水文地質單元劃分的初步探討

李洪濤，胡能勇，吳 勇＊，羅偉奇，黃樹春，王 丹

（1.成都理工大學，四川 成都 610059；2.湖南省自然資源事務中心，湖南 長沙 410004）

在省內以往工作中，已將全省劃分為六大水文地質區[1]。由于當時技術條件問題且深層地下水（大于1000m）開采不經濟的狀況，水文地質分區只考慮了淺層地下水。如果以此來分區，深部含水介質無法考慮，雖總體說明了地表含水介質的分布情況，但不能反映地下水的補徑排關系，也沒有考慮裂隙介質所有巖性（紅層，變質巖，巖漿巖）之間差異性，也就不能滿足地下水資源系統整合工作的要求。因此，本次研究將對湖南省水文地質單元的劃分進行初步探討，該項工作將會為后續全省地下水資源空間分布與演化規律研究奠定基礎。

1 區域水文地質概況

湖南省地下水資源豐富，天然補給資源量約460億方/年，主要分布在湘西北、湘中南的碳酸鹽巖地區。地下水的賦存條件及分布規律與氣象水文、地貌、地層巖性及區域構造等因素最有影響[1]。

全省雨量豐沛且集中，1984-2018年多年平均降水量為1400mm，春夏兩季的降水量占全年的70%以上，特別是四-六月梅雨季節的降水量占全年的50%～60%，這為地下水提供了重要的補給來源。

省內水系發育，河網密布。約有5000多條河流匯入湘、資、沅、澧“四水”流域，注入洞庭湖。河流切割途經的不同的含水層（組），促進了地表水與地下水更新交替。河流多年平均徑流量為1685億m3，充足的保證了地下水資源。

全省地貌輪廓總體呈“馬蹄狀”。東、西、南三面主要為侵蝕山地，高程多在1000m左右。高峻地形不利于地下水的富集和儲存，但為地下水流動提供了重要的動力來源；中部丘陵寬緩，高程為200m～500m；北部洞庭平原地勢低平，高程多在50m以下。全省的地勢特征決定了地表、地下水是由東、西南、山區向東北洞庭湖方向流動的。

巖石是含水巖組組成基礎，并決定了地下水類型。湘西北和湘中、南分別分布早古生界和晚古生界地層，巖性主要為灰巖、白云巖等碳酸鹽巖類，蘊藏豐富的巖溶水；湘西武陵-雪峰山、湘東北連云山、湘東幕阜山區，主要分布前寒武系地層，巖性以淺變質砂巖、板巖為主，多貯存裂隙地下水，水量較弱；洞庭湖地區和“四水”河谷地帶主要為第四系松散堆積物，蘊藏孔隙水。

湖南經歷了武陵-喜山的多期次構造運動，形成了數十條以NE或NNE向為主的深大斷裂（帶）構造行跡。其不僅是構造單元的重要分界線，還對區域水文地質條件具有明顯的控制作用，能夠切穿地殼并有可能深穿到地幔，使兩盤含水層與隔水層空間關系不同[2，3]。

同時，深大斷裂（帶）附近區域，巖石（體）破碎，構造裂隙發育，這有利于地下水的富集與循環。據統計：省內（熱）泉有291處受構造控制，占已發現總數（417處）的70%左右，泉水規律性的沿NE、NNE向斷裂呈線狀或帶狀分布[4]。

2 湖南省水文地質單元劃分

2.1 水文地質單元劃分原則

在本文中，水文地質單元指具有同一的地層演化史、構造演化史和水化學演化史的區域。如果地質作用為褶皺，區域內含水層系統是連續分布的，其補徑排清晰；但如果地質構造為斷層，尤其是深大斷層，其切過地區兩盤的同一含水層（組）錯開，含水層系統在此已經結束，兩側地區的水動力場會完全不同，就要將其劃分為不同的水文地質單元。

本次水文地質單元劃分原則歸納為：

（1）所劃分的水文地質單元要基本處于同一構造單元內，具有統一的構造演化史，從而保證同一水文地質單元內的地層沉積在時間和空間上是連續的；

（2）具有相對獨立和完整的地下水循環演化體系，同一單元內要具有統一的補給、徑流、排泄條件，具有統一的滲流場和化學場。

2.2 水文地質單元劃分依據

本次湖南省水文地質單元劃分的邊界依據為深大斷裂（帶）、地層巖性及地表分水嶺。

2.2.1 地層展布為單元劃分構建了基本骨架

根據前述地層分布特征，可判斷出全省構造骨架主要是以雪峰山脈為核部的復式背斜，其的西北一翼分布以武陵山脈為核部的次級背斜，該次級背斜總體走向為NE向，主要沉積早古生界地層與中生界地層；東南一翼處于羅霄山脈與雪峰山脈之間，主要沉積晚古生界地層，中部衡陽地區覆蓋中生界地層，形成以衡陽盆地為核部的次級向斜。整體顯示出由西南向東北方向傾伏，這為全省水文地質單元的劃分構建了基本骨架。

洞庭湖盆地為第四系松散巖類孔隙含水層系統，具有獨立的水動力場和水化學場。因此可以以第四系地層界線作為邊界，將第四系松散堆積物作為單獨的水文地質單元。

2.2.2 深大斷裂（帶）是單元劃分的重要邊界

深大斷裂控制斷裂帶及其兩盤含水層的水動力條件，使兩盤地區的水位、水量、水化學動態變化特征等都不同。以F10桂東—汝城深大斷裂附近區域為例，斷裂附近區域的地下水主要以羅霄山脈為地下分水嶺，分別向NW與SE方向流動。但深大斷裂錯斷了兩盤含水層組，使該地區水動力條件發生很大變化。

在深大斷裂附近，地下水流可以沿斷裂破碎帶向上排泄，以（熱）泉的形式出露地表。

考慮不同深大斷裂（帶）性質，本次水文地質單元劃分以慈利-保靖、溆浦-靖州、公田-灰湯-新寧、連云山-衡陽-零陵、茶陵-郴州、桂東-汝城6條深大斷裂作為單元邊界。

2.2.3 地表分水嶺為地下水流動提供動力來源

不同的流域之間常以高大山脈形成地表分水嶺，如沅江與資水之間以雪峰山脈為界。這些高海拔山脈為區域地下水流動提供了動力來源。為了充分突出水流系統的特征，以地表分水嶺作為次級水文地質單元邊界。

2.3 水文地質單元劃分結果

通過以上所述劃分依據，確定了水文地質單元具體邊界，最終對湖南省水文地質單元進行二級劃分，其中一級水文地質單元8個，以Ⅰ～Ⅷ序號表示之；二級水文地質單元17個，以Ⅰ-1～Ⅷ-2序號表示之。劃分結果見圖2。

圖2 湖南省水文地質單元劃分

3 結論

（1）本次將全省共劃分為8個一級水文地質單元，17個二級單元。與以往水文地質分區之間既可以協調又可以共存，按照流域系統與地質結構相結合的方式來劃分水文地質單元應該更符合水文地質條件。

（2）確定了省內各單元總體地下水流向，對于下一階段工作，應加強各個水文地質單元內的補、徑、排關系的分析，建立起各含水層系統補、徑、排分析框架，為后續相關工作提供指導。