河南省杞县地下水形成条件研究

2008年5月May,' ,2008第30卷第3期Cround waterVolL30~ NO.3河南省杞县地下水形成条件研究黄继超,王金山，田大勇(河南省地址矿产开发局第二水文地质工程地质队,河南郑州450053)[摘要]河南杞县在天然条件下,中、深层地下水的补给主要由侧向径流补给,其次为浅层地下水的越流补给。浅层地下水位高于中、深层地下水位,二者之间为薄层或透镜状粉土及粉质粘土,浅层地下水可补给中、深层水。[关键词]地下水;形成条件;河南省杞县[中图分类号] P641.11[文献标识码] A [文章编号] 1004 - 184(2008)03 -0007 -03Study on Formation Condition of Groundwater of Qi County in Henan ProvinceHUANG Ji - chao, WANG Jin - shan, TIAN Da - yong(Geology Team, No. 2 Hydrogeological Engineering, Geology and Minerals Development Bureau in HenanProvince , Zhenzhou 450053 , China)Abstract: For the natural conditin, the middle and deep groundwater is mainly recharged by the side run-.off, then is supplied by shallow groundwater. The water level of shallow groundwater is higher than the middleand deep groundwater level. The thin or lentoid powder and powdery clay is left between them, the shallowgroundwater can replenish the middle and deep groundwater.Key words: Groundwater, Formation condition, Qi County in Henan Province~40 m。1区域地形地貌2)风积层(Q。"):零星分布于县区北部阳乡 七本区大地构造部位属新华夏系构造带第二沉降带纲集以北及中了城至马大府附近,以细.粉细砂组成，的华北拗陷,南部则处在通许隆起的东缘,地表覆盖有厚1~2 m。巨厚的第四系.上第三系沉积物，断裂构造隐伏于松散1.1.2 上更新统(Q3"+W)层之下。主要断裂有杞县断裂,沿圉镇-杞县县城方全县均有分布,埋藏于全新统地层之下。北中部向隐伏于松散层之下。底板埋深80~120m,厚50~80m;南部底板埋深45~1.1区域地层岩性80 m,厚25~45 m。由于成因类型和岩性不同,上、下该区域新生代以来一直处于缓慢的沉降运动中，部具有明显的差异性。上部为冲积层,层底界线由南因而沉积了巨厚的第四纪沉积物,第四系地层发育齐向北倾斜,底板埋深从南部60m渐变为100m,岩性傅全,其下埋藏有第三系地层,据区域地质资料,新生界集以北主要灰黄、浅黄色粉土、粉质粘土与中细砂互底板埋深1 000~1 500 m。层,沙层颗粒较细,砂厚10~20m,傅集以南主要为粉地层主要为第四系(Q)根据区内钻孔资料及地土夹粘土,砂层薄而细，程透镜体出现。砂层厚< 10表出露情况,按第四系的岩性岩相组合特征,将第四系m。砂层中薄层理,微层里发育,粉土中含钙质结核较底层叙述如下:多,顶部有较稳定粉质粘土层,局部有古土壤层。下部1.1.1 全新统(Q4+)为洪冲积物,属黄河早期沉集物,岩性为褐黄色、灰黄1)冲积层(Q2"):属近代黄河冲积层,分布区内广色混有灰绿色的似黄土状粉土和粉质粘土互层,夹有1大地表,位于黄河故道多次径流的主要地带,以河床相~2层中细砂、粉砂,呈多镜体分布。粉土普遍含有钙中中细砂为主,砂层厚10~20 m,内含钙质结核,夹粉质结中国煤化工°土层。顶板埋深0~2 m,底板埋深30~40 m,层厚301.1.TYHCNMHG[收稿日期] 2008-02 -15[作者简介]黄继超< 1985 - )男,河南禹州人,助理工程师,主要从事水.工、环地质调查与研究工作。第30卷第3期地下水.2008年5月本区广泛分布,底板埋深在140~ 180 m,厚度40~纯。砂层内的薄层里发育。主要砂层厚度大,分布稳60 m,其地层特征为:定,以湖积为主。1)上部为冲洪积层,岩性为棕红色或棕黄色粉1.2地貌土,粉质粘土夹薄层粘土和1~2层中细砂.细砂及粉该县地貌条件比较简单,按地貌成因划分,本县地砂层。砂层厚度<10m,有1 ~2层钙质结核富集层，貌类型为黄河泛流平原。由于黄河历次泛滥改道,地偶见铁锰质结核。表遗留有故河道和槽形、碟形洼地。根据微型地貌和2)下部为冰水沉积层,岩性为黄绿色、灰绿色、棕地表岩性不同,东南部为沙壤质黄泛冲积平原,地表岩红色的粘土或粉质粘土,夹有1 ~2层不稳定的灰黄色性以粉土、粉质粘土为主;西部为粉沙质黄泛冲积平粉细砂,砂层分选性较差,黄绿色粘土、粉质粘土顶层原,地表岩性以粉土、粉沙土为主,后期由于风力吹物部含豆状铁锰质结核和较大的钙质结核,分布稳定,为作用,有沙丘和沙地分布。本层标志层。1.3 气象水文1.3.1气象杞县属温带大陆性季风气候区;表现为典型的大陆性气候。据县气象站1957年至今资料,全县年平均气温14.1 C ,最高年为43 C ,最低年为-16.2 C,年平均◎●mm无霜期210天。降雨量平均722. 9 mm,年降水量变化9 1467较大,1957年降水量1 138.9 mm, 1968年为309.0 .19 E界mm,年内降水量分布也不均,一般多集中在7.8.9三0则门口-因州一开封新装个月,占全县降水量约67.45%。 多年蒸发量为1858.2 mm。1.3.2 水文11杞县属淮河流域,常年性河流主要有:惠济河、淤泥河、铁底河等;较大的季节性河流主要有:小蒋河、圈章河、杜庄河、茅草河、涡河故道、小青河、小温河、大偃围1杞县及其周边地区地质、地震构造圉沟等11条。惠济河发源于开封、兰考之间的黄河大1.1.4 下更新统(Q划)堤。由西北流向东南，在开封境内集流463 km,目前已本县区广泛分布,埋藏于中更新统之下,底板埋深成为开封排放地表污水的河流,遭到严重的污染。淤在200 -280 m,本统厚度较为稳定,厚度80~ 100 m。泥河发源于开封县,至城关附近人惠济河,境内长26. 7上部为冲洪积层,岩性为棕红色粉土、粉质粘土夹km,流域面积289km2,在灌水季节也引用黄河水。薄层中细砂、粉细砂。砂层分选性较好，粘土质纯、致除河水之外,区内还有数条引黄干渠,如杞兰干密,内夹有1 ~2层钙质结核及铁锰之富集层,顶部残渠、东风干渠幸福干渠。留有古土壤层。本层厚度30~60 m。下部为冰水坠积层,岩性为灰绿色、棕红色粘土、2地下 水形成条件分析粉质粘土夹1 ~2层细砂、粉细砂层。粘土层含铁锰质2.1地下水类型分类结核和钙质结核,砂层含泥质、分选性差,分布稳定,本根据地下水的埋藏条件及赋存特征,本区域地下层厚度50~70 m。水类型应属松散岩类孔隙地下水。1.1.5 上、中新统(N2 +N)根据含水层的埋藏深度,补给条件及水力性质将广泛分布于全县区。据区域地质资料,底板埋深本区地下水分为三种类型,即埋藏于地表下40 m以下. 100~1 500 m,厚度800~1 200 m。岩性上部为棕红的浅层潜水或微承压水;40 ~250 m的中深层承压水、色、棕黄色混有灰绿色侵染的粘土和浅黄色、灰白色中微承压水及250 ~ 800 m的深层承压水。地下水的富粗砂层。粘土层含有较多的钙质结核或铁锰质结核或水性以单井涌水量为指标进行评价。单井涌水量浅层侵然物，并见有1~3层古土壤。质地疏松。常见龟裂中国煤化工:将各类型地下水富水现象。裂隙内被砂质结晶充填。砂层厚而稳定,含有CNMHG砾石,磨圆度较好,以冲积为主。下部为红色、兰灰色2.1.1 '茂层盾不粘土和棕红色泥质粉细砂、中细砂层。粘土层厚,质含水层为全新统(Q4+")含水组,含水层岩性以第30卷_第3期地下水.2008年5月中细砂、细砂、粉细砂为主,厚505 ~29.5 m不等,覆盖3)水量中等丰富区层为粉土、粉质粘土互层,对大气降水及地表水人渗较分布于本区中东部的邢口等乡镇,含水层岩性以为有利,地下水为无压的潜水。由于所处位置及含水细砂粉砂为主,含水层顶板埋深94 ~121 m,底板埋深层厚度分布及颗粒不同,地下水富水性也不同，可划分182 ~208 m,砂层总厚17~22 m,富水性中等,单井出为水量丰富的和水量中等两个的区:水量<1000 m'/d,水化学类型HCO, .sO,-Na,矿化1)水量丰富区(单井涌水量1 000 ~3 000 m/d)度多大于1 g/L。分布于湖岗一圉镇一板木- -线东北(裴村店乡2.1.3深层地下水除外)大部分地区,位于黄河故道下游主流地带,含水含水层为上第三系(Na'")含水岩组,含水层顶层以细砂、细中砂为主,砂层顶板埋深5~15 m,底板埋板埋深230 -260 m,底板埋深(230 ~ 260 m)区内钻深40~45 m,砂层总厚30~35 m,水位埋深3~5 m。孔均未揭穿,含水层岩性以中细砂.细砂为主。单层厚.地表岩性以粉土为主,有利于大气降水及地表水的下5~ 20 m,砂层与粘土(粉质粘土)呈不等互层,富水性降入渗补给,富水性较好,单井涌水量1 000 ~3000较好。与中深层地下水水力联系不密切,地下水具承m'/d,渗透系数16. 28 ~23. 41 m/d,水质类型以HCO3压性,水位埋深24 m左右。据杞县高中新井资料,该-Na. Ca. Mg为主,矿化度0.85-23.41 g/L。局部井井深640.5 m,从230 ~640 m内砂层有15层,总厚地区为HCO,●Cl-Na.Ca. Mg型水。163.5 m。据实际抽水资料,475 -640 m试验段,水位2)水量中等丰富区降深25 m,涌水量66 m'/h,单井涌水量为876 m'/d。.分布于湖岗一圉镇-板木一线西南及裴村店乡县自来水公司一眼生产井,井深550 m,该井涌水量达附近。含水层以细砂、泥质粉砂为主,砂层顶板埋深203 288. 23 m'/d,水化学类型简单,为HCO,●Na型水，~25 m,底板埋深25~30 m,砂层总厚5~10 m,水位矿化度较低,为0.46 g/L。由此可见本区深层地下水埋深3~5 m。地表岩性以粉土、粉质粘土为主,大气降水量极丰富,水质较好。水及地表水的人渗较其他部位差,富水性中等,单井涌2.2地下径流、补给 、排泄水量700~1 000 m'/d,渗透系数11.68~16.72 m/d,该区域地下水的补径排条件,由于埋藏条件及赋水质类型以HCO,-Na. Ca. Mg为主,矿化度0.54~存特征的不同,浅层水属于潜水或微承压水类型,补给1.05 g/L。主要为大气降水补给,径流途径较短，径流区、排泄区2.1.2中深层地下水同补给区基本-致。中深层属承压水类型,补给主要含水层为上、中.下更新统含水层组,含水层岩性为侧向径流补给,其补区较远。径流区、排泄区不同,以细砂、细中砂粉细砂为主,厚30 ~50 m不等,与浅本区主要属径流区。层地下水之间为薄层或透镜状粉土、粉质粘土相隔,浅2.2.1浅层地下水的补径排 条件层地下水可下渗补给中深层水。水位埋深12~13 m。本区浅层地下水的主要补给来源有:大气降水入水化学类型杂,矿化度多大于1 g/L,水质较差。根据渗补给、灌溉回渗补给、地下水侧向径流补给、河渠滲含水层的厚度、粒度、分布及单井涌水量,可将区内中漏补给等。深层地下水富水性划分为三个区:大气降水入渗补给是本区浅层水的主要补给方1)水量极丰富区式。本区地势平缓,地下水埋深多在6~8 m之间,包分布在县西北部泥沟、平城等乡镇及高阳、蔡营附气带岩性主要为粉土.粉质粘土等,结构疏松,有利于近。含水层以中细砂、细砂为主,砂层顶板埋深24~40大气降水的人渗补给。m。底板埋深222 ~231 m。砂层总厚30~50 m,砂层灌溉回渗补给:区内几井密布，且有引黄灌渠分分布稳定,粒粗层厚,富水性极好,单井涌水量>3 000渠,大部分农田可利用机井或灌渠灌溉,距1998年经m'/d。水化学类型复杂,为HCO3●SO,-Na●Mg,矿济和社会统计,有效灌溉面积占总耕地面积的化度1. 80 g/L左右,为微威水。81. 46%。因此灌溉水渗漏人渗也是浅层地下水主要2)水量丰富区补给方式之一。分布于县东北部、中西部的大部分地区,含水层顶板河渠渗漏补给:本区有惠济河、淤泥河、铁底河等埋深42.5~65 m,底板埋深196 ~249.8 m,含水层以细长年中国煤化工节性河流,及幸福干砂粉细砂为主,总厚25~39m,富水性较好,单井涌水渠、CN MH G质疏松,地表水可下量100 ~3 000 m2/d,水化学类型复杂,为HCO3●Cl - Na渗或侧诊绍地下水。●Mg,HCO,●SO, -Na,矿化度0.86 ~1.73 g/L。(下转第47页)第30卷第3期地下水2008年5月近的井点受河水补给影响越大、越快,水质参数与河水45%的氮会从土壤中流失、下渗进入地下水体成为主变化的同步性也就越好,这是正常规律。要的污染物质。4.2点面源污染影响4.3水文地质条件影响点污染源主要来自厂矿、企业、工业产生的废气、土壤是水的载体,土壤中易溶于水的的物质成分,废水以及生活垃圾、生活污水。这些废物中的污染物特别是无机物如:钾、钠、钙、镁、铁的盐类以及氯化物、通过自然下渗或经降水淋洗下渗进入地下，影响地下氟化物等,大量的被水所溶解,变成水体的一部分,两水水质。者中的物质成分在持续不断的进行相互置换。对于地面源污染主要来源于农业生产中的污水灌溉、农处苦海沿边、多盐渍之地的广饶来说,总硬度、溶解性药和化肥,其中,尤其以农田使用氮肥污染状况最为显总固体、氯化物、氟化物等较高甚至严重超标，很大程著。有关资料表明:在氮肥施用总量中,约有12.5% ~度 上是受当地水文地质条件影响所致。Aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa(上接第9页)测向径流 补给:主要来自本区西北部的水可下渗给中、深层地下水。.流人的地下径流量,由于水力坡度较小,地下水径流量中、深层地下水的径流:本区的中.深层地下水的很小。流向总体上与浅层地下水流向一致,也大致沿地形坡浅层地下水的径流:天然条件下,浅层地下水水位度由西北向东南方向流动。埋深主要与地形有关,本区浅层地下水流向总体与地中、深层地下水的排泄:本区的中深层地下水排形倾向-致,但由于县城附近地下水已形成-一个符合泄以开采排泄为主,主要集中在企业厂矿区,其次一部降落漏斗,地下水由四周向县城方向径流。分地下水向东南径流排泄出本区。浅层地下水的排泄:区内浅层地下水的排泄方式2.3地下水动态特征主要有:开采排泄、越流下渗排泄、径流排泄、蒸发排泄该区内域地下水动态主要受气象水文人工开采等等因素的影响。地下水位随着雨季的到来而上升,雨季开采排泄:开采量排泄本区浅层水的主要排泄方之后水位最高,早季水位最低,相对于降雨地下水位上式,本区人口密度大,人畜用水多以开采浅层水为主。升的滞后时间随地下水位埋深的增加而延长,年变幅区内机民井密布,除渠灌以外,农业灌溉多以开采浅层0.67~2.97m根据影响地下水位动态变化的主要因地下水为主。素,将本区地下水动态类型分为以下几种:越流排泄:据调查资料,本区浅层地下水位高于中降雨人渗一开采型:区内基本上属此类型,水位埋深层地下水位,由于浅层含水层与中深层含水层之间深较大,几乎不受蒸发影响(见图)。其动态变化特征无较好的隔水层(多为粉、土粘土)加之中深层开采井主要受降雨及人工开采影响,降雨滞后1~2个月:止水不良或未止水,浅层地下水可下渗越流补给中深水文型:主要分布惠济河淤泥河铁底河等河流两层水。岸,河水与地下水联系密切,河水位的变化影响着地下径流排泄:本区东南部有少量地下水向境外排泄。水的动态,其影响程度,由远及近逐渐减弱。蒸发排泄:蒸发排泄受地下水埋深、岩性、气候等径流-开采型:区内中深层地下水以侧向径流补因素影响。据本次调查资料,本县地下水埋深多在6~给为主,排泄为人工开采,受降雨影响不大。主要分布8 m,仅县城以北局部地段丰水季节埋深多在2~4 m,在高阳城郊平城及柿园乡一带。地下水存在着蒸发排泄,但排泄量较小。2.2.2中深层地下 水补径排条件3结论中深层地下水的补给:本区中深层地下水的补给通过对该区域地下水形成条件的分析,该区域存主要为上游的侧向及浅层地下水的越流补给。在丰富的地下水资源。随着城市人口增长,建议在该天然条件下,中、深层地下水的补给主要由侧向径区域建立后备的水源地,应取区内深层地下水用于城流补给,其次为浅层地下水的越流补给。前已述及,浅市居民用水。层地下水位高于中、深层地下水位,二者之间为薄层或透镜状粉土及粉质粘土,浅层地下水可补给中.深层中国煤化工水。深层地下水、中深层地下水之间多为粘土相隔,水[1]河.0HC N M H G007 河南省杞县深层地力联系不密切,天然条件下主要靠侧向径流补给。开下水供水水文地质报告.采条件下,由于生产井未止水或止水不良，上部含水层