遼寧大石橋市水文地質條件分析

劉鐵軍,吳興樂,趙連彬 ,吳成君

(遼寧省地勘局第五地質大隊,遼寧 大石橋 115100)

1 概述

大石橋市是遼寧省水資源貧乏地區之一,年人均水資源占有量僅為 404m3,為全省人均占有量的 1/4,全國人均占有量的 1/6。水資源的短缺嚴重制約了當地社會經濟的可持續發展和生態環境的改善。大石橋市工礦企業比重大、人口較為集中,大量工業廢水和生活污水的不合理排放,造成地表水體的污染,使大石橋市有限的地表水資源不能充分利用,加劇了地表水短缺的態勢。再加上人們過量和不合理的開采地下水,除了導致局部區域地下水位急劇下降和資源枯竭外,還誘發了西部微咸水的入侵、地面沉降等問題。?因此,研究大石橋地區水文地質條件和地下水運動特征,對促進該地區地下水資源的合理開發利用、涵養和保護,改善地下水環境質量和人民生存條件具有重要意義。

2 自然條件

2.1 地理位置

遼寧省大石橋市位于遼東半島中部西側,遼河下游東岸。東與岫巖縣接壤,南與蓋州市相連,北與海城市毗鄰,西南靠遼東灣,西北隔遼河與大洼縣、遼河油田相望,屬營口市管轄的行政區。地理坐標處于東經 122°07′～122°59′,北緯 40°18′～ 40°56′,面積 1610 km2,其中山地 1077 km2,平原 531 km2。

2.2 形地貌

研究區為千山山脈的延伸部分,地形東高西低、東西狹長。境內有大小山頭 2 064個,最高山峰老轎頂海拔1 033.5 m。區內東南部為低山、丘陵,山勢挺拔險峻,多懸崖峭壁。山頂呈尖頂狀、圓頂狀,山脊線呈鋸齒狀分布。山坡多直坡,坡度在 30°～60°。中等—強烈切割,切割深度200～350m,個別達 400 m。西部、西北部為山前傾斜平原和海沖積平原,絕對標高一般低于 5m,平坦開闊、微向海傾斜。樹枝狀、爪狀河谷階地展布于低山丘陵之間,從上游向下游傾斜,寬度 300～800m,多從上游較狹窄的“V”形谷至下游漸變為比較開闊的“U”形谷。坡洪積扇裙零星環布于丘前,前緣與山前傾斜平原及河谷相聯,后緣與低丘相連。從東南部低山丘陵向西北平原依次過渡的地貌景觀十分顯著。

2.3 氣象水文

1)氣象

研究區屬半濕潤大陸性季風氣候,四季分明、溫差變化大,最高氣溫 35℃,最低氣溫 -30℃,冬季平均氣溫-10℃,夏季平均氣溫 25℃。多年平均降雨量為 671mm,多集中在 7-8月,占全年降雨量的 50～60%,7月份稍大于 8月份(見圖 1)。多年平均蒸發量為 1 632mm,是多年平均降水量的 2.43倍。無霜期 165～180天,終霜期在 4月上旬,初霜期在 10月上旬,冰凍期 90天左右,最大凍土深度1.0m。

圖1 大石橋市氣象要素圖

2)水文

大石橋市西北靠大遼河,長達 48.12 km。境內有勞動河、青天河、大清河(上游)等 27條天然和人工河。河流總長578 km。有中小型水庫 14座。共有大小河流 27條,較大的河流有遼河、大清河、勞動河、虎皮峪河,排灌站 50多座。西部平原區主要靠排灌站供水,東部山區主要靠大清河支流供水,地表水系較為發育,多年平均地表徑流量 3.17億 m3。

3 區域水文地質條件

3.1 地質概況

1)地層巖性

研究區出露主要地層由老至新為太古界鞍山群、下元古界遼河群、中生界侏羅系及新生界第四系。其中以下元古界遼河群最為發育,分布在大石橋市東部山區;太古界鞍山群分布在鐵路沿線以西地區;侏羅系分布大石橋市區周邊;第四系地層分布于大石橋西部各鎮及虎莊鎮的西北部、金橋管理區山前及大清河支流一帶。

2)地質構造

工作區內大地構造位置屬于陰山東西復雜構造帶東端與新華夏系第二個巨型隆起帶的交接部位。主要構造輪廓受新華夏體系控制。

(1)東西向構造體系

主要由東西向褶皺、沖斷層、擠壓帶以及伴生的扭裂、張裂面組成。早期東西向構造分布于工作區內東部,以褶皺為主,斷裂次之,是工作區內一項主要構造形跡。晚期的東西向構造多在前震旦系東西向構造基礎上生成發展起來的,使早期東西向構造呈斜接和重接關系,主要有近東西向褶皺,沖斷層及伴生扭裂、張裂組成,并有燕山期花崗巖充填其中,出露零散。

(2)新華夏系構造體系

主要為大石橋—許屯構造帶,共有 5條沖斷層,延長80 km,寬 20 km,總體走向北東 30°～ 35°。

該區新構造運動較為強烈,區內的表現也較為明顯。中生代燕山運動形成的新華夏系體系改造了震旦紀和前震旦紀形成的東西向構造體系,構成了本區的地形輪廓和基本構造格架。受東西向斷裂的影響,以橫切或斜切形式切割北東向斷裂使新構造運動更加復雜。在區內的表現以垂直升降運動為主。

3.2 水文地質條件

1)含水巖組及富水性

根據區內地下水賦存特點,水理性質,可劃分第四系松散巖類孔隙水及基巖裂隙水兩大類,含水層特征見表 1。

表1 大石橋市含水層特征統計表

2)地下水補給、徑流、排泄條件

工作區地下水主要接受大氣降水補給、河流入滲補給、山前側向徑流補給及農灌入滲補給。東部山區基巖裸露,裂隙發育,給大氣降水的直接滲入補給提供了良好通道。河谷平原和濱海平原表層雖然有粉質粘土、砂土,滲透性較弱,但地勢平坦,面積較大,也為降雨的滲透補給創造了一定的條件,另外該地區農灌入滲補給也是重要的補給來源。該地區地下水循環系統示意圖見圖 2。

圖2 大石橋市地下水循環系統示意圖

區內地下水的徑流受巖性、構造、地貌等因素控制。在東部山區,各種裂隙、構造斷裂破碎帶是地下水徑流的主要通道。河谷平原、山前傾斜平原、海沖積平原的地下水徑流主要受巖層結構和水力坡度的控制。河谷平原的水力坡度是 5‰ ～18‰,滲透系數為 50～150m/d,山前傾斜平原的水力坡度為 1‰～4‰,滲透系數為 20～150m/d,海沖積平原水力坡度小于 1‰,滲透系數 5～10m/d。

區內地下水的排泄方式有河流排泄、地下水徑流排泄入海、蒸發排泄和人工開采。其中人工開采和地下水徑流排泄為主要的排泄方式。

3)地下水位動態分析

根據現有資料,我們對研究區地下水水位動態進行分析。在東部山區,對地下水水位影響較大的主要為氣象因素。主要表現在降水補給、蒸發排泄及地表土層凍結與凍融對地下水位動態的影響。研究區降水集中在 7～8月份,占全年總降水量的 50～60%,蒸發量以 5、6月份最大。凍結期(11月至翌年 3月)蒸發量最小。4月份以后,隨著氣溫的升高,凍結層凍融水下滲補給潛水。中部低丘和西部平原地區,氣象水文和人為因素對地下水水位影響大。

夏汛洪水期,河流水位升高,河水大量補給潛水,引起地下水位明顯升高。人工開采的時空分布變化使局部地段形成了規模不等的降落漏斗。低水位期,降落漏斗范圍大,漏斗中心水位下降大;高水位期,降落漏斗范圍縮小,漏斗中心水位下降小。農田灌溉水回滲對地下水的影響,主要表現在西部平原地表水灌溉區。研究區地下水枯豐水期的變化基本上與降水的雨、旱兩季相吻合,枯季出現在 5月下旬至 6月上旬,豐水季節出現在 6月下旬至 9月上旬。大面積粘性土覆蓋地區,高峰值往往較降雨后推遲 10～20 d。水位變化幅度山前區一般為 1.5～3.5 m,平原區 0.5～1m。

4 結語

(1)大石橋市地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。地下水補給來源主要為大氣降水補給和東部山區側向徑流補給。

(2)地下水徑流主要受巖層結構和水力坡度的控制。東部山區水力坡度和滲透系數分別為 5‰ ～18‰和 50～150 m/d,較中部丘陵和西部平原區大;地下水排泄的主要方式為人工開采和地下水徑流排泄。

(3)大氣將水對地下水水位變化影響較大,水位變化幅度山前區一般為 1.5～3.5m,平原區 0.5～1m。

(4)地下水化學類型主要為 HCO3-Ca?Mg型,西部海沖積和沖積孔隙潛水多為 HCO3?CI-Ca?Na型及CI—Ca? Ng型。

[1]楊大卓.大石橋市水資源存在問題及其防治對策[J].2002(6)：0023— 01.

[2]許海東,于紅波,高永軍.大石橋市水資源可持續利用發展研究[J].建筑科技與管理.2009(12).

[3]賈偉光.松遼平原西部嚴重缺水區地下水賦存規律研究.2005年 7月東北大學博士學位論文.