陽主城區(qū)地下水水文地質(zhì)特征分析

郭正法，汪名鵬

(江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，江蘇 淮安 223005)

沭陽主城區(qū)地處江蘇省北部，沂、沭、泗水下游，屬魯南丘陵與江淮平原過渡帶。改革開放以來，沭陽縣的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，綜合實力顯著增強。但是，隨著城市規(guī)模的不斷擴大，以城市為核心的資源消費中心和環(huán)境中心已形成，尤其是城市水資源環(huán)境變得越來越脆弱，城市水資源短缺、水環(huán)境污染等問題日益突出，并且成為進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。針對這一問題，論文開展了沭陽主城區(qū)地下水水文地質(zhì)特征分析，為相關(guān)部門有效管理地下水資源，實施地下水資源的監(jiān)測、開發(fā)利用與保護(hù)戰(zhàn)略提供地質(zhì)科學(xué)依據(jù)[1－2]。

1 研究區(qū)自然地質(zhì)環(huán)境背景

沭陽主城區(qū)地貌屬于沂、沭沖積平原，地貌類型簡單，地形平坦，地表巖性主要為粉質(zhì)黏土、粉土等;研究區(qū)水系發(fā)育，流經(jīng)沭陽主城區(qū)地表水系主要有新沂河和淮沭河，以及新沭河、老沭河、柴沂干渠、柴米河、古泊河等分支河流。

研究區(qū)地層有第四系、新近系黏土、中粗砂(局部含礫)，下伏古近系泥巖、砂巖。構(gòu)造上位于郯廬斷裂帶以東，魯蘇古隆起的東南部。區(qū)域穩(wěn)定性屬于連云港一沭陽一泗陽比較穩(wěn)定帶[3]。

2 研究區(qū)地下水類型及含水層組劃分

根據(jù)地下水含水介質(zhì)，水理性質(zhì)及水動力特征，研究區(qū)地下水劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類型。

2.1 松散巖類孔隙水

研究區(qū)地下水資源豐富，根據(jù)不同賦存及埋深條件、不同的地質(zhì)時代，松散巖類孔隙水可分為三個含水層組:第I含水層組(淺層地下水)屬潛水和微承壓水;第Ⅱ、第Ⅲ含水層組屬于深層承壓水(深層地下水)。

第Ⅰ含水層組:巖性為第四系全新統(tǒng) ～上、中更新統(tǒng)粉細(xì)砂、中粗砂與粉質(zhì)黏土，河流河堤近側(cè)、河漫灘為粉土、砂土，遠(yuǎn)離河道主要為粉質(zhì)黏土，含水層厚度2～15 m。含水層頂板埋深與含水層厚度自西向東埋深逐漸加大，最大埋深達(dá)15.80 m，一般在11 m左右，含水層結(jié)構(gòu)大部分地段具二層砂層。

第Ⅱ含水層組:巖性主要為下更新統(tǒng)沖積相中粗砂等，古河道內(nèi)砂層具多元結(jié)構(gòu)。第Ⅱ含水層組與第I含水層組間黏土層，厚度7.7～14.3 m，該段分布較穩(wěn)定，在天然狀態(tài)下，是良好的隔水層，對第I、Ⅱ含水層地下水能起較好的隔水作用。

第Ⅲ含水層組:巖性以新近系粉細(xì)砂、中粗砂、含礫中粗砂、礫砂等為主，具有上細(xì)下粗特征，且韻律多變，砂粒組成整體上比上部含水層的級配差。第Ⅱ含水層組和第Ⅲ含水層組地下水，在天然狀態(tài)下，因其間有一層較厚的隔水層(第Ⅲ含水層上部黏土層)，厚度10～20 m，最大達(dá)30多米，中部和北西部較厚，其它地段較薄，故兩者之間基本無水力聯(lián)系。

各含水層剖面示意圖見圖1。

2.2 基巖裂隙水

基巖裂隙水主要賦存于古近系、白堊系泥巖、砂巖和太古界～下元古界片麻巖中，均深埋于松散層之下，地表未出露。古近系、白堊系泥巖、砂巖和太古界 ～下元古界片麻巖裂隙發(fā)育程度一般較差，富水性弱，單井涌水量一般小于100 m3/d，開發(fā)利用價值小。

3 含水層空間分布及其水文地質(zhì)特征

3.1 第I含水層組

孔隙潛水含水層厚度變化大，新沂河、淮沭河中間灘地、自然堤近側(cè)含水層厚度較大，埋深也淺，涌水量小于10 m3/d，含水層局部近地表，受降水直接補給，水位埋深1～3 m[4]。

微承壓含水層厚度變化較大，厚度0～10 m不等，研究區(qū)中部厚，東西部薄，地下水位埋深在2.50～6.45 m，研究區(qū)東部(開發(fā)區(qū)工業(yè)園)由于近年來大量開采該含水層，地下水位埋深較大，根據(jù)勘探的資料[5]，地下水位埋深 16.18 m，標(biāo)準(zhǔn)單井涌水量100～1 000 m3/d，富水性西北部一帶大于500 m3/d，其它地段100～500 m3/d，一般以小口井民井開采居多。

圖1 研究區(qū)水文地質(zhì)剖面示意圖

3.2 第Ⅱ含水層組

該含水層組砂層發(fā)育，分布較穩(wěn)定，厚度24.0～36.8 m，古河道帶厚度較大，兩側(cè)(西北部、東北部等)薄，底板埋深多在 56.1～68.9 m 之間，靜水位埋深 20.83 ～33.18 m。含水層組富水性受古河道帶(砂層厚度、粒度)控制，古河道附近標(biāo)準(zhǔn)單井涌水量西北部一帶大于500 m3/d，其它地區(qū)一般100 ～500 m3/d。

3.3 第Ⅲ含水層組

該含水層厚度 50～60 m，底板埋深 113.0～115.6 m。上部粉細(xì)砂，下部為半膠結(jié)狀中粗砂、中細(xì)砂，局部含礫，砂層可見2～3層，厚度南部厚北部薄，富水性南部好于北部，靜水位埋深22.72～36.96 m。標(biāo)準(zhǔn)單井涌水量 100～500 m3/d。

各含水層組抽水試驗數(shù)據(jù)見表1。

4 含水層組富水性地段的劃分

根據(jù)含水層組埋深、地下水與大氣降水和地表水的聯(lián)系程度、開采條件等，將研究區(qū)地下水分為淺層地下水和深層地下水兩類。通過對研究區(qū)水文地質(zhì)鉆探與抽水試驗，同時結(jié)合含水砂層巖性、厚度、顆粒大小等宏觀特征分析地下水富水性，在一定程度上反映了研究區(qū)地下水的賦存、運移規(guī)律[5]。

4.1 淺層地下水(第 I含水層組地下水)4.1.1 富水性較好區(qū)

分布于研究區(qū)西北部淮沭河、新沂河和沭河周邊一帶，面積約40 km2，含水層巖性為中、粗砂，厚度 9.20 m，鄰近河流，水量補給較快，根據(jù)抽水試驗結(jié)果，其標(biāo)準(zhǔn)單井涌水量754.60 m3/d。

4.1.2 富水性較差區(qū)

分布于研究區(qū)東南側(cè)，面積約100 km2，含水層巖性為中、粗砂，厚度 3.60～13.60 m，實測標(biāo)準(zhǔn)單井涌水量為183.84～184.75 m3/d。值得注意的是:由于該含水層組砂層厚度發(fā)育不均勻，實際抽水降深往往不允許達(dá)到10 m的理論計算值，而一般以小口井民井開采居多。

表1 各含水層組抽水試驗情況表[5]

4.2 深層地下水(第Ⅱ、第Ⅲ含水層組地下水)

4.2.1 富水性較好區(qū)

分布于研究區(qū)西南區(qū)，大約位于二斗渠以南一帶，面積約50 km2。根據(jù)抽水試驗結(jié)果，第Ⅱ含水層組標(biāo)準(zhǔn)單井涌水量 597.77 m3/d。

4.2.2 富水性中等區(qū)

分布于研究區(qū)北側(cè)、東北側(cè)，面積約90 km2。第Ⅱ含水層實測標(biāo)準(zhǔn)單井涌水量為322.97～352.36 m3/d;第Ⅲ含水層組實測標(biāo)準(zhǔn)單井涌水量為100.0～107.20 m3/d。

淺層地下水和深層地下水富水性分區(qū)見圖2。

5 地下水補、徑、排條件及動態(tài)變化規(guī)律

研究區(qū)地下水的補給、徑流、排泄條件主要受各含水層組埋藏深度及本身發(fā)育特征所決定，其中包含地形、地貌、氣象等因素影響。

5.1 淺層地下水

淺層地下水直接接受大氣降水、地表水補給，水位動態(tài)變化受大氣降水控制，隨著降水量大小而升降，水位變化略滯后于降水變化，地下水變幅約1.50 m。研究區(qū)地表水體，如淮沭新河、新沂河和老沭河等，其水位一般均高于地下水位，淺層地下水可常年取得地表水的補給。

地下水徑流方面受地形地貌和地表水體控制，大致以老沭河為分水嶺，影響著河道兩側(cè)的地下水流向。地下水徑流方向，老沭河?xùn)|側(cè)流向東南，西側(cè)則向南流去，總體流向由北向南，如圖3。由于水力坡度很小，水平徑流緩慢。地下水的排泄方式主要以蒸發(fā)、側(cè)向徑流和人工開采等。

圖2 地下水富水性分區(qū)示意圖

5.2 深層地下水

深層地下水包含第Ⅱ含水層組和第Ⅲ含水層組地下水，在天然狀態(tài)下，兩者之間基本無水力聯(lián)系。地下水不受大氣降水的影響，主要接受區(qū)外的側(cè)向水平徑流補給，其次接受淺層水的越流補給(較微弱)。深層水徑流方向，在天然狀態(tài)下由西部流入，向東流出。由于主城區(qū)及附近地段人工開采深層水強烈，開采井多將第Ⅱ、第Ⅲ含水層組地下水混合開采，已形成第Ⅱ、第Ⅲ含水層(深層地下水)地下水水位降落漏斗，漏斗中心區(qū)域水位標(biāo)高達(dá) －22 m左右，埋深達(dá)30 m，中心達(dá)34余米，改變了地下水天然流向，漏斗區(qū)外圍四周側(cè)向徑流流向漏斗區(qū)內(nèi)，其流速也隨著降落漏斗的加深、水力坡度的變大而加快。

圖3 地下水水位等值線圖[7]

6 地下水水化學(xué)特征[5]

6.1 淺層地下水

溶解性總固體一般為401～883 mg/L，在所取樣品中僅官西大溝、垃圾填埋場附近檢測出溶解性總固體達(dá)1147～1 222 mg/L;pH值絕大部分在 6.8～7.4，屬中性水，少數(shù)取樣點達(dá)7.6?？傆捕却蠖酁?202.6 ～577.8 mg/L，最高達(dá)790.5 mg/L(以CaCO3計)，屬硬水 ～極硬水。水化學(xué)類型(舒卡列夫分類)在研究區(qū)具明顯的分帶性，西部多為HCO3—Ca·Na型或 HCO3—Na·Ca型，東部多為 HCO3·Cl—Ca·Mg 型，如圖 3。

6.2 深層地下水

溶解性總固體為264～584 mg/L;PH值絕大部分在6.9～7.37，屬中性水 ～弱堿性水;第Ⅱ含水層組總硬度 200～317 mg/L(以CaCO3計)，屬硬水 ～極硬水，第Ⅲ含水層組總硬度156～160 mg/L(以 CaCO3計)，屬微硬水;水化學(xué)類型多為 HCO3－Ca·Mg或 HCO3－Ca·Na型。

7 結(jié)語

(1)研究區(qū)地處沂沭沖積平原區(qū)，地表水系發(fā)育，為地下水主要補給來源。根據(jù)地下水的形成、賦存和水文地質(zhì)特征，區(qū)內(nèi)地下水分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水二大類。

(2)研究區(qū)松散巖類孔隙地下水分為淺層地下水(第Ⅰ含水層組)和深層地下水(第Ⅱ、第Ⅲ含水層組)。淺層地下水富水性較好地段主要分布于研究區(qū)西北部淮沭河、新沂河和沭河周邊一帶，井涌水量754.60 m3/d，其它地段屬于富水性較差區(qū)，單井涌水量 183.84～184.75 m3/d，局部水質(zhì)較差，易受污染。深層地下水水富水性好地段分布于工作區(qū)西南區(qū)，二斗渠以南一帶，含水層厚度較大，單井涌水量597.77 m3/d，其它地段屬于富水性中等，單井涌水量 422.97～459.56 m3/d，水質(zhì)良好。

(3)研究區(qū)孔隙潛水及微承壓水埋藏淺，易受環(huán)境污染，區(qū)域性供水意義不大;第Ⅱ、第Ⅲ含水巖組地下水水量較大，水質(zhì)較好，是良好的潛在供水水源，應(yīng)加強統(tǒng)一管理和保護(hù)，避免誘發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害。

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