沧州地下水水文地质特征

1沧州地下水水文地质特征1自然地理、水文、气象1.1地理位置沧州市地理坐标为北纬37°28′-38°57′，东经115°42′-117°51′，东西长187km，南北宽165km，总面积14056km2（图1-1）。图1-1沧州市地理位置图沧州地处河北省东南，东临渤海，北靠京津，南与山东省及衡水市交界，西与保定市相连，与山东半岛及辽东半岛隔海相望。距首都北京240km，距天津120km，距省会石家庄221km，处于环渤海中心地带，是河北省确定的“两环”（环京津、环渤海）开放一线地区，也是京津通往东部沿海地区的交通要冲。沧州市设新华区、运河区2个区，辖泊头市、任丘市、黄骅市、河间市4个市，沧县、青县、东光县、海兴县、盐山县、肃宁县、南皮县、吴桥县、献县和孟村回族自治县10个县。全市总人口680万。1.2气象沧州市属半干旱地区，暖温带半湿润大陆性季风气候特点，日照比较充足。冬季受西伯利亚大陆性气团控制，寒冷干燥，春季受蒙古大陆性气团影响，降雨稀少，蒸发强烈，干燥多风；夏季受太平洋高压和西部或西南部低压影响，有时炎热干旱，有时暴雨倾盆；秋季易受高压控制，天高气爽，少雨干旱。多年平均气温12.2℃，最高月平均气温为26.5℃(7月份)，历年极端最高气温43℃(1961年6月12日)。最低月平均气温-4.3℃(1月)，历年极端最低气温-24.8℃(1972年1月26日)。本区四季分明，季间温差变化显著。多年平均日照时数2758.48小时，多年平均无霜期188天。本区多年平均年降水量573.5mm，多年平均蒸发量1692.1mm，约为降水量的3倍。降水特点为年内分布不均，年际变化大，6-9月份为汛期，汛期多年平均降雨量为449.6mm，约占多年平均降雨量的78.4%。其余8个月降雨量只占21.6%，降水量自西向东呈逐渐增加趋势，相差100mm左右。21.3水文沧州位于研究区东部，黑龙港河下游，地势由西向东略有倾斜，西部较高，地面高程在15m左右，东部沿海较低，一般地面高程2m左右。地面坡降万分之一。境内河流43条，千亩以上封闭洼地254个。区内引洪、排水河流均属海河流域南系。沧州市地势平坦，河流众多。境内主要的行洪河道有子牙新河、漳卫新河、南运河、捷地减河、滏阳河、滏阳新河、滹沱河、子牙河、大清河等14条河，境内河长714km。排水河有宣惠河、南排水河、北排水河、小白河、古洋河、老盐河、黑龙港河、清凉江、任文干渠等43条，全长2202km。较大的洼淀有南大港、大浪淀、杨埕水库和白洋淀的东部地区。东部滨海地区地势平坦，洼地较多，排水不畅，土地盐碱化非常严重。本区多年平均径流深不足25mm，径流的年内分配特点是：年径流量的50-80%集中在6-9月份，径流的年际变化，丰水年、枯水年交替出现似有一定的规律性。80年代以后至今，大部分河流常年干涸，径流深小。2区域地质环境概况2.1地形地貌沧州市地势为自西南向东北略倾斜，自然坡降约0.29‰，地面高程2-15m，地势较为平坦。全区属冲积、湖积、海积地形地貌，按成因类型分为冲积湖积平原和冲积海积平原，冲积湖积平原地势低洼、平坦，洼地与沙地相间分布，易形成半封闭湖泊和季节性积水洼淀；冲积海积平原地势低洼，洼地众多，多为盐碱地和湿地。2.2地质构造该区基底构造地处华北断陷，地质构造较复杂，由于受北北东向活动断裂控制，形成了北北东向展布的冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷、埕宁隆起这些次一级构造的边界。受北西向活动断裂的控制，在这些坳陷、隆起构造单元上，又形成了许多次一级的构造单元（详见图2-1）。图2-1沧州地质构造图32.3地层岩性根据钻孔资料，工作区分布有第四系、新第三系、下第三系及基岩地层。第四系、新第三系地层厚度较均匀，下第三系地层厚度分布不均匀。（1）第四系（Q）全新统（Q4）：全区广泛分布。岩性主要为粉细砂、粉土、淤泥质亚粘土、粘土或泥炭，层底埋深20-30m。上更新统（Q3）：岩性主要为粗中砂、中砂、细砂、含泥细砂、亚砂土、亚粘土，滨海地区分布海相层和火山喷发岩，底界埋深一般为120-170m。中更新统（Q2）：岩性主要为粘土、亚粘土、粉砂、细砂、粗砂等，层底埋深一般为250-350m。下更新统（Q1）：岩性主要为粘土、亚粘土、亚砂土，半固结状细砂、中细砂砾卵石层等，底界埋深一般为350-550m。（2）第三系新第三系（N）：为上新统和中新统的明化镇组和馆陶组，岩性主要为砂岩与泥岩互层，底部厚层燧石砾岩层是本区矿泉水和地热水的主要产出层，底界埋深1350-2300m。老第三系（E）：为渐新统和始新统，古新统缺失，岩性主要为泥岩、页岩、砂岩、泥膏岩、钙质泥岩、钙质砂岩、白云岩等，是本区油气的主要聚集层，底界埋深1480-3300m。3水文地质条件3.1含水组划分（一）第四系含水层组的划分及其水文地质特征该区第四系厚度350-550m，厚者可达550-600m。以第四纪沉积物的岩性为基础，以水文地质条件为依据，将工作区的第四系含水岩系自上而下划分为四个含水层组，详见表2-1。表2-1第四系含水组划分表地层含水组底界埋深(m)咸水垂向变化咸水层第四系全新统(Q4)Ⅰ20-30浅层淡水咸水深层淡水浅层咸水层更新统上(Q3)Ⅱ120-170中(Q2)Ⅲ250-350深层咸水层下(Q1)Ⅳ350-550第Ⅰ含水层组底界埋深20-30m，大部分相当于Q4底界和Q3上段。降水入渗、径流和补给条件较好，单井单位出水量为1-2.5m3/(h·m)，咸水广泛发育，水质结构多为淡水-咸水型或咸水型。地下水动态类型属强入渗补给-蒸发、开采型。第Ⅱ含水层组底界埋深120-170m，相当于Q3底界。垂直入渗补给条件差，地下径流滞缓，单井单位出水量5-10m3/(h·m)。水质结构多为咸水型。地下水动态类型属弱入渗补给、径流补给、开采-径流型。第Ⅲ含水层组底界埋深250-350m，相当于Q2底界。富水性、渗透性及补给条件较差，单井单位出水量为5-10m3/(h·m)，东部沿海一带有咸水分布。地下4水动态类型属径流、越流补给-开采型，是沧州市深层地下水主要开采层。第Ⅳ含水层组底界埋深350-550m，局部达600m，相当于Q1底界。渗透性及富水性差，侧向径流补给微弱。单井单位涌水量主要为5-10m3/(h·m)，局部小于2.5m3/(h·m)。地下水动态类型属缓慢径流、越流补给-开采型。（二）第三系含水层组的划分及其水文地质特征上新统明化镇组：底界面埋深800-1100m，含水层孔隙度一般30-33%，单井涌水量1000-3000m3/d，是本区矿泉水的主要产出层，地下水动态为开采消耗型。中新统馆陶组含水层组：底界面埋深1200-2300m，含水层孔隙度为20-32%，单井涌水量1000-2000m3/d，是本区地热水的主要产出层，地下水动态为开采消耗型。下第三系含水层组：工作区内下第三系下部缺失，底界埋深3000-6000m，最大可达8000m，含水层孔隙度为18-25%，单井涌水量一般小于50m3/d，大者可达100-300m3/d，是工作区内生油-含油地层，地下水动态为开采消耗型。3.2地下水补、径、排条件地下水的补、径、排条件主要决定于含水层的成因类型、埋藏条件、开采状况等因素。（一）浅层水浅层水的补给、径流、排泄条件直接受自然、地理、水文、气象、植被、地形、河道分布以及人工开采等因素影响。大气降水为主要补给来源，地表水入渗、灌溉回归入渗次之，侧向补给很少。本区中西部径流条件相对较好，东部较差，沿海一带近于滞流。排泄方式主要有蒸发、开采以及越流补给等。天然状态下地下水的流向与地形倾斜相一致，即由西南流向东北，但由于受开采影响，地下水流向开采区。因地形平坦，水力坡度小，故地下水运动缓慢。（二）深层水深层水天然径流方向自山前平原至滨海地区，由西向东，径流缓慢，主要为侧流补给。但因几十年来，过量开采深层水，致使本区出现了区域地下水位降落漏斗，改变了地下水的天然流向，使地下水向漏斗中心汇流，主要为接受上覆浅层水的越流补给，其次是侧向径流补给，径流迟缓。西部含水层颗粒粗，径流条件较好，东部颗粒细、含水层在水平分布的延展性、连续性和稳定性均比较差，导致径流更加迟缓。深层承压水开采前基本处于封闭状态，边界径流排泄量甚微，七十年代以来，本区深层水的排泄途径主要为人工开采。3.3区域地下水位与地下水漏斗演化地下水位变化受自然和人为因素影响。沧州市开采利用地下水始于20世纪60年代，随着社会经济发展，对地下水资源的需求不断提高，开采量越来越大。沧州浅层地下水多是咸水，由于水质较差且单井出水量小，故开发利用程度不高，地下水水位变化也小。深层地下水质相对较好，开采程度高，但其补给能力差。在沧州市区等工业及人口集中的地区，需水量大，地下水开采程度高，均处于长期超采状态，水位大幅下降，形成了大范围地下水位下降漏斗，甚致使部分含水层被大面积疏干。整体上看，沧州地区地下水处于超采状态，但地下水开发利用在平面和垂向5上分布不均匀，地下水水位变幅也很大。正是由于研究区地下水位的这种变化引发了大面积的地面沉降。沧州地区深层地下水降落漏斗变化情况详见图3-3。图3-3沧州市深层地下水漏斗变化示意图