论地下水沉积层的演变及其对水文地质条件的影响

论地下水沉积层的演变及其对水文地质条件的影响

一、区域水文特征1.冲积层和冲积海积层地下水沉积层从北部山区山脉到沿海平原变化，呈现出冲洪积层过渡到冲洪积层、海积冲积层和冲积海积层。在这个方向上，储水层的岩性结构从砾石层逐渐细，而含水层的岩性结构从细砂、中砂、中细砂和颗粒砂开始。富水性差，水质更咸，从完整淡水到厚水，水体恶化，地下水底部边界的深度逐渐增大，从北方40m到160-200m，供水条件差。2.富水地区的地下水水系统特别是作为区域性深断裂的宝坻断裂,对水文地质条件有明显的控制作用。宝坻断裂控制古地理条件的演变,使断裂南北两侧地质结构和水文地质条件有很大差异,不仅控制含水层的粒度、结构、富水特征、基底埋深、沉积厚度,而且对地下水质有很大影响,北侧隆起区为以含水丰富的冲洪积层为主的全淡水区,南侧沉降区为富水条件较差的以冲海积层为主的多咸水区,咸淡水的分布与宝坻断裂大体吻合不是偶然的。两侧基底埋深相差悬殊,南部断坳带沉积层厚的是以冲湖积为主的新生界沉积层,为深层淡水的赋存提供了贮水空间,在不同深度形成多个含水组,成为咸水地区可供开发利用的水资源。在北部隆起区,第四系厚度较薄,也使第四系深层水的发育受到局限。相反,由于地质时期碳酸盐岩的长期裸露,古岩溶相对较为发育,为浅埋岩溶水的形成创造了有利条件。3.浅层地下水开源型按埋藏条件和水文地质特征可分为四种类型:全淡水、浅层淡水、咸水和深层淡水。全淡水主要分布在山前平原,主要为冲洪积层和冲积层,含水层颗粒粗,富水性强,埋藏稳定,补给条件和迳流条件好,水资源丰富,浅层和深层水均为淡水,但以浅层水更为发育,具有较大的开采潜力;浅层淡水主要分布于宝坻断裂南侧和古河道带,主要由河流与灌渠淡化而浮于下伏咸水体之上,其厚度较薄,含水层颗粒细,埋藏不稳定,涌水量不大,但其补给条件好、分布广、水资源丰富,目前开发利用尚不充分,仍具有一定的开采潜力;咸水广泛分布于宝坻断裂以南平原,水质自北西向南东变咸,主要由于多次海侵以及处于区域地下水排泄带,水盐聚集的大陆盐渍化作用所成。其含水层颗粒细,单层厚度薄,富水性差,加之水质咸,目前难以利用。埋藏于咸水体之下的深层淡水,广泛分布于南部平原,其含水层次多,厚度大,古河道带颗粒较粗,储水条件好,储存量大,富水性较强,但其埋藏较深,补给条件较差,多以资源混合型或消耗型的弹性资源为主,开采后难以恢复,宜作后备水源。4.富水特征特征受古地理条件和沉积环境的控制,特别是古水系和河道带的分布决定了含水介质和富水特征。在北部蓟运河、古还乡河、滦河冲积扇,西部永定河、潮白河古河道带,含水层颗粒较粗,厚度较大,导数系数大,水量丰富,单井涌水量均在1000-3000m3/d或大于3000m3/d。这些地区是全区富水条件最好的地区。5.下仓、宝关水构造在宝坻断裂以北的山前平原,形成多个浅埋隐伏岩溶水贮水构造:宝坻下仓贮水构造、宝坻城关贮水构造。其共同特点是岩溶裂隙发育,连通性和导水性好,单井出水量大,水质优,补给资源丰富,埋藏不深,有利开采,开发潜力较大,具有建设集中供水水源地的良好条件。6.地下水在建之期,河流和在枯水期内又排水流在山区和河流上游,河水补给地下水,向下游,河流往往排泄地下水;汛期河流补给地下水,而枯水期河流又排泄地下水。总体而言,河流是浅层地下水的重要补给源之一。二、地下水和含水层组的划分1.地下水类型(1)地下水水深深区第四系孔隙水的分布主要受地质构造和古水系分布的控制。东西向分布的宝坻断裂,作为区域性深断裂,对水文地质条件有明显的控制作用。断裂以北基岩浅埋,顶板埋深100-300m,浅层水发育,下伏隐伏岩溶水埋藏较浅,形成全淡水区;断裂南侧,基岩深陷,顶板埋深大于1000m,形成巨厚的新生代沉积层和分布较广的深层淡水,对沉积环境有明显影响,断裂走向与咸淡水界限大体吻合不是偶然的,只在东部由于受蓟运河古河道带的影响,使咸水界线南移,在南部形成范围广泛的咸水区。按地下水的埋藏条件,可分为全淡水、浅层淡水、咸淡水和深层淡水。第四系孔隙水主要分布于宝坻断裂带南侧。深层淡水富水特征主要受古水系分布的控制,含水介质的物源主要来自西北和东北部,因此其沉积粒度、厚度及富水性也有沿上述方向变化的规律。(2)隐伏碳酸盐岩溶裂间隙水地下水渗流对抗高温地层孔隙水的原采动水主要分布于工部断裂以北,包括北潭、方家庄,向北延入蓟县境内。主体含水层为奥陶系中统马家沟灰岩,基岩顶板埋深90-200m,为下仓向斜的两翼,上部有100-200m的松散层覆盖,灰岩岩溶裂隙发育,涌水量可达5000-10000m3/d。岩溶水连通性好,以地下迳流接受来自东北部上游地区第四系古还乡河冲积扇孔隙水的“天窗”补给。主要富水地段在小赵庄一带。目前水位埋深3-8m,开采水位稳定,批准B级可开采量10万m3/d,目前开采量7万m3/a(包括蓟县境内的开采量)。基岩涌水量大,涌水量大分布于宝坻城关南部一带,主要含水层为蓟县系雾迷山组、铁岭组白云岩,主要富水地段位于东西向分布的史各庄断裂和宝坻断裂之间,基岩顶板埋深140-200m,雾迷山组富水性较强,涌水量可达3000-5000m3/d,铁岭组涌水量一般1000-3000m3/d,为一埋藏—覆盖型贮水构造,水位埋深2-8m,目前基本上尚未开发利用。该贮水构造补给条件较差,侧向迳流补给量较小,据地质结构分析,可能存在上覆第四系底部松散层天窗补给,有待进一步勘探查明。2.第不断分布,富水特征分带规律宝坻区除浅层含水层为潜水至微承压水外,以下含水层均为承压水。前人研究成果的基础上,以地质分层为基础,依据埋藏条件、水质等水文地质特征以及开发利用状况等,将第四系孔隙水划分为四个含水组,北部全淡水区只考虑I、Ⅱ含水组(200m深度内第四系含水层组)。宝坻区不内深度内砂层分布状况见图6-3-1、图6-3-2。根据宝坻区不同的水文地质条件和多年来对地下水的开采状况,从水文地质单元上可分成两大区,即全淡水区和有咸水分布区。咸淡水分界线及咸水体分布见图6-3-3。第四系孔隙水主要开采含水层为全淡水、浅层淡水和深层淡水,咸水基本上尚未开发利用。其富水性的分布主要受古水系的控制,表现在含水层岩性和厚度的差异,使富水特征有一定分带规律。全淡水区第I含水组底界埋深48.50-52m;该含水组的机井以家庭压把井为主,对地下水的开采也以农村人畜用水和庭院种植灌溉为主。有咸水分布区第I含水组底界在咸水底界埋深小于50m的地段以50m埋深作为底界,咸水底界埋深大于50m的地段咸水底界埋深即为第I含水组底界。部分地段,主要是咸水区西部和北部接近全淡区的地区,咸水层上面分布有浅层淡水。该含水组在北部地区含水层以细中砂、细中砂夹砾石为主,砂层厚度多在20-30m之间,导水系数多在150-250m3/d之间;在南部地区水文地质较差,以细砂、粉细砂为主要含水层,砂层厚度多在5-20m之间,导水系数50-150m3/d。该含水组是宝坻区最主要地下水开采层。区内含水层底板多在185-200m之间,北部基岩埋深小于185m地段以基岩顶板为底界。根据开采现状,全淡水区第Ⅱ含水组又可分为上下两段,上段从第I含水组底界至120m,是区内宜井地区地下水开采的最主要层位,开采以农田灌溉为主;下段从120m至第Ⅱ含水组底界,部分地段缺失,一般为农村人畜饮水开采。区内东北部及西北部以中细砂夹砾石层为主要含水层,砂层厚度在60-90m之间,砂粒粗,厚度大,含水性好,导水系数600-800m3/d;中北部以中细砂为主,砂层厚度在50-70m之间,含水性较好,导水系数400-600m3/d;南部地区以细砂为主,砂层厚度多在40-60m之间,导水系数250-350m3/d。区内强富水区分布于东部箭杆河下游蓟运河古河道带,含水层以中细砂及含砾细砂为主,导水系数500-800m2/d,涌水量多大于3000m3/d,较富水区范围较广,除中部水量变小属中等富水外,几乎遍及全区,涌水量在1000-3000m3/d,导水系数300-400m2/d。中部地区处于来自西北和东北部古河道带的边缘部位,涌水量多在500-1000m3/d,导水系数100-300m2/d。3.下更新统的q只在有咸水分布区考虑该含水组。区内开采量很少,底板埋深多在280-320m之间,为下更新统Q1上段地段。导水系数在200-450m2/d之间。强富水区的分布与第Ⅱ含水组相似,但范围较第Ⅱ含水组大,含水层粒度和厚度也增大变厚,涌水量多大于3000m3/d。其余地区均属较富水区。4.强富水区范围底界深度370-420m,其下段包括部分上更新统含水层。强富水区与第Ⅱ含水组相似,但其范围变小。其余地区为较富水区,向南部变为中等富水区。三、地下水的补充、排水沟和排水条件1.地下水的补给、蒸发、开采浅层水埋藏浅,其补给条件较复杂。其主要补给因素有:降水和和灌溉回归水的入渗补给,侧向迳流补给,河渠渗漏补给,再补给能力强,局部深层孔隙水和隐伏岩溶水的越流补给等。前四项是主要补给因素,其中降水补给往往占3/4以上。浅层水由北部山前平原向南部平原迳流条件变差,主要通过蒸发和开采排泄,以前者为主要排泄方式,部分排入河流或洼淀、水库等地表水体。全淡水区第I、Ⅱ含水组间隔水性较差,部分地段由于自然或人为的原因第I、Ⅱ含水组间水力联系较好,其水量的交换量远超过正常情况下的越流补给。2.深层水水位下降,越流补给特征明显深层孔隙水由于埋藏较深,不能直接接受降水补给,主要是侧向迳流补给和浅层水的越流补给。在未大量开发前,深层水水位高于浅层水,经多年开采后,深层水水位大幅度下降,浅层水水位普遍高于深层水,浅层水的越流补给是深层水的重要补给因素,其补给量取决于二者水头差及其间的弱透水层岩性和厚度。侧向补给条件北部好于南部,西部好于东部,由北和西北向南和东南迳流条件变差。深层水水位下降漏斗的形成,改变了初始流场,漏斗连通和迭加,加剧了区域水位下降,并袭夺邻区的水量,使漏斗边界外延。深层水主要由开采排泄。开采量主要消耗弹性储存量。3.地下水的补给、径流、排隐