新泰市浅层地下水资源调查评估

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  [摘 要]本文通过对新泰地区地层构造,地质结构变化,分析推断出本地区地下水的类型、赋存规律及地下水情势的变化规律,得出如何合理地利用地下水,科学地管理地下水,以利本地区工业和农业的发展,造福人民。
  [关键词]浅层地下水;水资源调查;评估
  中图分类号:P641.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)33-0204-02
  一、地质概况
  (一)、地层:
  新泰地区地层有:前震旦系变质岩,寒武系页岩,奥陶系石灰岩,石灰系杂色砂页岩灰岩,二迭系砂页岩,侏罗系砂页岩,白垩系火山喷出岩,及各类岩浆岩类,第三系泥岩砾岩及溶水灰巖,第四系冲洪积砂砾石层及各种土层。
  (二)、构造:
  新泰在地域地质构造上,位于沂沭断裂带的西部并受其控制与影响。市内主要断裂有两组:一组为西北方向,一组为东北方向。西北方向的断裂最大的有两条,新泰南部的蒙山—放城断层;北部新泰—垛庄大断层;其次是杨家洼断层,蔡家庄断层等。东北方向的的断层有孙村——新泰断层,寺山庄——杨家洼断层,还有郭家泉——西西周断层,大窑沟——翟家庄断层,柴城——楼德断层等。关于各断层的力学性质如下:我市西北方向的断层为压性断层,其断裂带裂隙闭合,不富水有很强的阻水作用而在断裂的影响带富水。东北方向的断层是张性断层,其破碎带往往是富水带,是地下水活动的主要通道。总之通过打井对于本地区地层构造及力学成因的研究提供有力证据。
  二、地下水类型及赋存规律
  地下水的类型按含水岩石的孔隙性质,新泰地区地下水可分为四个类型:孔隙水、裂隙水、裂隙——岩溶水、岩溶裂隙水。地下水的赋存与运动规律与水文地质条件密切相关。地下水赋存于各个岩层的裂隙、溶洞和沙砾层的孔隙之中,不同的岩层裂隙和岩溶发育程度不同,第四系沙砾石层亦有孔隙度差别,因而各种岩土的含水性有强弱或贫富之分。地下水的赋存和运动在空间上完全受地质构造与岩层走向的制约,而在时间上则受大气降水的直接影响。根据地层顺序,岩性特点,地下水的埋藏条件和含水层的性质,现将本地区地下水的类型及运动规律分述如下:
  1、前震旦系(Ar)变质岩及各组片麻岩类风化裂隙潜水
  岩性以黑云斜长片麻岩为主,云母石英片岩,角闪石英片岩、黑云母变粒岩,斜长角闪岩等。主要分布于新泰北部徂徕山—莲花山—金斗山—青云山一线,新泰南部的丘陵地区由石莱的范家山—楼德的东岭村终止。河谷风化厚度0—20米,水位埋深1—8米,水量较小,单井涌水量0—20立方米/日,宜开凿大口井。
  2、各类岩浆岩类风化裂隙潜水
  分布于新泰北部及南部山丘区风化厚度0—15米,水位2—10米,单井涌水量0—10米3/日,宜打大口井。
  3、寒武系下统馒头组、毛庄组岩溶—裂隙潜水—承压水
  岩性主要是石灰岩、页岩,分布于新泰南部、中部,东石井—刘家山—楼德南侧的西安门一线山区,翟镇、龙廷局部也有出露。水位埋深3—30米,单井涌水量0—60米3/小时,宜打深井,在水位较浅的地段也可打大口井。
  4、寒武系中统张夏组、徐庄组石灰岩页岩,裂隙—岩溶—潜水—承压水
  分布于新泰南部郗家峪—黄山寨—扳倒井—楼德镇的伍埠一带,新汶南侧山区,酒台—平岭庄—宫里的西朱家庄一线,水位埋深8—50米,单井涌水量0—50米3/小时。
  5、寒武系上统长风山组及崮山组构造裂隙岩溶—承压水
  主要岩性为薄层石灰岩,泥质灰岩页岩,分布于新泰南部山区,石莱—楼德南部一线山区,此区富水较弱,水位埋深5—50米,单井涌水量0—30米3/小时,宜打深井。
  6、奥陶系中统,下统岩溶裂隙潜水—承压水
  主要岩性为:中厚层石灰岩,泥灰岩,页岩,下统的白云质灰岩,石灰岩,分布于新泰南部,放城—石莱一线,新泰中部、新汶南侧一线山区,新泰北部局部也有分布。奥陶系裂隙岩溶发育富水性强,水位埋深4—14米,单井涌水量20—80米3/小时,為本区主要含水层之一,宜打深井,大口井。
  7、石炭、二迭、白垩系(c.p.k)砂岩、页岩夹薄层灰岩,裂隙岩溶水
  主要岩性为砂岩、页岩、厚层灰岩,主要分布于汶南—新汶一线,水位2~20米,单井涌水量20~80m3/h。应当指出的是:石灰地层中的徐庄组灰岩,特别富水,新汶煤田年排水量达3.2×107m3,此后宜打大口井。
  8、第三系(E)钙质结合的粒土夹砂岩及砾岩,风化裂隙潜水—承压水
  主要分布在新泰中部柴汶河两岸平原区,岩性主要是:半胶结砂砾石层、粘土松砂岩及砾岩,裂隙较小,含水较弱,水位埋深2~10米,单井涌水量10~50,宜打大口井。
  9、第四系(Q4)冲积—供热砂砾石层,孔隙潜水
  主要分布在徂徕山—莲花山前平原以及河道两侧。
  柴汶河冲积层,发育有河漫滩及1~2级阶地,冲积层厚10~25米,支流厚2~10米,地下水位埋深2~6米,涌水量20~80。含水层为花岗岩中、粗砂夹卵石,一般上部有亚砂土、亚黏土,中部为中粗砂及砂卵石层,下部为砾亚砂土层与基岩发生水力联系。
  山前和含河道冲洪积层、含水层以小粒径砾石、中粗砂为主,底部多为砂石层,分布不均匀稳定,水位埋深1~4米,单井涌水量20~60,宜打浅机井及大口井。
  总之,第四系含水层是新泰主要含水层,也是新泰地下水开采量最大的层位。
  三、地下水的补给、径流和排泄
  新泰市地下水的补给以大气降水为主。
  此外,南部石灰岩山区有泗水方面的侧向补给。
  山丘区基岩裂隙水,水力坡度大,径流速度快,径流方向与形坡降相一致,南部山区地下水流向总的方向由北向南,由放城河及石莱河流入泗河,新泰中部平原区,柴汶河西岸平原地下水流向,北岸流向南,南岸流向北,地下水通过柴汶河排泄,而柴汶河也补给地下水。   新泰北部山区,地下水流向,莲花山—金斗山北侧地下水流向北,排入莱芜境内,其次汶南东南山地下水流东南排入蒙阴。总之,新泰地下水流向基本与地表水流向一致,地表水诸水系是排泄地下水的渠道,并主要以地下潜流形式流入三大水系区域。还有地下水潜水垂直蒸发排泄,浅层地下水的蒸发极限埋深约3米左右。
  四、地下水动态
  新泰市地下水动态变化有着明显的季节性,地下水位的升降和水位的丰涸,均随着灌溉用水和降水的大小呈周期性变化,春旱期大气降水量减少,而灌溉集中开采地下水,使水位显著下降,不同水文地质单元,年变幅各不相同。多年的长测资料表明:第四系水位埋深1~8米,年变幅3~5米。基岩地区的水位埋深一般在8~30米左右,年变幅5~45米。新汶一带由于矿坑排水年变幅达60米,据多年观测:新泰有小型漏斗区三处,新汶矿區漏斗区、楼德漏斗区、果都漏斗区,各处漏斗形成原因是:新汶漏斗区因矿区排水所致;楼德漏斗区因集中开采有关;果都漏斗区因机井密度大有关。
  五、地下水资源估算
  由于新泰地区地下水类型多样化。地下水的补给主要靠大气降水,天然补给量主要用水均衡法进行计算,平原区用水动力学法计算,但都以水均衡法进行了验算。
  地下水资源分为天然资源和开采资源,天然资源是开采资源的基础,开采水量虽然是可开采天然资源的一部分,但必须在补给期内补偿,可开采资源是在一定条件下和一定时间内既有补给保证,又能取出水来的开采量。开采资源的主要部分是:当年和一定水文周期内地下水的各种补给,这些补给主要有:大气降雨入渗补给,河水水库及沟渠渗漏补给,灌溉回归补给,区城界地下水的侧向补给。地下水的排泄主要有:农业灌溉用水,工业用水以及人畜用水。潜水蒸发消耗、地下水径流排灌登,本市因以往观测试验资料较少,也未能进行较多的试验研究,因此在地下水量的估算中,所采用的各种水文地质参数,部分是近一年来的试验资料,以及现有长观资料,一部分是选用了一九九八年地下水普查资料,现将在计算中采用的公式,选用的参数简述如下:(详见地质参数的计算与确定专题报告)
  1、降雨入渗补给量:
  部分参数确定如下:
  1. 降雨入渗系数
  1) 第四系:α=0.25利用一九七六年地下水普查的参数
  2) 第三系:α=0.15采用经验数字
  3) 奥陶系:α=0.6根据楼德南泉年流量反求而得
  4) 寒武纪:α=0.15—0.20由袁家庄自流井年流量反求得
  5) 变质岩与火成岩:α=0.10采用经验数字
  6) 石灰岩、二迭白垩:α=0.15采用经验数字
  2. 含水层给水度系数的确定
  1) 第四系:μ=0.19长测资料计算,一九七六年采用数字
  2) 奥陶系:μ=0.09经验数字
  3. 潜水蒸发系数
  本市无观测资料,根据北京市水文地质大队资料(略)。
  4. 灌溉回归系数的确定
  渠系利用系数:分析确定为0.2.
  5. 水库、坑塘渗漏系数的确定:分析确定为0.01.
  这次计算:全市划分为三个水文地质单元,即新南山区、柴汶河平原区、新北山区。又根据地质类型的含水层性质及富水规律,划分了8个计算分区。同一个计算区中水文地质条件应相同,地下水计算参数应大体一致,具体分区计算见《地下水资源计算区的划分及估算方法专题报告》。
  通过分析估算:全市地下水天然补给量多年平均为2.59919亿立方米/年。全市多年平均净补给量,可作为多年平均可利用量。
  六、地下水的化学性质
  新泰市地下水水化学类型,主要是低矿化度的HCO3-—Ca2+,及HCO3-—Ca2+—Mg2+型水矿化度小于0.5克/升,地下水总硬度~(德国度),其次为重碳酸盐氯化物型水,重碳酸盐型水,重碳酸盐硫酸盐氯化物型水,均属淡水。
  1、重碳酸盐型水
  分布范围最广,面积均1550平方公里,占全市总面积的78%以上,PH值7.0左右,而中性水总硬度10德度左右,属软水及微硬水,是本市最好的流水,完全适于人畜饮用、农业灌溉以及工业用水。
  2、重碳酸盐—氯化物型水
  分布范围较少,约180平方公里,主要分布在翟镇的黄泥庄—前后羊村一带,新汶矿区一带。其次是:羊流店,大西峪附近以及汶南的曹家庄太平庄一带,PH值在6.0~7.4之间,属于弱酸性及弱碱性水,硬度在7~10之间,为微硬水,适于饮用标准以及工农业用水标准。
  3、其余三种类型
  重碳酸盐、硫酸盐型水,重碳酸盐氯化物硫酸盐型水,重碳酸盐硫酸盐氯化物型水,在本市零星分布,面积较少。矿化度小于0.5克/升。PH值在6.5~7.5之间,也是本市较好的淡水,适于国家用水的标准。
  这次水质调查充分利用了本市历年水质化验资料,分析水样80余处,收集污水专项分析75处,专项分析化验项目包括溶解氧、耗氧量、氨氮等三项有机污染指标和氰化物、酚、砷、汞六价铬五项有毒物质。收集的专项化验结果证明:新泰市城区、新汶矿区、楼德镇、东都镇工业废水和生活废水日排放量40000吨/天,直接向柴汶河排放,导致地表水和浅层地下水受到严重污染,基岩地下水污染现象也时有发生,严重地影响了城区、新汶矿区、楼德镇、东都镇群众的用水需求。新泰城区因污染物超标而造成18个村缺水,新汶矿区、东都镇因化工企业排放污水而造成缺水村20余个。为了保障群众的健康和生活质量,强化执法力度,采取有效治污措施,确保地下水不再受到进一步的污染。
  七、地下水开采现状
  地下水是本市人蓄用水、工农业生产用水的重要来源。改革开放以来,随着工农业生产的发展,开发利用地下水量正在逐步加大,全市已有农业灌溉机井3305眼,配套机井2559眼,井灌面积达18万亩,全市工业供水機井320余眼,小型人畜用水机井6000余眼,全市每年开发利用地下水量为1.21万立方米,其中井灌用水量5960万立方米、工业用水量2300万立方米、人畜用水量2900万立方米。
  八、开采利用地下水存在的问题和今后的设想
  (一)存在的问题
  1.在机井建设中缺乏统一规划,乱打井,机井分布不合理,造成一大批机井的报废。
  2.由于人口不断增加、企业的不断扩大,生活废水和工业废水没有妥善处理,严重污染浅层地下水。
  3.没有有效的节水灌溉措施和工业用水无计划造成地下水的利用率低、消耗量大。
  4.地下水管理不科学不合理。
  (二)今后的设想
  1.加大地下水管理力度,统一规划,科学管理,充分利用,对用水单位实施动态管理,对污染企业实施严格监控,确保地下水资源不被污染。
  2.对缺水地区要科学管理,实行计划用水,节约用水。
  3.在缺水地区积极开展地下水回灌工作,拦截地表水,降低河道径流量,增加地下水资源。
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