某城區(qū)及周邊應(yīng)急水源地地下水分布特征與分析

林 棟

(廣東省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)，廣東 梅州 514089)

梅州市是山區(qū)市，但人口密集，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2010年11月1日零時(shí)梅州全市常住人口為424.013 9萬(wàn)人，其中市轄區(qū)的梅江區(qū)38萬(wàn)人、梅縣區(qū)55萬(wàn)人，建立城市后備應(yīng)急水源地刻不容緩。應(yīng)急水源地是當(dāng)今城市應(yīng)急緊急啟用的地下水供水水源地，是緊急狀況下不可缺少的民生保障工程，尋找應(yīng)急水源地具有非常重要的意義。尋找應(yīng)急水源地的思路和方法不同于平原地區(qū)、沿海地區(qū)，需根據(jù)山區(qū)市的特殊環(huán)境尋找應(yīng)急水源地。前人地質(zhì)研究程度相對(duì)較低，區(qū)域地質(zhì)和水文地質(zhì)工作較少，但較多大比例尺的含礦帶、礦區(qū)和礦山調(diào)查工作，積累了一定的基礎(chǔ)地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等資料。2011年廣東省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)向省財(cái)政立項(xiàng)獲批，經(jīng)過(guò)4年時(shí)間的野外調(diào)查，結(jié)合鉆探、物探、抽水試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)觀測(cè)、樣品采集及綜合分析，2015年5月，完成了《廣東省梅州市(梅州城區(qū)及周邊)應(yīng)急水源地調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告》，為梅州城區(qū)及周邊應(yīng)急用水提供了有力保障。

1 應(yīng)急水源地具備的條件

應(yīng)急水源地是指因突發(fā)事件或遭遇極端氣候條件下造成的嚴(yán)重缺水時(shí)期，可緊急啟用的地下水供水水源地。地表水極易受到突發(fā)事件影響，短時(shí)間即可造成水體污染；地下水水源地由于含水層的滲透和過(guò)濾作用，突發(fā)環(huán)境事件導(dǎo)致地下水污染的時(shí)間較慢、影響相對(duì)滯后。地質(zhì)系統(tǒng)的研究范圍是地下水，因此尋找地下水作為應(yīng)急水源地。地下水作為城市應(yīng)急和儲(chǔ)備水源，在發(fā)生突發(fā)性事故(如有毒有害化學(xué)物資泄漏)、恐怖活動(dòng)、戰(zhàn)爭(zhēng)(化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)、細(xì)菌戰(zhàn)爭(zhēng))或地表水出現(xiàn)大范圍污染的情況下投入使用。應(yīng)急供水水源地具備以下幾個(gè)條件：

(1)應(yīng)急水源地地下水的埋藏、分布、水量和水質(zhì)必須經(jīng)勘查探明，并有區(qū)內(nèi)地下水長(zhǎng)期開(kāi)采資料為依據(jù)，開(kāi)采含水層分布穩(wěn)定，儲(chǔ)有豐富的地下水資源，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

(2)地下水質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)Ⅲ類、《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)的水質(zhì)要求，若地下水有不同程度的天然異常，可通過(guò)適當(dāng)?shù)乃幚沓?，使之能達(dá)到要求。

(3)開(kāi)采含水層(段)上的隔水層要有足夠的厚度，隔水防污地質(zhì)條件優(yōu)良。

(4)應(yīng)急水源地靠近供水區(qū)域，適合集中開(kāi)采。

2 地下水類型及尋找應(yīng)急水源地思路

2.1 地下水類型

根據(jù)梅州城區(qū)及周邊調(diào)查區(qū)(以下簡(jiǎn)稱調(diào)查區(qū))地下水形成的自然條件、賦存特征、運(yùn)移規(guī)律及巖性的差異，地下水類型分為：松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水三大類型。其中基巖裂隙水根據(jù)巖組特征和裂隙差異分為紅層裂隙水、層狀巖類裂隙水和塊狀巖類裂隙水3個(gè)亞類。

2.2 尋找應(yīng)急水源地的思路和方法

梅州市有自己獨(dú)特的自然環(huán)境，尋找應(yīng)急水源地的思路和方法不同于平原地區(qū)、沿海地區(qū)，需根據(jù)山區(qū)市的特殊環(huán)境尋找應(yīng)急水源地。調(diào)查發(fā)現(xiàn)松散巖類孔隙水富水性貧乏，局部中等，基巖裂隙水，富水性貧乏～中等[1]，以貧乏居多、局部中等，因此，作為應(yīng)急水源地，松散巖類孔隙水、基巖裂隙水供水意義不大。一提起巖溶，大家立即會(huì)聯(lián)想到地面塌陷，的確需要慎重，調(diào)查區(qū)巖溶面積雖不大，但多分布在人口集中的盆地中，且水量較豐富，富水性中等～豐富，極少數(shù)為貧乏，在確保適度有序安全的情況下，碳酸鹽巖類裂隙溶洞水比基巖裂隙水更有集中供水的意義。針對(duì)梅州城區(qū)及周邊礦山較多的特點(diǎn)，存在較多廢棄的礦井，礦井內(nèi)貯存著地下水體，且水量豐富，只要水質(zhì)達(dá)標(biāo)也具有集中供水的意義。

2.3 巖溶水的賦存、分布和特征

巖溶水的賦存和分布受巖性、構(gòu)造、地貌及水動(dòng)力條件等因素的控制。它主要賦存于早二疊世棲霞組和中晚石炭世壺天群碳酸鹽巖類中，分布較零散。主要分布在葵崗、南口、城東、丙村、建新、石扇等盆(谷)地，總面積45 km2(含上覆第四系面積)，占調(diào)查區(qū)總面積的9%。調(diào)查區(qū)巖溶出露情況有裸露型、覆蓋型、埋藏型，以覆蓋型巖溶水為多，含水巖組為棲霞組灰?guī)r和壺天群灰?guī)r。第四系覆蓋層厚6.05～31.00 m，巖溶發(fā)育深度11.30～93.50 m。在巖溶地區(qū)集中布置鉆孔，共施工15個(gè)鉆孔，只有2個(gè)鉆孔涌水量小于100 m3/d而未建成應(yīng)急備用井，其余鉆孔出水量較可觀。成井鉆孔中，最大單井涌水量達(dá)2 018.698 m3/d，最小單井涌水量125.367 m3/d。調(diào)查巖溶泉點(diǎn)15個(gè)，最大流量55.040 L/s，最小泉流量0.199 L/s。在巖溶區(qū)，調(diào)查地下開(kāi)采礦山23個(gè)，礦井52個(gè)。根據(jù)國(guó)家地質(zhì)總局《綜合水文地質(zhì)圖編圖方法與圖例》(試行)[2]中的劃分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合調(diào)查區(qū)實(shí)際情況，巖溶水富水性按鉆孔單井涌水量和泉流量可分為豐富、中等、貧乏3個(gè)等級(jí)：?jiǎn)尉克看笥? 000 m3/d或泉流量大于100L/s為豐富，單井涌水量100～1 000 m3/d或泉流量10～100 L/s為中等，單井涌水量小于100 m3/d或泉流量小于10 L/s為貧乏。

3 應(yīng)急水源地的分布

根據(jù)應(yīng)急水源地具備的條件、尋找應(yīng)急水源地的思路和方法，通過(guò)調(diào)查研究，在梅州城區(qū)及周邊應(yīng)急水源地調(diào)查區(qū)(面積522 km2)內(nèi)，圈定了6處地下水應(yīng)急水源地，分別為：南口盆地、葵崗盆地、溝湖覆蓋型巖溶區(qū)、石扇盆地、建新盆地和汾水?dāng)嗔褞В鶎賻r溶水。其中南口盆地、溝湖覆蓋型巖溶區(qū)、石扇盆地，是以覆蓋型碳酸鹽巖類地下水為主的水源地；葵崗盆地、建新盆地，是以裸露型碳酸鹽巖類地下水為主的水源地；汾水?dāng)嗔褞?，是位于裸露型碳酸鹽巖中的構(gòu)造水為主的水源地。6處地下水現(xiàn)已有供水工程的供水能力為3.662 6萬(wàn) m3/d，充分開(kāi)發(fā)利用后的可供水量為7.112萬(wàn) m3/d，地下水水源地級(jí)別為大型。建成應(yīng)急備用井15眼(施工建成13眼，利用廢棄礦井建成2眼)，總涌水量為7 707 m3/d(5 m降深、203 mm口徑的單井涌水量總和)。利用廢棄礦井作為應(yīng)急水源地，是梅州山區(qū)應(yīng)急水源地的最大特色，經(jīng)初步估算，儲(chǔ)存量達(dá)百萬(wàn)立方以上，水質(zhì)總體良好，可作為應(yīng)急供水的水源。總體情況見(jiàn)表1。

表1 梅州市城區(qū)及周邊應(yīng)急水源地供水水文地質(zhì)條件

應(yīng)急情況下可投入的井?dāng)?shù)包括兩部分：應(yīng)急備用井、可有償臨時(shí)征用，總出水量為應(yīng)急備用井+可有償臨時(shí)征用。其中可有償臨時(shí)征用包括：調(diào)查機(jī)井(眼)、廢棄礦井(眼)、正在地下開(kāi)采的礦山(個(gè))、調(diào)查泉(眼)。

4 應(yīng)急供水水源地的地下水環(huán)境質(zhì)量特征

4.1 應(yīng)急供水水源地分布特征

松散巖類孔隙水主要分布在梅州城區(qū)梅江一級(jí)階地、丙村圩鎮(zhèn)梅江一級(jí)階地、南口盆地和石扇盆地中央低洼地帶第四紀(jì)松散巖層中，總面積89.33 km2，富水性貧乏～中等，允許開(kāi)采量為0.742萬(wàn) m3/d。因其水量小且位于人口密集的城區(qū)或圩鎮(zhèn)，不具備集中開(kāi)采的潛力，只作為當(dāng)?shù)胤稚⑹叫∫?guī)模開(kāi)采利用。

基巖裂隙水分布于廣大山區(qū)，調(diào)查區(qū)大面積分布，總面積384.54 km2，富水性貧乏～中等，允許開(kāi)采量為16.326萬(wàn) m3/d。雖然其允許開(kāi)采量較大，但調(diào)查區(qū)未發(fā)現(xiàn)其地下水富集地帶，且多處在偏僻深山，難于開(kāi)發(fā)利用，未將其圈入地下水應(yīng)急供水水源地范疇。

碳酸鹽巖類裂隙溶洞水(巖溶水)，主要分布在P1q和C2+3ht灰?guī)r中，該類地下水有以下特征：灰?guī)r分布面積0.15～12.26 km2，層厚110～674 m，具有一定規(guī)模的富水儲(chǔ)水空間；灰?guī)r地層均處在地勢(shì)低洼地段，且四周群山環(huán)繞，匯水面積2.20～66.09 km2，能接受較大的基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給；灰?guī)r地層巖溶發(fā)育，從施工成井的13個(gè)鉆孔統(tǒng)計(jì)，線巖溶率達(dá)到8.99%，具有良好的導(dǎo)水、儲(chǔ)水能力；灰?guī)r地層分布均處在村鎮(zhèn)，且距離梅州城區(qū)較近，有較好的供水基礎(chǔ)設(shè)施。

結(jié)合以上各種地下水的特征，圈定了6處地下水應(yīng)急供水水源地，5處為巖溶水，1處為位于裸露型碳酸鹽巖中的汾水?dāng)嗔褞?gòu)造裂隙水，具有埋藏較淺，富水性中等～豐富，補(bǔ)給水源充足，水質(zhì)較好，含水層上覆蓋層較厚，多為沖洪積層黏土和粉質(zhì)黏土，防污染水文地質(zhì)條件良好。總體上環(huán)境水文地質(zhì)條件良好，具備集中供水水源地的基本要求。地下水環(huán)境質(zhì)量綜合分區(qū)見(jiàn)圖1。

圖1 地下水環(huán)境質(zhì)量綜合分區(qū)圖

4.2 地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，根據(jù)水化學(xué)特點(diǎn)和資料多寡，選擇25項(xiàng)既有標(biāo)準(zhǔn)可依又對(duì)人體健康關(guān)系密切的指標(biāo)參加評(píng)價(jià)[3]，評(píng)價(jià)項(xiàng)目見(jiàn)表2。評(píng)價(jià)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)[4]進(jìn)行。

地下水質(zhì)量級(jí)別劃分表按《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)給出的表，根據(jù)綜合評(píng)價(jià)分值F值，如表2規(guī)定F范圍值方法劃分地下水質(zhì)量級(jí)別。

根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)的評(píng)價(jià)方法，將地下水按質(zhì)量劃分為5類：Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類(表2)。按上述方法及標(biāo)準(zhǔn)對(duì)區(qū)內(nèi)地下水進(jìn)行單項(xiàng)評(píng)價(jià)和綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)果列于表2及表3。

表2 地下水質(zhì)量級(jí)別與地下水環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)成果

表3 地下水環(huán)境質(zhì)量單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)成果統(tǒng)計(jì)

根據(jù)在枯水期和豐水期釆取的水樣分析結(jié)果，應(yīng)急水源地在枯水期、豐水期水質(zhì)除了總Fe、NH4+、NO3-、NO2-和pH指標(biāo)變化稍微大一點(diǎn)外，其余的各項(xiàng)指標(biāo)變化不大，基本穩(wěn)定。

圈定的6處地下水應(yīng)急水源地片區(qū)水質(zhì)類型，汾水?dāng)嗔褞棰纛?，其余片區(qū)均為Ⅱ類。汾水?dāng)嗔褞|(zhì)中砷、錳、鋅含量普遍較高，并存在多處超標(biāo)現(xiàn)象；其余片區(qū)則為pH值、氨氮、鐵、錳、鋁等存在個(gè)別超標(biāo)現(xiàn)象，總體水質(zhì)良好。

地下水質(zhì)量?jī)?yōu)良的Ⅰ類水占28.57%、良好的Ⅱ類水占22.86%、較好的Ⅲ類水占0%、較差的Ⅳ類水占47.62%、極差的Ⅴ類水占0.95%。導(dǎo)致大面積出現(xiàn)Ⅳ類水的主要原因?yàn)榇罅克畼觩H值小于6.5的界限值，因pH值超標(biāo)而被劃入Ⅳ類水的水樣共28組，占Ⅳ類水水樣的56%。調(diào)查分析工作區(qū)內(nèi)大量水樣pH值偏低的原因?yàn)樘烊划惓！?/p>

圈定的6處地下水水源地均在灰?guī)r地層，為保證適度有序集中應(yīng)急開(kāi)采地下水，避免惡意事件的發(fā)生，現(xiàn)針對(duì)各水源地預(yù)測(cè)的環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題及地下水開(kāi)采技術(shù)條件，進(jìn)行相應(yīng)的地下水開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)分析?？麔徟璧?、石扇盆地、建新盆地、汾水?dāng)嗔褞г缒暧械叵麻_(kāi)采的石灰石礦山，過(guò)度開(kāi)采易引發(fā)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，但目前基本都已閉坑，目前只有汾水?dāng)嗔褞н€有一家石灰石礦山在開(kāi)采。

5 結(jié)語(yǔ)

(1) 梅州城區(qū)及周邊應(yīng)急水源地地下水可開(kāi)發(fā)利用的主要含水層為中晚石炭世壺天群、早二疊世棲霞組灰?guī)r賦存的巖溶水，屬覆蓋型或裸露型碳酸鹽巖類地下水，以及裸露型碳酸鹽巖中的汾水?dāng)嗔褞?gòu)造水。

(2) 梅州城區(qū)及周邊圈定了6處地下水應(yīng)急水源地，6處地下水現(xiàn)已有供水工程的供水能力為3.662 6萬(wàn) m3/d，充分開(kāi)發(fā)利用后的可供水量為7.112萬(wàn) m3/d，地下水水源地級(jí)別為大型。建成應(yīng)急備用井15眼(施工建成13眼，利用廢棄礦井建成2眼)，總涌水量為7 707 m3/d(5 m降深、203 mm口徑的單井涌水量總和)。梅州城區(qū)及周邊地下水環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)良的Ⅰ類水占28.57%、良好的Ⅱ類水占22.86%、較好的Ⅲ類水占0%、較差的Ⅳ類水占47.62%、極差的Ⅴ類水占0.95%。圈定的6處地下水應(yīng)急水源地片區(qū)水質(zhì)類型，汾水?dāng)嗔褞棰纛?，其余片區(qū)均為Ⅱ類，總體水質(zhì)良好。

(3) 利用豐富的巖溶水作為應(yīng)急水源地，是梅州山區(qū)應(yīng)急水源地的一大特色；利用廢棄礦井作為應(yīng)急水源地，是梅州山區(qū)應(yīng)急水源地的最大特色，經(jīng)初步估算，儲(chǔ)存量達(dá)百萬(wàn)立方以上，水質(zhì)總體良好，可作為應(yīng)急供水的水源。為今后應(yīng)急水源地的開(kāi)發(fā)利用提供了借鑒作用。

(4) 由于財(cái)政經(jīng)費(fèi)，相鄰周邊沒(méi)有續(xù)作，有待下一步應(yīng)急水源地調(diào)查評(píng)價(jià)工作。