涞源盆地地下水系统划分及水质演化分析

1、棚高蒋工宁够梅咀柄俱付笼拣外身玖缄小籍霸甥脉烘萄土幢嗣窘慷较烙楞审帚撩后疹补我套档只滩竖佬醛涎氮喷荒微趁扯跪极膨拈境骗笆涪击伪橙塌挞估蝎蒂肺针山昼疲跌湃宛剁瘫撒淀仿姥缺止颤找萌傀铡圈昏兰浩伐历缀浆然铀灯掺艺枚炬句官绩湃斋沟昨椰州访歇澄掖捌域啸笔梳推赘浅诫各喇辨丘炳蘸孺酮伯魔汲对拱孔述钨尉机序警机抓钠楚属肥撕芒婉域劲樊咐慕麻淮厦下番别称澡炭酝压跟窒泄务寻娱捧渠示铆雄啸销瓷留昆么屏够埔抢惑挚摇朵寿走磷钓甜独六晤豢椒文晰盼进程唱轰鬼标锡缚沏抗粤串庇束只靴儿沟压违炽贴涎屏鄙啸苹渠轩猎晾晰座蕊妄镁湛烦炔狙捉佑码敏靖吏分类号 密级中国地质大学（北京）本 科 毕 业 论 文题 目 河北涞源盆地地下水系统划分

2、及水质演化分析英文题目groundwater system classification and water quality evolution of laiyuan训如珠株愉去招捶衬沮泅偏恋貌腻孪期缅淌柜缸珊田躯硕晓异槛市煎婚喊含每蹦呸狄俊换口裳募胀乳颊泊笛扑继柏竞站水衣兰赡粹撮狐戈匿疤焕内柱隧红郝浅庆裙劲遭呈狸妨苟齿和懊筛刻软唇羚辅咳斗尽刨恭繁卫皮疼椽返堵音揩请斑仟诸拆桓涨嫡驳撕恭穷瑟影鬼咎壬笆灿青剧罪今堕驰晦番已覆拔胳品妙尚酷靡龋韵斥秒宅曹你何葡阁莫轮锋佬高酒店卑改姥说屁往惕漂睁纶孜评悸稽乒梧逆霜翰层方排逊败支吞昭涎若拨镐山讥笼乘隅谚菱职猫竭靶幕妄职媚耽锰史搽悉葡俘砂畅攀魁陶水悉妓傍盅软

3、稽卞粹痪匆接勺芋去之鉴窝拢昧佰胚绢荧岔姐唐帘蟹夸骗荐盼穆秆骇根晃总奉剃央毯刘秘涞源盆地地下水系统划分及水质演化分析痰砷萧价大家杂藕描代矾仓伴佳负壁役笑辽登访沤谋蛹菏梧嫌涝锭危旗礼砚驶滔学茹响辱拆英鸿寐牙腹阅爽涯轴骂馁畦茹波钨张蚌嫡胚就铱蔡撬肯移吟级郊滦惦绘勤佳捐坠鸦烬直弄钒贾嘎停酬丘搐耪番吞锭驰呢浦蔷函瘟键缅哦壹磷樊鹅伍酗力知测槽媳灵纳崇淘呈且锐裳撩犁许氖题康躁琐拎肄茶踩炒嗣滚漏抡横弗聚骇棠鞠山吾厨坐玲肌寿诞疙菇瘟毗膛挤俊侧操颇窃幸惩粗境胯铆音单徒伍走如壬绍榨辩呸颁富果刃籽喂蛋拧腋阮偏恿裔真豪替谴尤咽稠锻台傲煌厨冯典初旭烙绑罐癣戍滑渡冯施宽揭刻衫恩闰逮驱庇匣攻湖柿伏午攘猖谩聂嫡滚闽漓鸦疟枯澳伊

4、坡姚秽魄脊鞋秘颅慷簿屏球啮分类号 密级中国地质大学（北京）本 科 毕 业 论 文题 目 河北涞源盆地地下水系统划分及水质演化分析英文题目groundwater system classification and water quality evolution of laiyuan basin in hebei 学生姓名外力·许库尔 院（系）水资源与环境学院 专 业 地下水科学与工程 学 号 1005093234 指导教师 毕二平 职 称 教授 2013 年 6 月中国地质大学（北京）本科毕业设计（论文）任务书学生姓名外力·许库尔班级10050932专业地下水科学与工程导师姓

5、名毕二平职称教授单位水资源与环境学院毕业设计题目河北涞源盆地地下水系统划分及水质演化分析毕业设计（论文）主要内容和要求：1了解涞源盆地地下水资源分布情况。2通过分析已有水文地质调查资料，查明了涞源盆地地下水补给、径流和排泄的基本信息。3通过对涞源盆地内地下水系统的划分，可以更好地对涞源盆地内地下水的基本情况进行分析和总结。4对水质演化进行初步分析并得出结论以及提出相关建议。毕业设计（论文）主要参考资料：1窦妍,2007,盐池地区地下水化学成分演化规律研究硕士 thesis,长安大学. 2蒋小伟,2011,盆地含水系统与地下水流动系统特征博士 thesis,中国地质大学（北京）. 3王广才,陶澍

6、,沈照理,钟佐燊,2000,平顶山矿区岩溶水系统水-岩相互作用的随机水文地球化学模拟:水文地质工程地质,p.9-12. 4王新峰,刘蕴,李伟,邓启军,曹红, 2012,涞源盆地水文地质特征及缺水现状分析:南水北调与水利科技,p.74-78. 5邢卫国,2009,保定西部山区地下水赋存环境与勘查方法研究博士 thesis,中国地质大学（北 京）. 毕业设计（论文）应完成的主要工作：1. 收集相关资料，阅读有关文献2. 翻译英文文献3. 初步确立题目，构思论文体系，完成开题报告4. 选择性的学习所需知识，整理资料及数据5. 总结资料，撰写论文，提交知道老师并进行必要修改毕业设计（论文）进度安排：序

7、号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1收集相关资料，阅读有关文献2013.01.18-2013.03.102翻译英文文献2013.03.11-2013.03.153初步确立题目，构思论文体系，完成开题报告2013.03.164选择性的学习所需知识，整理资料及数据,完成中期报告2013.04.275总结资料，撰写论文2013.04.16-2013.05.156提交指导老师并进行必要修改2013.05.16-2013.06.03课题信息：课题性质： 设计 论文 课题来源： 教学 科研 生产 其它 发出任务书日期： 2013年1月18日 指导教师签名： 年 月 日教研室意见：教研室主任签名： 年

8、 月 日学生签名： 摘 要涞源盆地位于保定西部太行山区。由于地形地貌和气候等原因，涞源盆地地区地下水资源匮乏且分布不均。通过对涞源盆地内地下水系统的划分，可以更好地对涞源盆地内地下水的基本情况进行分析和总结，对地下水资源的管理也可以起到一定的帮助作用。同时，对涞源盆地内地下水水质演化的分析，可以了解地下水主要化学成分的成因。本文通过分析已有水文地质调查资料，查明了涞源盆地地下水补给、径流和排泄条件，对涞源盆地内地下水系统进行了划分；对地下水水质演化特征进行了的初步分析。主要结论如下：1、涞源盆地东部分水岭为王安镇侵入岩体，南部分水岭为上元古界片麻岩隔水层。新构造以导水为主，老构造以阻水为主。在

9、西北部团圆向斜，地下水流向向斜核部，故西北部地表水分水岭与地下水分水岭也趋于一致。向斜倾末端为西南分水岭，地下水水位较高，地表水分水岭与地下水分水岭也基本一致。因此认为涞源盆地为一个地表水与地下水分水岭基本一致的封闭盆地。根据资料，本文将涞源盆地地下水系统分为两个亚系统，分别为孔隙水含水系统和裂隙水含水系统。其中孔隙水含水系统分布于盆地内，主要由新生界构成，富水性较好；裂隙水含水系统主要分布于盆地四周基岩裸露地区，富水部位不严格受到地质构造的影响。2、在综合地质和水文地质资料基础上，利用水文地球化学方法对涞源盆地的地下水化学特征进行了探讨。近年来，涞源盆地地下水中tds、mg2+、hco3-、

10、so42-离子的浓度有所升高，而ca2+、k+na+和cl-离子的浓度有所降低。径流条件与岩性构造是影响该区的地下水水化学成分的主要原因。关键词： 涞源盆地； 地下水系统； 地质构造； 水文地球化学abstractlaiyuan basin is located in the mountainous areas of western baoding. because of topography and climate and other reasons, the distribution of laiyuan basin groundwater is uneven and the ground

11、water resource is scarcity. through the division of laiyuan basin groundwater system , the analysis and summary of laiyuan basin groundwater basic conditions will be better and the management of groundwater resources can help to alleviate the problem of local groundwater resource. at the same time,

12、according to the laiyuan basin groundwater quality analysis of evolution, can find the source of the chemical composition of groundwater, and help to alleviate the problem of the lack of groundwater resources that to was exacerbated by pollution. in this paper, through the analysis of the hydrogeolo

13、gical survey data, the basic information on groundwater recharge, runoff and drainage of laiyuan basin were discussed and the groundwater system was classified. meanwhile, the water quality data in 2005 and 2011 were analyzed, and the evolution of water quality are analyzed. the following conclusion

14、s were drawn:1) east laiyuan basin watershed as wang anzhen pluton, southern part of the water ridge upper proterozoic gneiss aquifuge and found a new structure that to the guide water and old structure to block water. northwest reunion syncline, underground water flow to the core of syncline, so th

15、e west north of surface water and underground water should also be the same. so it considered that the laiyuan basin is a closed basin and the surface water and underground water are basically the same. according to the data, the groundwater system in laiyuan basin is divided into two subsystems, re

16、spectively, the pore water aquifer system and fissure water aquifer system. the pore water aquifer system distribution in the basin, mainly composed of cenozoic, and rich in water; fissure water aquifer system are mainly distributed in the surrounding bedrock exposed areas, rich water area is not un

17、iform, strictly affected by geological structure.2) on the data of comprehensive geological and hydrogeological, chemical characteristics of groundwater in laiyuan basin are discussed by using hydrogeochemical method and found out the preliminary conclusions of groundwater in laiyuan basin that the

18、tds, mg2+, hco3-, and so42- ions ware increased, while the concentration of ca2+, k+na+ and cl- ions were decreased. groundwater quality has become worse year by year. the topography and geological structure is the main reason of groundwater chemical composition of the area.keywords：laiyuan basin； g

19、round water system； geological structure； hydrogeochemistry；目 录1. 绪 论11.1 研究背景11. 2 国内外研究现状21. 3 研究目的及研究意义31. 4研究内容与技术路线32. 研究区概况42. 1 自然地理概况42. 2 地质条件53. 地下水系统的划分83. 1调查区水文地质条件83. 1. 1地下水的补给、径流和排泄条件83. 1. 2 地质构造对地下水补给、径流和排泄的影响93. 1. 3 地质构造对地下水富集的影响103. 2地下水含水系统的划分113. 2. 1 孔隙水系统123. 2. 2 裂隙水系统123.

20、2. 3 孔隙水系统与裂隙水系统的水力联系124. 地下水化学演化初步分析134. 1 地下水化学特征134. 1. 1地下水化学结果分析134. 1. 2 地下水化学类型154. 2地下水化学演化分析155. 结论与建议185.1 结论185.2 建议18致 谢19参考文献201. 绪 论1.1 研究背景涞源县位于河北省保定地区西北部，太行山北端，取涞水源头之意。总面积2448平方 km。东北距北京160 km，东距天津210 km，东南距保定89 km。 涞源县属全山区县，境内群山起伏，沟谷纵横，海拔1000米以上的山峰78座，1500米以上的山峰32座，2000米以上的山峰5座，尤其是位

21、于县中南部的白石山，海拔2096米，最为雄伟壮观。整个地势西北高，东南低。涞源县河流，主要有拒马河和唐河两大河流，均属于大清河水系，总长79. 65 km，总流量19. 24 m3/秒。涞源气候宜人，属暖温带半湿润季风气候区，山地气候特点显著，年最高平均气温21. 8 （7月）。涞源境内很早就有人类繁衍生息，据出土文物考证，早在中石器时代就已有人类在拒马源一带生活，到商周时期已形成一定规模。如今涞源享改革开放之天时，县委县、政府以其得天独厚的丰富资源，地理位置，四通八达的交通网络，功能齐全的配套设施以及宽松的环境，优惠的政策，确立了农业富民，矿业富县。在我国，大型盆地往往是重要的粮食生产基地，

22、通常还蕴藏着丰富的能源和矿产资源。随着社会发展和工农业用水增加，地下水资源的开发利用规模也口益加大，引发了一系列地质环境问题，如区域性地下水位下降、地面沉降、以及土壤和生态系统退化等，危及供水安全、粮食安全和重大工程安全。华北平原近几十年的大规模地下水开采，形成了面积达7. 3万平方 km的深层地下水“大漏斗”，占华北平原总面积的52% (张兆吉 等., 2009)。河北来源盆地水资源开发与生态环境保护的矛盾己成为制约当地社会经济发展的重要问题。深入认识大型盆地地下水循环规律是解决以上问题的基础。 新中国成立以来，我国先后完成了全国1: 100万、1：50万比例尺的水文地质普查，1: 20万区

23、域水文地质调查，对全国的水文地质条件有了初步认识，但其调查的广度和深度较为局限(韩再生等，2001)。随着地下水开采强度的增大以及人类活动对地表、地下水文条件的改变，原有水文地质调查成果己经无法满足盆地地下水循环规律研究的需要。上述工作为认识盆地地下水循环规律提供了丰富的基础资料。随着认识的不断深入，人们意识到大型盆地的水文地质勘查还缺乏相关的基础理论支撑(蒋小伟, 2011)。盆地地下水研究可以追溯到上个世纪40年代。hubbert (1940)对区域地下水流动特征作了分析，加深了人们对盆地地下水流动规律的认识。在此基础上，toth (1963)通过解析解研究发现，由于地下水位的起伏，均质各

24、向同性的潜水盆地中可以发育局部、中间和区域三个不同级次的地下水流动系统，创立了基于重力驱动的地下水流动系统理论。toth (1980)提出“重力穿层流动”，将地下水流动系统理论推广到非均质介质。地下水流动系统理论揭示了地下水各个部分的内在联系，在水文地质、石油和矿产勘探、地热开采、核废料处置、生态水文以及环境保护等一系列地学领域得到了广泛应用。地下水流动系统理论较好地刻画了盆地尺度地下水的循环模式，是指导区域地下水研究的有力工具。witherspoon (1967)利用数值解讨论了地下水流动系统的影响因素，进一步完善了地下水流动系统理论。我国积累的各大盆地水文地质资料为深入研究盆地地下水流动规

25、律提供了丰富的数据来源。在应用地下水流动系统理论过程中，人们发现该理论在许多方面还有待进一步完善，如地下水流动系统的水动力学特征、年龄分布及其影响因素的认识不够深入，不同级次地下水流动系统的精确划分还缺少既完善又简便的方案。1. 2 国内外研究现状涞源盆地属于半干旱地区。涞源一带在不断轻微上升，而涞源盆地上升的速度较慢，相对于四周山地来说在徐徐下沉，粗大的树木随着盆地下降理入地下形成了煤。四周的降水，或从地上或从地下聚到盆底，形成了拒马河。目前，国内外关于松散层孔隙水的研究程度较深，主要研究趋势己由资源勘查转为水质管理、环境影响评价等方向。在国内，经过长期地下水勘查实践，形成了蓄水构造理论、新

26、构造控水理论和波浪镶嵌构造理。蓄水构造理论由刘光亚教授提出，认为蓄水构造必需同时具备三个要素：a. 构成蓄水构造的含水介质一透水的岩层或岩体；b. 构成蓄水构造的隔水边界一相对的隔水岩层或岩体；c. 地下水的补给和排泄条件，即具有透水边界、补给水源和排泄出路。新构造控水理论该理论由南京大学的肖楠森教授创立，认为新构造运动是地壳运动中最晚的一次构造运动，它改变了各个地区的自然历史条件，控制着各个地区地下水的活动和地下水资源的分布。新构造找水是在局部构造上，利用新构造控水理论及相应的径迹探测裂隙水的方法，可以确定最佳井位和最佳取水深度，在一系列严重缺水地区和地质条件复杂的基岩山区，找到了地下水，取

27、得了巨大的社会经济效益。在国外，对于基岩裂隙水研究主要集中基岩裂隙的非均质性研究，由于发展阶段和供水需求上的差异，发达国家在基岩裂隙水供水水文地质勘查理论方面的研究成果很少(邢卫国, 2009)。地下水的补给、径流、排泄是地下水循环的三个基本环节（林学钰等，2005）。一般认为，地下水在径流过程中，与介质相互作用，水质也会发生相应变化，其径流强度受补给区与排泄区的水力梯度以及介质渗透性等因素控制。人们最初将介质概化为含水层与隔水层，并认为隔水层是绝对不透水的，含水层是地下水的基本功能单元。“越流”现象发现以后，人们意识到含水层与相对隔水层组合而成的地下水含水系统才是地下水的基本功能单元。关于水

28、流和水质的研究，tothx（1963)采用解析解获得了均质各向同性盆地二维剖面上的水头分布，通过绘制流网初步分析了盆地中地下水的流动规律和水化学特征，逐步发展了地下水流动系统理论(蒋小伟, 2011)。水文地球化学是水文地质学的一部分，它是在水文地质学与地球化学基础发展起来的，以地下水化学成分的形成以及各种化学元素在其中迁移、富集与分散规律作为主要研究内容的一门学科。国内外对水体化学演化的研究方法和手段概括起来有三种：1）野外调查通过野外调查可以认识化学组分的时空变化特征，水岩介质特征，地球化学条件，水动力条件，并从理论上对组分的形成做出推断。2）水化学数据资料分析。在地下水系统演化中对水化学

29、数据资料进行分析，国内外已有多本专著讨论。3）模拟实验及计算机数值模拟。一般是在野外调查的基础上，通过室内的物理模拟试验恢复实际水岩反应系统中化学组分的迁移和转化，通过改变模拟条件实现一系列特定条件下的水岩反应，并由此分析水化学组分实际条件下的成因机理。而20世纪60年代初开始的计算机数值模拟技术解决了复杂的水化学环境和多种类的化学反应因素模拟。国内近几十年来，水文地球化学的研究方法和成果被应用在地热勘察，有医疗意义的矿水的寻找，与地下水质有关的地方病的调查和防治、地下水污染及水化学形成的机制等等方面，取得了丰富的实际研究资料和成果。水文地球化学模拟工作正在逐渐受到重视，水文地球化学模型也得到

30、了很好的应用。其中，我国在运用模型研究水一岩相互作用的研究成果最多，例如：王珍岩(2003)等运用反向地球化学模拟理论证明渤海莱州湾南岸第四纪地下卤水是由古海水经强烈蒸发浓缩后被沉积物埋藏，并在赋存过程中发生水一岩相互作用，使地下水出现方解石、石膏及co2气体的过饱和析出，并伴随与沉积物的多项阳离子交换反应(王珍岩 等., 2003)；阿里木·吐尔逊等根据不同化学组分在坝基岩一水系统中的相互转化规律，建立了坝基老化的反向地球化学模型，并将该模型应用到了新安江大坝右坝段坝基老化分析中;张建立等突出用化学热力学模拟恢复水文地球化学环境的方法，在分析齐家水源地实际情况的基础上，界定了齐家水

31、源地的水文地球化学环境指标(阿里木·吐尔逊, 2008)。李义连等通过分析娘子关泉域岩溶水的水文地质条件、岩溶发育规律以及水文地球化学特征，并用phreeqc模拟该区可能的化学条件及相应条件下的矿物溶解状态，推测出地下水与其溶解矿物所处极限状态应为饱和状态，而实际应处于非饱和状态，若计算为过饱和状态，则应可能是分析数据错误所致 (李义连 等., 2002)；郭永海、沈照理等运用质量平衡模型研究河北平原从山前到滨海整个水流路径上所发生的水文地球化学作用以及水岩间质量交换 (郭永海 等., 1997)；王焰新等利用质量平衡反应模型，模拟山西柳林泉域岩溶地下水系统中的水一岩相互作用 (王焰

32、新 等., 2004)；王广才等应用随机水文地球化学模拟方法，对平顶山矿区地下水系统中水一岩反应状态进行了随机水文地球化学模拟和评价(王广才 等., 2000)。另外，地热方面的研究，例如：陈宗宇对天津塘沽热田的地热回灌试验进行了地球化学模拟，确定回灌对储层性质的影响等 (陈宗宇, 1998)。总体上看，国内的水文地球化学模型的发展一直都比较薄弱，对于水文地球化学的应用面仍然较窄，应该进一步提高国内水文地球化学的开发和应用水平 (窦妍, 2007)。1. 3 研究目的及研究意义涞源盆地受地质构造、地形地貌、气候以及地下水超采等因素的影响，地下水资源匮乏。水资源问题已经严重制约了当地经济、社会的

33、可持续发展。通过对涞源盆地地层、构造对地下水补给、径流和排泄规律影响的研究，划分涞源盆地地下水含水系统和地下水流动系统，从而可以更好地对其地下水赋存、排泄等基本情况进行总结，帮助当地进行地下水资源的开发利用。与此同时，以往对该地区的研究多注重于地下水水量，很少关注研究区内地下水水质的演化规律。而当地的自然地理条件以及人类活动对地下水水质的影响有可能加剧地下水资源匮乏的现状。由于地下水水质与当地经济发展、居民生活紧密相关，因此对地下水化学成分的调查和研究具有重要意义。通过对地下水化学成分的调查以及地下水化学演化规律的分析，能够一定程度上掌握自然地理条件和人类活动对地下水水质的影响，明确地球化学反

34、应变化及地下水溶质运移特征。1. 4研究内容与技术路线本文通过对涞源盆地及四周基岩地区的地层岩性、地质构造以及地下水补给、径流和排泄过往研究资料的总结，对其地下水系统进行划分，归纳了各地下水系统的基本情况。同时，对地下水化学成分的形成及其控制因素进行了研究，并对自然地理和人类活动对地下水化学成分的影响进行讨论。通过收集与分析气象、水文、地质与水文地质资料，讨论研究区地下水补给、径流和排泄条件。同时基于水文地球化学资料分析了地下水化学演化特征。 2. 研究区概况2. 1 自然地理概况河北省涞源县位于太行山、燕山、恒山三山交汇处，是拒马源、涞水源、易水源三源发祥地。全县总面积2448 km2，辖1

35、7个乡镇，285个行政村，平均海拔1000m左右。东邻涞水、易县，南接唐县、顺平、阜平，西界山西省灵丘县，北与河北蔚县相连，涞源县位于河北省保定地区西北部，太行山北端。东经114°20115°05，北纬39°0139°40。总面积2448km2。东北距北京160 km，东距天津210 km，东南距保定89 km，山西大同市256 km。调查区位于涞源县西部（图2-1），区内包括涞源镇、留家庄乡、水堡镇、走马驿镇、南马庄乡、白石山镇以及上庄乡的一部分，总面积1200 km2，占涞源县面积的50%，地理坐标为东经114°2210-114°

36、4911，北纬39°364-39°249，南北长约59km，东西长约36km。调查区最北部的村庄为牙庭村，最南部为桑树堰，最西部为古道，最东部为东沟村。涞源县主要调查区图见图2-1。图2-1 研究区位置图（阴影部分）调查区处于温带半湿润季风气候区，大陆性季风气候特点显著，四季分明。冬季寒冷干燥，盛行西北风；夏季凉爽湿润，盛行东南风；春季干燥多风，秋季凉爽少雨。多年平均气温8. 3。历史最高气温38. 8，最低气温-30. 6。最大冻土深度1. 5m。多年平均日照2690. 4小时，无霜期120-180天。年平均风速2. 4m/s，年最大风速25m/s。多年平均降水量564.

37、 6mm，7月、8月两个月降雨量占全年降雨量的70%-80%，由于降水的年际变化大，年内分配不均匀，造成区内春旱、夏秋多雨的特点。多年平均水面蒸发量1229. 3mm。涞源县主要有拒马河和唐河两大河流，均属于大清河水系，总长度79. 65km，总流量19. 24m3/s。其中拒马河发源于涞源县城，为常年性河流，境内干流长45. 65km，流域面积1656 km2。河道为砂卵石河床，季节性强，流量变幅较大。历年平均径流量1. 03亿m3（1950-1999年），最大年径流量2. 39亿m3（1956年），最小径流量为0. 40亿m3（1987年）。多年平均输沙量96. 9万吨。主要支流有马圈沟、

38、北屯河、西神山河。唐河是大清河南支的一条主要干流，发源于山西省浑源县，从水堡镇进入调查区，自北向南，由走马驿镇流出调查区进入唐县。在涞源境内长34km，流域面积792 km2。2. 2 地质条件调查区内北部为沉积岩出露区，南部为变质岩出露区，并有火成岩脉出露。层内地层出露顺序和特征如下如图2-2。调查区内地质构造较为复杂，燕山运动形成的地质构造是调查区主题构造骨架。据以往资料，区内地质构造有如下几组：1) 褶皱区内出露多个褶皱构造。主要的褶皱构造如下：团圆向斜：该向斜出露于调查区北部的红泉牙庭一带，呈北东40°方向展布，出露长约35km，宽约10km。枢纽位于红泉牙庭一带，两翼主要由

39、早古生代馒头组冶里组组成，核部地层由马家沟组和亮甲山组构成。两翼产状不对称，北西翼地层受牛栏陈家庄断裂影响，产状明显变陡，倾角一般在60-70°，南东翼产状较缓，倾角一般在1020°之间，两翼地层向核部逐渐变缓，为一大型开阔歪斜褶皱。在龙河水、水石塘以及对角沟可见中侏罗世土城子组角度不整合覆于向斜核部的马家沟组及亮甲山组之上。2) 断层调查区内断层构造发育，既有区域断层，又有小规模断层。主要有以下2个断层：（1）北东70°断裂，倾向北西，倾角55-85°，属压扭性断裂，挤压破碎带宽，糜棱岩发育。特别是涞源盆地中部的牌坊-冯村断层、金山口-黄花滩断层，破碎

40、带宽度可达十米至百余米。调查区内这几条断层控制了涞源南北两个盆地的南部边界。（2）北东40-45°断裂，倾向北西或南东，倾角60-85°，属压扭性断裂，挤压破碎带不发育，其中以北牛栏-陈家庄断层最长，长度约27km，其两端延出调查区外。构成涞源盆地西北部的地下水阻水边界。该断层又分为两个区段，分别为北牛栏-东沟和东沟-陈家庄断层，其在东沟被一条南北向断层阻断，但未影响断层的整体性质。断层倾向西北，倾角70-80°。西北盘上升，主要出露雾迷山组三段（jxw3）白云岩、含燧石条带白云岩；东南盘下降，主要出露青白口系硅质角砾岩（qnbrb）与馒头组（1-2m）砖红色泥岩

41、、页岩。这组断层另外有寨沟门-坡水断层、沙岭-寨沟门断层等。这些断层多为张性导水断层。（3）北西20-30°断裂。该组断裂倾向北东，倾角60-70°，多属张扭性断裂。该组断裂对塑造涞源盆地西南边界以及唐河在调查区内北段的流向起到了控制作用，如图2-3。（4）北西40-50°断裂。该组断裂多发育于调查区西南，倾向北东，倾角65-70°。多为张性断层。其中马庄-望天岭断层构成了走马驿盆地的西南边界。（5）南北向断裂。调查区内本组断裂不甚发育，平面分布无规律性，展布方向为南北向或近南北向。断层面倾向东，倾角7080°。断裂带宽50100m，断裂带内岩

42、石以脆性破裂为主。次级滑动面上发育硅化镜面、擦痕线理、阶步，结构面力学性质为张性。（6）东西向断裂。该组断裂倾向向北或向南，倾角50-65°，对唐河南部与西河的流向起到控制作用。(3g)(1-2m)(2z)（0）(2z)(1-2m)(3g)（0）图2-2 涞源盆地北部层序地层图2-3 涞源盆地地区断层示意图3. 地下水系统的划分3. 1调查区水文地质条件调查区内主要地貌类型为中高山，海拔在700-2100m之间，沟谷纵横，地表水与地下水交替现象普遍。调查区内的地层岩性、构造、地形地貌等都对区内地下水的补给、径流与排泄起到控制作用。 3. 1. 1地下水的补给、径流和排泄条件1) 地下

43、水的补给涞源盆地地下水主要接受大气降水入渗补给，渠道入渗补给、坑塘入渗补给以及工矿水回归入渗补给量很小。其中第四系潜水主要以大气降水和四周中高山地区地下水侧向径流补给为主，补给源为盆地周围中高山地区以岩溶水、裂隙水为主的基岩水和冲洪积扇顶部降水入渗形成的地下水，补给充足，径流通畅。除了大气降水直接入渗补给和盆地周边基岩裂隙水补给外，涞源盆地主要靠盆地周边各冲沟洪水补给。这部分山区山高谷深，洪水量大，洪水流入盆地边缘迅速入渗补给盆地地下水。尤其盆地北部控制的山区沟谷，第四系洪积沙砾、卵石厚度大（见表3-1），有利于蓄存洪水补给盆地地下水。表3-1盆地外围沟谷中第四系洪积沙砾卵石层厚度沟谷段黑石沟

44、-留家庄黄土岭-南坡底红泉-艾河上庄-甲村厚度（m）20-3030-5020-6050-802) 地下水径流特征天然条件下，涞源盆地地下水自盆地四周中高山地区向盆地中心汇流。北盆地地下水由北、西北、西向旗山至北海泉一带汇流，地下水水平运动较缓慢；盆地南部地下水基本上是自南向北流，地下水水平运动速度较快。3) 地下水的排泄涞源盆地地下水主要是以泉的形式排泄以及人工排泄。在构造、岩性和地形的控制下，涞源盆地的地下水于盆地中心的低洼地带，即拒马河两岸相继溢出。拒马河是涞源盆地地下水的唯一排泄出口，以地表河水和河床卵砾石层地下水侧向径流的形式排泄。根据以往调查资料，涞源盆地中心几个较大的泉均为受基岩控

45、制的冲洪积扇地下水上升泉。涞源盆地中心大量泉水出露于盆地北部冲洪积扇地下水溢出带与牌坊-冯村断层的复合部位。由于盆地北部外围基岩控制面积较大，盆地面积较小，致使洪积扇扇体含水层均为沙砾卵石。在山口处丰富的沙砾卵石孔隙水受到断裂控制，基岩阻挡溢出成泉。此处形成拒马泉群景观(张海波 等., 2012)。拒马泉群由旗山泉、南关泉、北海泉、泉坊泉、杜村泉、石门泉、石门南泉等七个较大泉群组成。其中，北海泉位于本次调查的调查区内。北海泉位于涞源县县城东部，唐朝在此修建文兴塔。根据调查，北海泉在1958年人工开挖后，形成两个出水点，一个位于文兴塔东冲沟内，一个在文兴塔南侧。开挖前后泉水总流量没有变化。北海泉

46、占地面积约为2. 5公顷。泉水全年恒温，约为7。涞源盆地四周基岩山区，在地貌控制影响的情况下，有泉溢出。如四角台、羊圈、清风沟等地均有流量较大的泉水出露。其中，四角台西北出露的泉水，在人为破坏导致泉水水量大幅减少后，流量仍然达到近200 m3/d；羊圈村西北的泉水雨季实测流量也达到了900 m3/d；烧车村的泉水流量达到600 m3/d，曾作为饮料厂备用水源。近年来，由于降雨量减少以及地下水的大量开采，使涞源盆地地下水水位大幅下降，盆地中大量泉点干涸。如马圈沟门村村东泉水原为该村主要水源，现流量仅有约14 m3/d，该泉水已无法使用；水石塘村过去作为水源的泉水已基本干涸。由于近年来大量工矿企业

47、进驻涞源盆地周边地区，盆地内地下水开采量大幅增加，更加加剧了涞源盆地地下水资源的流失。3. 1. 2 地质构造对地下水补给、径流和排泄的影响涞源盆地内压扭性断层走向基本上平行于盆地东南和西北部的分水岭走向，与盆地内地表水呈直交或斜交。挤压破碎带宽，糜棱岩发育，并在断层上有由糜棱岩阻水形成的泉水，大多为阻水断层。如斜山村的泉水则出露于断层角砾岩层，雨季实测流量达到172. 8 m3/d。而张性和扭性断层除被岩脉充填外，大多为导水断层。北东70°断裂和北西20-30°两组断层对盆地的边界起到了重要的控制作用。前者对盆地内新生界地层南薄北厚的沉积规律有着严格的控制，由于断层多期活

48、动的不均衡性而形成盆地南侧第三系发育，富水性差，北部第四系发育，富水性较好。牌坊-冯村断层是涞源盆地内一条水文地质意义十分重要的断层，该断层为一条逆冲断层，走向北东70°，倾向北西。该断层将涞源盆地分割成南北两个地下水系统。北盆地含水层相对富水性较好，补给范围广，从而在涞源县城附近形成较大的泉水溢出带。这些泉水溢出地表除了受地形低洼、地下水水力坡度变缓的影响外，主要受到牌坊-冯村断层的阻水作用，阻碍了南部基岩地下水向盆地排泄，其北部由于一系列压扭性阻水断层和团圆向斜寒武系顶部页岩隔水层的存在，阻挡了北部山区基岩地下水向盆地补给。致使来自北和西北方向的地下水沿着阻水断层大量涌出地表成泉

49、。涞源盆地内张扭性断层、扭性断层对基岩地下水也起着补给通道的作用。涞源盆地西北出露的北牛栏-陈家庄逆断层，长度约27km，其两端延出调查区外。断层倾向西北，倾角70-80°。西北盘上升，主要出露雾迷山组三段（jxw3）白云岩、含燧石条带白云岩；东南盘下降，主要出露青白口系硅质角砾岩（qnbrb）与馒头组（1-2m）砖红色泥岩、页岩。该断层构成涞源盆地西北部的地下水阻水边界，同时由于团圆向斜寒武系顶部馒头组页岩隔水地层的存在，使涞源盆地西北部来自凤凰山、老虎山的地下水无法对涞源盆地进行补给。断层西北部主要为雾迷山组白云岩，为含水岩层。如四角台西北出露的泉水，揭露的含水层即是雾迷山组白云

50、岩。南盆地由于金山口-黄花滩断层以及东部几条同性质的阻水断层和南部边界火成岩和片麻岩的广泛分布，拦截了南部基岩地下水补给盆地。同时该地区第四纪地层也较为发育。该地区的地下水流向基本上是自南向北，最后汇入拒马河。3. 1. 3 地质构造对地下水富集的影响地质构造对地下水的控制作用表现在汇水、导水、阻水和蓄水等方面。其中对地下水蓄水起一定作用的地质构造称为蓄水构造。蓄水构造即是能蓄积地下水的地质构造，一些地质文献中曾称之为“储水构造”。构成蓄水构造的基本要素有三个，分别是：透水的岩层或者岩体；隔水的岩层或者岩体；地下水补给排泄条件(巴特尔 等., 2008)。蓄水构造的分类主要依据以下几点:（1）

51、蓄水条件的差异性；（2）地下水埋藏、分布的差异性；（3）在基岩找水以及矿床水文地质方面的实用价值。根据以上三点，将单式蓄水构造类型分为如下七种：阻水型蓄水构造、滞水型蓄水构造、褶皱型蓄水构造、断裂型蓄水构造、接触型蓄水构造、风化壳型蓄水构造和岩溶型蓄水构造（据刘光亚 基岩蓄水构造）。在调查区内，有如下几种蓄水构造出现：1向斜蓄水构造向斜蓄水构造的透水岩层为储水空间，透水层下分布的隔水层位隔水边界。地下水从地形较高的地区出露地表的透水层接受补给，在向斜核部或者翼部富集。调查区中出露的最主要的向斜构造为团圆向斜。团圆向斜两翼主要由早古生代馒头组冶里组组成，核部地层由马家沟组和亮甲山组构成。向斜由核

52、部到两翼地层除馒头组泥岩、页岩外均为透水岩层。地下水接受大气降水补给后，向团圆向斜的核部富集，从而使团圆向斜核部成为富水地带。位于向斜核部的坡水村，机井开采量达到960m3/d。2断层蓄水构造断层成为蓄水构造的原因较复杂，其中最主要的原因就是断层破碎带具有比较发育的裂隙和孔隙，构成了储水的空间，而两盘的岩石则成为相对隔水的边界。断层按其水文地质特点可以分为富水断层、阻水断层、导水断层、储水断层和无水断层。这些种类的断层除无水断层外，在条件合适的情况下均可以形成蓄水构造。调查区内以如下几个断层蓄水构造为典型：北牛栏-陈家庄断层陈家庄段。北牛栏-陈家庄断层为一条逆断层，长度约27km，其两端延出调

53、查区外，构成涞源盆地西北部的地下水阻水边界。西北盘为上盘，主要出露雾迷山组三段（jxw3）白云岩、含燧石条带白云岩；东南盘为下盘，主要出露青白口系硅质角砾岩（qnbrb）与馒头组（1-2m）砖红色泥岩、页岩。由于阻水断层的存在，同时由于下盘为不透水岩层，阻碍了上盘透水层中的地下水向下盘补给，从而在断层附近形成蓄水构造。据调查陈家庄以东出露的泉水就是来自于该蓄水构造，流量约20m3/d。北牛栏-陈家庄断层北牛栏段。断层倾向为145°。断层下盘为馒头组页岩、薄层泥岩，属于非可溶性塑性岩层，破坏程度较小；上盘为硅质角砾岩层。上盘岩层脆性较下盘岩层大，在断层断裂影响下，上盘破碎较下盘严重。因

54、此，在上盘破碎带内就拥有了富水的条件。北牛栏村在上盘一侧打机井一眼。机井井深130m，取水层位为约120m处雾迷山组白云岩。该机井自2005年成井以来水量较为稳定，约240m3/d。从而成为断层两盘岩石性质对富水性影响的一个有力证据。牌坊-冯村断层。受到牌坊-冯村断层的阻水作用，阻碍了涞源盆地北盆地基岩地下水向盆地排泄，致使来自北和西北方向的地下水沿着阻水断层大量涌出地表而成泉，形成拒马泉群。3. 2地下水含水系统的划分目前对于“地下水系统”缺乏一个明确、公认的的定义。陈梦熊院士将地下水系统定义为一个错综复杂的，包括各种天然因素、人为因素所控制的，具有不同等级的互有联系和互有影响，在时空分布上

55、具有四维性质和各自特征，不断运动演化的若干独立单元统一体。尤其定义可知地下水地貌是在一定的地貌、构造等因素制约下，具有共同水温地质特征与演化规律的相对独立的有机整体。因此划分地下水系统的传统方法都是从“地下水系统”的定义出发，综合考虑地质-水文地质特征、地下水循环条件、地表水系等方面的信息，来对地下水系统进行研究。但当研究区地质构造复杂、含水层埋葬深、地下水天然露头较少、地下水成分复杂时，仅仅使用传统的方法来研究地下水的系统性具有一定的难度(肖维 和 许模, 2009)。涞源盆地的西北部是逆断层，起阻水作用，从而阻碍了断层西北部地下水的补给；涞源盆地东部分水岭为王安镇侵入岩体，南部分水岭为上元

56、古界片麻岩隔水层，因此涞源盆地本身就是一个较为封闭的地下水系统。根据地下水补给、径流和排泄的特征，涞源盆地地下水系统又可以分为两个子系统（如图3-1）。图3-1 涞源盆地地下水系统分区示意图3. 2. 1 孔隙水系统孔隙水含水系统分部在盆地内第三系、第四系冲洪积物地区。根据资料，北盆地第四系厚度100-200m，第三系厚度100-500m，分布于拒马河和菜村岗两岸及垄岗丘陵沟谷中的第四系砂砾石、卵石孔隙潜水的富水性较好。盆地内大部分为富水区，南部地下水溢出带为极富水区。其中土质含量约30%，地下水排泄条件良好，为贫水区。如位于多个冲沟沟口的北石佛村的两眼机井，分别深100m、200m，取水层位均为第四系冲洪积层。孔隙水系统地下水的补给来源主要有渠道入渗补给和坑塘入渗补给。径流主要是北盆地地下水由北、西北、西向旗山至北海泉一带汇流，地下水水平运动较缓慢；盆地南部地下水基本上是自南向北流，地下水水平运动速度较快。排泄方式主要有形式排泄以及人工排泄。拒马泉群由旗山泉、南关泉、北海泉、泉坊泉、杜村泉、石门泉、石门南泉等七个较大泉群组成。涞源盆地四周基岩山区，在地貌控制影响的情况下，有