涞源盆地水文地质特征及缺水现状分析_王新峰
第10卷 第6期2012年12月
南水北调与水利科技
Southtoorth WaterTransfersand WaterScience&Technolo--N gyVol.10No.6
Dec.2012
:/doi10.3724SP.J.1201.2012.06074
涞源盆地水文地质特征及缺水现状分析
王新峰,刘 蕴,李 伟,邓启军,曹 红
()中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定071051
摘要:涞源盆地位于保定西部太行山区,干旱缺水一直是困扰当地经济发展和社会和谐的因素之一。通过水文地质调查,查明了涞源盆地构造主控下的南盆地、北盆地和片麻岩3个地貌分区及其由5组断裂构建的地下水网络,发老构造以阻水为主。对调查的1将其归纳为侵蚀泉、断层泉、溢流泉和接现新构造以导水为主,02处泉进行分析后,触带泉四大成因类型。根据调查获得的涞源盆地西部缺水现状数据,结合盆地自然地理和水文地质条件,分析认为造成缺水的原因主要包括降雨时空分布不均、地形地貌切割不同、岩性差异和人为水质污染,因此提出了开展找水工程、建设分散型蓄雨池、规划厂矿废水废渣处理工程和控制消除人为污染源等处理措施,以缓解缺水现状。关键词:水文地质;水文地质调查;缺水现状;构造控水;泉;涞源盆地
()中图分类号:P641 文献标识码:A 文章编号:16721683201206007405---
AnalsisofHdroeoloicalConditionsandWaterShortaeStatusintheLaiuanBasin yygggy
,,,,WANGXinfenLIU YunLIWeiDENG QiunCAO Hon - -gjg
(or CenterHdroeoloand EnvironmentalGeoloCGS,Baodin71051,China) fyggygy,g0
:AbstractTheLaiuanbasinislocatedinthewesternTaihanMountainsofBaodin.Drouhtandwatershortaehasbeenone ygggg ofthefactorsaffectinthelocaleconomicdevelomentandsocialharmonintheLaiuanbasin.Throuhhdroeoloicalinves -gpyygygg ,,,tiationsthedivisionsincludinsouthbasinnorthbasinandandthenetworkformedbeomorholoicneissroundwater ggygpggg ,fivecrackswereidentifiedwhichsuestedthatthenewstructureismainlwaterconductinwhereastheoldstructureis ggyg :,mainlreventin.Aeneticwatertotalof102srinswerealsoinvestiatedandcanbeclassifiedintofourteserosion ypggpggyp ,faultoverflow,andcontactzonesrins.AccordintothewatershortaestatusinthewesternLaiuanbasinandthenatural pgggy ,andhdroeoloicalconditionsthecausesofthewatershortaeincludethetemorallandsatiallunevendistribueorahic -ygggpypyggp ,,,,tionofrainfalldifferenceintoorahiccuttindifferenceinlitholoandwaterollution.Conseuentlseveralmeasures pgpggypqy,,wereroosedtoalleviatethewatershortaestatusincludinconductinroundwaterexlorationenineerinroectbuildin ppggggpggpjg ,,scatteredrainstoraetreatmentsofwastewaterandremovinsourcescausedbhumanactivities.oollanninollution ggyppgp :;;;;;KewordshdroeolohdroeoloicalsurvewatershortaestatuswatercontrollinstructuresrinLaiuanbasin - yggyyggyggpgyy
随着生产的变革和进步,水资源短缺已成 在河北涞源,
]14-
。通过水文地质调查获为经济社会发展的最大制约因素[
是水文地质学明显转向解取研究区缺水现状及其分布特征,
]56-
。水文地决社会广泛关注的现实应用性问题的一个印证[
布特征与缺水现状的联系,明确不同地貌分区的缺水成因和为涞源盆地地下水资源开发利用提供支撑。缓解措施,
1 研究区概况
1.1 气象水文
涞源盆地被群山环抱,气候凉爽,多年平均气温8.3℃,历年极端最高气温3最低-3多年平均降水量8.3℃,0.6℃;多年平均水面蒸发量1564.6mm,229.3mm,7月-8月的 降雨量占全年降雨量7由于降水年际变化大,年0%~80%,
质学在解决人类面临的众多资源一环境问题中发挥着越来
]79-
。越关键的作用[
涞源盆地为一典型的向斜岩溶汇水盆地,有诸多专家学
]1011-
,其补给区在四周山区,排泄区在盆地者做过考察研究[
12]
。本文基于水大气降水为泉水的主要补给水源[东南侧,
文地质调查数据,研究涞源盆地构造控水作用下的地下水分
收稿日期:201208162012111620121125-- 修回日期:-- 网络出版时间:--
://///网络出版地址:httwww.cnki.netkcmsdetail13.1334.TV.20121125.1103.028.htmlp
)基金项目:中国地质调查局国土资源大调查项目(1212011121149
:(),,,,,作者简介王新峰1982-男河南周口人助理工程师硕士主要从事裂隙岩体渗透性和基岩山区水文地质调查成果集成研究等工作。
:E-mailwxf820813@126.com
·74·水文地质与工程地质
王新峰等·涞源盆地水文地质特征及缺水现状分析内分配不均,造成区内春旱、夏秋多雨的特点。
)——松散岩类孔隙水。以第四系的冲洪(松散沉积物—1
积土、砂砾石、卵砾石互层为主,富水性好,主要分布在涞源北盆地,涞源南盆地局部发育,但较薄;第三系的胶结砾岩、砂页岩、黏土夹煤层,主要分布在南盆地,富水性差。
()——碳酸盐岩裂隙岩溶水。主要是广泛分碳酸盐岩—2
布在涞源盆地北部和西北部及南部的灰岩、白云岩出露区。富水性极不均匀,地下水分布严格受地质构造控制,且大部分地段裂隙不发育,不利于降雨入渗和地下水径流,其分布区是严重缺水区。
)——基岩裂隙水。主要是分布在盆(片麻岩和岩浆岩—3
地东南部、南部,富水性受风化壳发育规模和构造控制,地下水以散泉形式排泄,在断层带上呈串珠状分布,个别泉水量规模较小的风化壳只能形成季节很大。不过受降雨影响大,性泉。
1.2 地层岩性
涞源盆地出露地层齐全:从南向北依次为太古界阜平群变质岩系;太古界五台群变质岩系;长城系高于庄组燧石结蓟县系石灰岩、杂色页岩、燧石条带白云岩;寒武核白云岩、
系的白云质灰岩、竹叶状灰岩、鲕状灰岩、紫色页岩、砂岩;奥白云质灰岩、燧石白云质灰岩夹页岩;第三系陶系厚层灰岩、
砂页岩、黏土夹煤层和第四系的冲洪积土、砂砾的胶结砾岩、
[8]
。石、卵砾石互层,地层分布特征见图1
1.3 构造演变
涞源盆地,是在白涧-阜平复背斜和广灵复背斜之间的团圆复向斜的基础上,发展而形成的新生代断陷盆地,它与南部的走马驿盆地和北部的东团堡盆地,自南向北呈北东向
13]
。斜列展布[
,“涞源盆地位于“中朝古陆上燕山准地槽西南端”涞易背斜”的西翼,吕梁运动使古老岩层受强烈的影响,因此地质构造复杂、构造形态多变是其典型特征,涞源花岗岩体侵入背斜核部;中生代燕山期,强烈的褶皱和伴随的岩浆活动,盖层发生褶皱和断裂,形成N的构造线;新生代喜马拉雅E40°运动最终塑造了涞源断陷盆地,在对五台运动形成的北东东造就了涞源南北两个盆地的格局,同时向断层重塑的同时,
喜马拉雅运动Ⅰ、也形成了南Ⅱ幕在南北盆地的差异运动,
13]
。盆地内主盆地第三系发育,北盆地第四系发育的特征[
2.2 构造控水作用
14]
,构造是地下水分布规律的主控因素[据图1分析涞
源盆地内发育的断层主要有5组,其发育程度和控水作用分述如下。
()北东东向断层。以北东7方向延伸,倾向北西,倾10°,角5压扭性,挤压破碎带宽,糜棱岩发育,特别是南部5°5°~8牌坊-冯村、黄花滩-金山口、金山口-金家庄、后湖海-朱破碎带宽度可达1家庄4条断层,0m至100余m。由这4条断层组成的两个断裂带,控制了涞源南北盆地的南部边界,并对区内地质构造起了骨干作用。首先,它们与北东向断层联合,控制了紫荆关花岗岩体,再次,它们向西南阜平境控制了五台群及蓟县系-古生界地层的分布,均为阻水内,断层。
)(北东向断层。以北东4方向延伸,倾向北西20°5°~4,或南东,倾角6压扭性。包含十八盘-四角台、黄土0°0°~7寨沟门-坡水、西庄铺-西龙虎、插箭岭-西庄岭-黑石岭、
挤压破碎带不发育,但相临地层铺共5条断层。该组断层,
常常断失一定的厚度或某一层位。其中黄土岭-黑石岭断层最长,约2它的西南段延出区外,构成了涞源盆地西7km,北部的地下水阻水边界,5条断层均为阻水断层。
()北北西向断层。以北西2方向延伸,倾向北30°0°~3,东,倾角6张扭性断层。包含石片-伊家普、陈家庄-留0°家庄、泉域-三甲村、张家铺-石门、扯拽沟-涞源县城、杨树漕-大黑背、牌坊-石城安及马家庄-菜村岗,共8条断层,特点是规模不大,主要沿第四系河谷发育,野外露头难个别见到断层面和地层错位,对塑造盆地东北和西南边寻,
界外形起了控制作用。值得注意的是扯拽沟-涞源城这条断层,对涞源泉群的形成是否有影响,需要进一步工作的证实,8条断层均为导水断层。
()北西向断层。沿北西4方向延伸,包含山岔40°0°~5子-艾河、灵吉、白石口,该组断层主要沿山间河谷3条断层,发育,为张扭性断裂,均为导水断层。
()南北向断层。沿北东1倾向东或50°~近南北向延伸,,倾角6延伸较长,扭性,挤压破碎带不发育,但可西,5°5°~8见断层陡坎和水平擦痕,由南而北,断层位移逐渐变小。包含斜山-牌坊、南坡底-北石佛、周村、东中庄-丰乐村,共4
水文地质与工程地质·75·
要构造形迹是5组断层见图1。
[8]
图1 涞源盆地地质构造略图
Fi.1 GeoloicalandtectonicconditionsoftheLaiuanbasin ggy
2 水文地质特征
2.1 含水岩组及其富水性
按地层岩性和地下水类型,涞源盆地含水岩组可分为以下3类。
第10卷总第63期·南水北调与水利科技·2012年第6期
条断层,其中斜山-牌坊和东中庄-丰乐村,两条断层延伸长达3均为导水断层。0多km,
可见,导水断层主要是北北西、北西和南北向三组,主要阻水断层是北北东和北东向两分布在新生代地层覆盖区,组,与团圆向斜核部走向基本一致。
总之,涞源盆地地下水网络是由这5组断层共同构建的。新构造以导水为主,但野外调查时又往往难寻其迹;老奠定了涞源盆地的水文地质分区,又塑造构造以阻水为主,
了各分区不同的水文地质特征。
()片麻岩区。大气降水是唯一的补给来源,径流局部3
化,无统一的径流通道,由水势高处向水势低处快速流动。以散泉向地表水体排泄和供人畜饮用等。
值得注意的是,富水性极好的北盆地,普遍缺水,且水位埋深大,找水难度高,而南盆地和片麻岩区,由于地貌和地层岩性空间差异大,致使水量集中,水位埋深浅,径流速度快,可以保障足够的生活饮用水。可见,富水性好,不代表水资在有利的汇水和阻水构造条件下,虽是不富水的地源丰富,
层,大气降水也可有效补给基岩裂隙水及隆冈型潜水,形成便于开采利用的饮用水源。
2.3 地下水补径排特征
涞源盆地总体上可分为北盆地、南盆地和片麻岩3个区,),。分为孔隙水区(和裂隙水区(细划7个亚区见图2
ⅠⅡ)
2.4 泉的主要类型
泉是涞源盆地水文地质特征的集中表现,涞源泉水众多,成因复杂,分布较广,共计102处。根据水文地质调查资从泉出露原因统计分析,将涞源盆地内的泉划分为侵蚀料,
泉、断层泉、溢流泉和接触带泉4类。
)(侵蚀泉。单纯由于地形切割地下水面而出露,包括1
15]
。以后湖海泉切割潜水含水层及揭露承压水隔水顶板[
()),为例(图3其位于后湖海村南宽大沟谷一侧,由于沟Q05谷下切及侧向侵蚀,使长城系高于庄组中厚层白云岩直接出揭露了裂隙岩溶水导水通道,地下水呈层状水溢流露地表,
成泉。层面裂隙隙宽达1垂层裂隙隙宽达1~30~25mm,
3/,在泉口清晰可见,据实测,泉流量1水温1mm,4md1℃
。
)图3 后湖海泉(剖面示意图Q05
()Fi.3 MaofsectionHouhuhaiQ05 gp
()断层泉。地形面切割导水断裂,断裂带测压水位高2
15]
。以后湖海泉(,为例(图4)其泉于地面时出露成泉[Q04)
位于后湖海村南宽大沟谷一侧,金山口-后湖海近东西向导
冲洪积孔隙浅水亚区;Ⅰ1:Ⅰ2北盆地冲洪积倾斜平原浅水承压水亚区;Ⅰ3
;南盆地冲洪积垄岗丘陵浅水承压水亚区;岩溶裂隙水亚区构造裂隙Ⅱ1Ⅱ2
水亚区;Ⅱ3风化裂隙水亚区;Ⅱ4黄土丘陵透水不含水亚区
,水断层带内,断层以2方向延伸,倾向南,倾角6断层两66°8°盘岩性均为高于庄组灰白色厚-巨厚层含燧石结核泥粉晶
3
/,白云岩。据实测,泉流量5~6m水温1d1℃。
图2 涞源盆地水文地质略图
Fi.2 HdroeoloicalconditionsoftheLaiuanbasin gyggy
()北盆地。地下水的补给来源主要是大气降水及东、1
西两侧基岩裂隙水的补给,西北和北部基岩裂隙岩溶水受北东向和北东东向断层的阻滞,无法形成有效补给。雨季时,沿其宽大沟谷形成的地表径流可形成补给源。北盆地由西、西北、北中高山区向涞源县城地下水径流方向简单,
汇流溢出,地下水径流的方向基本与扯拽沟-涞源县城和张家铺-石门两条导水断层的延伸方向一致,并重合。地、下水的排泄有泉(涞源泉群)及河(拒马河)工矿生活井开采和蒸发蒸腾等形式。
()南盆地。地下水的补给来源有大气降水、基岩裂隙2
地表水体下渗及南部导水断层的输入。径流由水侧向径流、
西部和南部山区以西庄铺-西龙虎阻水断层为界,分两条通道,向涞源县城-丰乐村一线径流,在西龙虎汇流。排泄通道以散泉、工矿生活井开采等形式。
)图4 后湖海泉(剖面示意图Q04
()Fi.4 MaofsectionHouhuhaiQ04 gp
(溢流泉。水流前方出现相对隔水层,或下伏相对隔3)
15]
。以北海泉水底板抬升时,地下水流动受阻,溢流地表[
(,为例(图5)泉位于涞源县城的东南,出露于上更新Q14)统黄土、砂卵砾石层陡坎下,是北盆地地下水径流受牌坊-冯村阻水断层阻滞,上涌成泉。据实测和资料综合分析,泉
3/流量自1持续减少,水化学995年以来,2006年仅158mh,
,类型是HC泉流量大于OCaM2011年实测时正值雨季,g3-
3
/180mh。
·76·水文地质与工程地质
王新峰等·涞源盆地水文地质特征及缺水现状分析
致使地下水位深,造成隙发育的地段由于地下水向下渗漏,当地无开采技术、无经济支撑而缺水。
)(工矿企业的废水、废渣造成的富水区水体污染,如泉4窑峪口。厂背、
针对上述原因造成的缺水,有必要通过开展找水工程来解决人口密集区的缺水问题,广建分散型蓄雨池以解决分散
)图5 北海泉(剖面示意图Q14
()Fi.5 MaofsectionBeihaiQ14 gp
人畜的饮用水困难。对于水质污染而造成的饮用水困难,需督促其规划建设废水废渣处要政府相关部门严查污染厂矿,理工程,控制消除污染源
。
()接触带泉。岩脉或岩浆岩侵入体与围岩的接触带,地4
]15
。以上庄泉()为下水沿冷凝收缩形成的导水通道出露[Q10
),图6泉位于上庄村南一宽大沟谷一侧陡坎下,附近地层例(
为蓟县系雾迷山组中厚层白云岩,单层厚度2产状0~40cm,。半山坡及此点向南追索3可见花岗闪长岩脉270°1°0m,∠3露头。由于此泉出露于岩层反倾向的方向,泉口沟切低洼,推平静,无气泡,自然流出,断是岩脉阻水成泉。泉口出水面大,
3
/,直接补给沟水。据实测泉流量2m水温1h1℃
。
)图6 上庄泉(剖面示意图Q10
()Fi.6 MaofsectionShanzhuanQ10 gpgg
3 缺水现状分析
通过对涞源盆地西部1以98个村庄缺水现状调查得知,机井深度大多在1机井为主要饮用水源的村落82个,00m以上,团圆向斜核部机井深度达1引泉水为饮用50m以上,缺水村庄达4因水质污染而缺水的村庄水源的65个,5个,达6个,缺水总人口1大牲畜55184人,887头。与2008年 统计的缺水村庄1缺水总人口6缺水情0个,700余人相比, 形势紧迫。况日趋严重,
由图7结合图2可见,缺水村庄多分布于北盆地盆缘山前地带与构造活动不发育的碳酸盐岩与松散岩类接触带,南盆地及片麻岩区缺水村庄以常年性缺水为主,主要分布在深切沟谷的松散岩类沉积区,有6个村庄靠近地表水体,如泉厂背、窑峪口,由于工矿企业较多,矿井疏水以及选矿厂污水排放导致的水资源污染比较严重,造成水质性缺水。
结合涞源盆地水文地质特征分析,缺水现状成因如下。)(降雨量时空分布不均,17月-8月集中了全年70%~有雨则涝,春冬久旱,如水石塘。而低山丘陵80%的降雨量,
河谷区降雨量偏少,地下水埋深大,缺少开采技术和经济条件造成常年缺水,如北盆地留家庄;或者降水无下渗通道,地如羊圈。下水无水可用,
()地形地貌造成部分地区蓄水能力不足,黄土隆冈区2
和地形切割严重的松散岩类与碳酸盐类接触带,降雨时对地且地表水流失殆尽,而造成缺水,如黄下水的有效补给不足,土岭。
()地层岩性差异造成富水性不均,导致地域性缺水。3
碳酸盐岩广布的地区蓄水能力也不同,厚度大、构造活跃、裂
致谢:感谢华北地方病严重区地下水勘查及供水安全示范项目组在野外工作和资料分析时给予的帮助!
水文地质与工程地质·77·
图7 涞源盆地西部缺水现状
Fi.7 WatershortaestatusintheLaiuanbasin ggy
4 结语
()通过水文地质调查,认为涞源盆地地貌和水文地质1
条件,严格受5组断层的控制。并根据构造控制程度,把涞南盆地和片麻岩区3个水文地质分区,源盆地分为北盆地、
分别论述了各区的含水岩组和水文地质特征,归纳总结了涞源盆地发育的侵蚀泉、断层泉、溢流泉和接触带泉四大类型和特征,分析了各自的成因。
()富水性好的北盆地普遍缺水,富水性差的南盆地和2
片麻岩区可能缺水。可见,富水性好,并不代表水资源丰富。在本地区,构造是控水主因素,地貌控制了汇水面积,岩性是富水条件。
()通过调查统计,获得了涞源盆地西部村庄的缺水现3
分析认为造成这种现状的原因主要有降雨时空分布不状,
均、地形地貌切割不同、岩性差异和人为性水质污染,并提出了开展找水工程、建设分散型蓄雨池和规划厂矿废水废渣处理工程,控制消除人为污染源等处理措施,以缓解缺水现状。
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·78·水文地质与工程地质