广州市水文地质特征分析-彭卫平.pdf

第3期 文章编号 1672 8262 2006 03 59 05 中图分类号 P64111 文献标识码 B 广州市水文地质特征分析 彭卫平 3 容穗红 3 收稿日期 2006 04 04 作者简介 彭卫平 1968 男 高级工程师 注册土木 岩土 工程师 主要从事岩土工程勘察 设计 治理和监测及工程地质信息系统研究 等方面的工作 广州市城市规划勘测设计研究院 广东 广州 510060 Analysis of Hydrogeology Characteristic i n GuangZhou Peng weiping Rongsuihong 摘 要 综合分析了广州市地下水形成的自然条件 地下水的类型 分布状况 水文地质特征和补给径流排泄条件 为 有效管理广州市地下水资源 实施地下水资源的监测与保护提供了详实的依据 关键词 地下水 含水层 水文地质特征 单位涌水量 1 引 言 随着广州市社会经济的飞速发展 城市化进程进 一步加快 城市水土环境质量非常严峻 城市地质环境 所受的压力和影响与日俱增 工业和生活污水的无序 排放 造成土壤或水系污染 不仅对土地和水资源造成 浪费 而且对人民身体健康造成永久伤害 为了合理 解决广州市不断出现的含水层和地表水土污染问题 有效地管理地下水资源 系统开展城市水文地质研究 实施地下水资源的监测与保护战略势在必行 2 地下水形成的自然条件 211 地形地貌 广州市地处珠江三角洲的北部边缘 是三角洲平 原与低山丘陵区的过渡地带 地形总的特征是东北高 西南低 东北部是由花岗岩与变质岩组成的低山丘陵 区 海拔标高一般在300 m以下 地形高差250 m左右 坡度15 35 水系呈树枝状 切割强烈 西部是由河 流堆积组成的冲积平原 南部为微向南倾斜的珠江三 角洲平原 标高5 7 m 其中分布零星的残丘和台地 212 气 象 广州市地处南亚热带 属海洋性季风气候 年平均 降雨量1 72517 mm 相对集中在4 9月的雨季 占全年 的8211 兼受台风袭扰 年平均蒸发量1 60315 mm 大气降水是地下水的主要补给来源 补给期在4 9 月 消耗期或排泄期在10月至次年3月 补给条件较 好 213 水 文 珠江 东江和流溪河在本区交汇 经狮子洋入海 是 区域地下水的最低排泄基准面 冲积平原和三角洲平 原 地势低平 地表水系发育 水网密布 分布有大中小 河流34条 根据水资源航空遥感调查 地表水体类别 有 库塘 涌溪 干流河道 全区水域面积16011 km 2 占广 州市区面积的1018 是地下水的主要补给来源之一 据黄埔潮汐站资料 珠江平均高潮水位0172 m 平 均低潮水位为 0188 m 涨潮最大潮差2156 m 落潮最 大潮差3100 m 214 地 层 地层岩性是形成不同类型地下水的基础 第四系河 流冲积相和三角洲相的砂 砂砾层 赋存松散岩类孔隙水 下第三系和白垩系 K E 紫红色砂岩 砾岩 泥岩等 赋 存红层裂隙水 二叠系下统栖霞组 P 1 q 石炭系中上统 壶天群 C 2 3 ht 和石炭系下统石磴子组 C 1 ds 灰岩 赋存 岩溶水 三叠系小坪组 T 3 x 和大冶群 T 1 d 二叠系大 隆组 P 2 d 龙潭组 P 2 l 文笔山组 P 1 w 石炭系梓门桥 组 C 1 dz 测水组 C 1 dc 孟公坳组 C 1 y m 和泥盆系帽子 峰组 D 3 m 的砂岩 砂砾岩 页岩 砂质泥岩等 赋存层状 岩类裂隙水 震旦系 Z 云母石英片岩 混合岩和燕山期 花岗岩 赋存块状岩类裂隙水 215 构 造 广州地区中 新生代构造运动强烈 构造发育 北 西西 北北西 北北东和北东向四组断裂 相互交错 干 扰 主要的控制性断裂有 广从断裂 瘦狗岭断裂 文 95彭卫平等 1广州市水文地质特征分析 2006年 冲断裂 化龙断裂 广从断裂总体走向NE20 30 断面西倾 属压 扭性 是碳酸盐岩类岩溶水和层状裂隙水在东部的天 然隔水边界 瘦狗岭断裂走向NW280 290 断面南 倾 属压扭性 先压后张 是块状岩类裂隙水与红层 裂隙水的分界线 广从断裂与瘦狗岭断裂相交 把本 区切割成3个主要断块 由于所处的地貌条件 沉积 环境 构造发育程度和岩浆活动不同 3个断块的水文 地质意义也就不同 构成了3个水文地质单元 西北部由新市向斜和鸦岗背斜组成复式向斜盆 地 褶皱构造控制了区内碳酸盐岩类岩溶水和层状岩 类裂隙水的分布 3 地下水的类型及其富水性划分 根据广州市地下水的形成 赋存条件 水力特征及 水理性质 把地下水划分为3大类型 松散岩类孔隙 水 碳酸盐类岩溶水 基岩裂隙水 松散岩类孔隙水按 含水层成因可分为 三角洲相沉积层孔隙水和冲洪积 相沉积层孔隙水 基岩裂隙水又可划分为块状岩类裂 隙水 层状岩类裂隙水和红层裂隙水 地下水分布受沉积环境 构造 地貌的控制 岩性 是地下水赋存条件的基础 构造是主导因素 地貌 水 文 气象和植被是条件 它们互相依存互相制约 决定 了地下水补 迳 排条件和动态变化 对收集广州市区278个控制各含水岩类的抽水钻 孔资料进行统计分析 矿化度大于1 g l的钻孔67个 占2411 其中红层裂隙水35个 孔隙水21个 岩溶 水9个 层状和块状岩类裂隙水各1个 矿化度小于 1 g l的钻孔有211个 各含水岩类的钻孔单位涌水量 变化很大 水量贫乏的105个 占50 水量中等的81 个 占38 水量丰富的25个 占12 见表 1 参照地矿部1 20万 综合水文地质图编图方法与 图例 的规定 各含水岩类富水性等级和指标 可划分 为水量丰富 中等 贫乏 分布范围 地层如表2所示 各含水岩类钻孔单位涌水量统计表 表1 含水岩类孔数 个 单位涌水量q l s mq 1150115 q 115 最大值最小值均值众值孔数 个 孔数 个 孔数 个 松散岩类8631620100601567 5010752226576678 碳酸盐岩类321615020100341756 0010758256191856 层状岩类120189101000 101269 80107575854200 红层421129501000 1701102 201075358371700 块状岩类390160301000 2101114 101075338361500 合计21116150201000 111009 4010751055081382512 含水岩类及其富水性划分表 表2 地下水类型富水性等级含水地层代号分布地段 富水性指标 钻孔单位涌水量 l s m泉水流量 l s 松散岩类孔隙水 丰富 中等 贫乏 Q3al 4 Q2mc 4 Q1al 4 Q3al 3 Q2mc 3 Q2al 3 Q1al 3 Q1pl 3 珠江河两岸 山间谷地 115 0115 115 115 0115 115 0115 埋藏型贫乏 C1ds C2 3ht省汽车站至流花湖一带 0115 基岩 裂隙水 层状岩类 中等 贫乏 J1j T3x T1d P2d PWl P2w C1dz C1dc C1y D3m 鸦岗至三元里 0115 115 0115 0110 110 0110 红层 中等 贫乏 K E广州市区 南岗以南地区 0115 115 0115 0110 110 0110 块状岩类 中等 贫乏 3 1 5 2 3 5 2 2 5 2 2 5 Pz1 白云山至罗岗 仑头至长洲以南 0115 115 0115 0110 110 0110 4 地下水的水文地质特征 411 松散岩类孔隙水 松散岩类孔隙水水量 分布不均匀 统计不同地 段松散岩类孔隙水抽水试验成果见表3 海陆交替层孔隙水 主要分布于珠江两岸 水位埋 深一般小于115 m 具有弱承压性 含水层以中细砂主 局部为粗砾砂 埋深2 4 m 厚度1100 15 m 单位涌水量大于015 l s的钻孔皆分布于沿江地段 06城 市 勘 测 第3期 如黄沙 大沙头 赤岗 石围塘等地 抽水降程在5 m内 流量180 230 m 3 d 个别可达400 m 3 d左右 离河流较远 的地段 砂层厚度减小 流量39 150 m 3 d 富水性变弱 水质以微咸水和淡水为主 水化学类型复杂 矿化 度1 2 g l 主要属C1 HCO3 Na Ca型水 Cl Na型水 C1 Na Ca型水和Cl Na Mg Fe型水 Fe 2 和 NH4 含量均较高 Fe 2 含量一般 6 35 mg l NH 4 含量为 2 40 mg l 水质差 一般无供水价值 沿龙津路 东华路 长寿路 上下九路 海珠广场 成狭长带状分布咸水 冲洪积层孔隙水 主要分布在流溪河冲积平原与扬 基涌 冼村涌 车陂河 乌涌两岸的沟谷地带 含水层以 中粗砂为主 次有砾砂 层厚2 8 m 呈南北向带状分 布 埋藏深度一般在3 m左右 地下水位2 6 m 工程 钻孔抽水资料显示 降程2 5 m 流量40 250 m 3 d 水化学类型主要是 HC03 C1 Na Ca型 松散岩类孔隙水钻孔抽水成果表 表3 位置 成因类型孔深 m含水层岩性 抽水试验 试段起止 m 水位 埋深 m 涌水量 m3 d 降深 m 单位涌水量 m3 d m 水化学类型 凌塘南 冲洪积43197砾砂5147 391901941571941150312177 黄陂果园果子厂 冲洪积11170中粗砂0 1015021344121141175235153 鸦岗水文站 冲洪积20150细砂 砾砂1165 20150016554127110949177HC03 Cl Ca 大沙头12号车站 三角洲11150中粗砂4130 101101195198172411647178Cl Na Ca Mg 棠下马鞍岗北 冲洪积14165中粗砂8150 1410001501164310001518HC03 Cl Ca 茅岗村 冲洪积7100粉土0 61000137617411534141Cl1HC03 Mg1Na 广州市新中轴线电视塔 三角洲20140粉砂 粗砂5160 12120117051190218018150Cl HCO3 Na Ca 广东奥林匹克体育场 冲洪积38130细砂 粗砂3110 15140117534105112028137HC03 Ca Na 广州国际会议展览中心 三角洲16180粉砂0160 1618001403317041108121HCO3 Cl Na Mg 广州新体育馆 冲洪积30100中粗砂0170 12180017046190411011144 HC03 Ca 冲洪积层孔隙水除接受降水补给外 还受北部丘陵 区花岗岩 变质岩裂隙水的侧向补给 矿化度低 水质良 好 但砂层厚度不稳定 且地处沟谷 补给面积有限 故水 量不大 仅能作为少量生活用水 流溪河沿岸和广花冲 积平原地区 地下水相对丰富 单孔抽水降程在5 m内 流 量150 250 m 3 d 个别可达400 m 3 d左右 是当地居民主 要的生活用水 由于大规模无序采水 地下水位已经普 遍下降3 5 m 冲洪积砂层水埋藏浅 砂层上无良好的 隔水层保护 易受环境污染 区域性供水意义不大 412 基岩裂隙水 1 红层裂隙水 三角洲平原区下第三系和白垩系 K E 紫红色 砂岩 砾岩和泥岩等 赋存红层裂隙水 地下水位013 19120 m 钻 孔 单 位 涌 水 量0100017 01143 l s m 富水性贫乏 矿化度01096 01915 g l 地下水类型为C1 Ca Na型水 Cl HCO3 Na Ca 或 Na 型水 在张性 张扭性断裂或两组断裂交汇处 及附近 如横枝岗 渔民新村一带 砂岩 砂砾岩裂隙 发育 钻孔单位涌水量为01151 11295 l s m 富水 性中等 矿化度0112 0160 g l 属HC03 Ca或Ca Na型水 统计部分红层裂隙水钻孔抽水成果见表4 红层裂隙水钻孔抽水成果表 表4 位置 成因类型孔深 m含水层岩性 抽水试验 试段起止 m 水位 埋深 m 涌水量 m3 d 降深 m 单位涌水量 m3 d m 水化学类型 南海盐步101101砂岩16181 10110141542141001191111189HC03 Ca Na 广州动物公园219152砂岩 砾岩27122 2161600135591875111111716HC03 Ca 市卫生防疫站250175砂岩 砂砾岩22189 85156217533713929108111578HC03 Ca Na 黄华路党校50132砂岩13150 5013211405210161483137HC03 Cl Ca 登峰路84188砂岩 砾岩0 8418821570174471701015HC03 Ca Na 冶金勘探公司50105砂岩 砂砾岩27127 5010521059818431622713HC03 Ca Na 广州市新电视塔38120粉砂质泥岩10110 381202160131822110162Cl Na Ca 广州市新电视塔32130粉砂质泥岩13130 3213031102817218510118Cl Na Ca 2 块状岩裂隙水 白云山至萝岗一带低山丘陵区下古生界条痕状混 合岩 燕山期黑云母花岗岩岩体节理裂隙发育 第四系 残积土层较簿 地表植被茂盛 储存较丰富的块状岩裂 16彭卫平等 1广州市水文地质特征分析 2006年 隙水 富水性中等 见表5 地下水水位埋深0180 4188 m 钻孔单位涌水量01168 61603 l s m 泉水 流量01125 1146 l s 矿化度0109 01170 g l 地下 水化学类型为HC03 Ca C1 HC03 Ca Na型水 PH值516 617 属弱酸性水 水质好 是广州市有开 发前景的水源 块状岩类裂隙水钻孔抽水成果表 表5 位置 成因类型孔深 m含水层岩性 抽水试验 试段起止 m 水位 埋深 m 涌水量 m3 d 降深 m 单位涌水量 m3 d m 水化学类型 黄埔造船厂138156中粗粒花岗岩7100 89160 0124181178314952110Cl HC03 K Na 黄埔岛38209部队118130花岗岩37124 1181304188187183410446148Cl HC03 K Na Ca 沙河102部队51160花岗岩7194 51160 013292100713212153 越秀公园门前60100蚀变花岗碎岩41170 60100 01321871661218014152 朱紫街46127蚀变花岗碎岩16125 46127016851392912901018 南湖宾馆采石场12410花岗岩30 1240193131124187129 在仑头至长洲以南的低丘垄岗地貌单元区 第四 系残积土层厚 花岗岩裂隙和地表植被不发育 富水性 贫乏 钻孔单位涌水量01000 21 01013 l s m 泉水 流量01039 01054 l s 3 层状岩类裂隙水 在广花盆地内及边缘 三叠系 二叠系 石炭系和 泥盆系砂岩 页岩 泥岩互层夹煤呈彼此分隔之条带状 分布 含层状岩类裂隙水 富水性贫乏 个别中等 见表 6 地下水位埋深0180 5157 m 钻孔单位涌水量 01000 01124 l s m 矿化度01125 01374 g l 属 HC03 Ca S04 Na Ca Cl Na型水 层状岩类裂隙水钻孔抽水成果表 表6 位置 成因类型孔深 m含水层岩性 抽水试验 试段起止 m 水位 埋深 m 涌水量 m3 d 降深 m 单位涌水量 m3 d m 水化学类型 郭村185142钙质粉砂岩15168 1851421125173114212576198 泌冲水泥厂150187粉细砂岩20 137 0130130519821174HC03 Mg Na 南海洲村马岗155173砂岩夹灰岩6163 1551731157010671000108HC03 Na 越秀公园大门前60100灰岩 砂岩6150 41170 0133173114515731109HC03 Ca 盘福路后街44195炭质页岩 砂岩17198 44195311736172161932116Cl HC03 Na Ca 413 碳酸盐类岩溶水 碳酸盐类岩溶水分布于由广花复式向斜组成的广 花冲积平原南部 被第四系覆盖 向南逐步收敛 过渡 为埋藏型 第四系厚度8 28m 埋藏型上覆第四系和 红层厚600 940 m 分布在王圣堂至西村 流花公园 因岩性 构造 地貌 补给条件等不同 岩溶发育程 度各不相同 富水性差异较大 表7 8 地下水位埋 深316 1015 m 矿化度O121 112 g l PH值为618 714 水化学类型为 HC03Ca HC03Ca Mg HCO3 Cl Ca Na和Cl Na型水 以HC03Ca Mg型为主 碳酸盐岩类裂隙溶洞水钻孔抽水成果表 表7 位置 成因类型孔深 m含水层岩性 抽水试验 试段起止 m 水位 埋深 m 涌水量 m3 d 降深 m 单位涌水量 m3 d m 水化学类型 黄石路东396137 C2 3ht灰岩 36116 301132101101 76811241 425177 市二煤矿49128P1q灰岩13175 4912851952 13111551 386172 鸦岗215106C1ds灰岩27132 6813801881 5394103381180Cl1HC03 Na 彭上村50132P1q灰岩19131709125115331186HC03 Ca Na 粤龙村184151C2 3ht灰岩38100 1841510158110431250125 肖岗东116161P1q灰岩40159 108199缺1106312601354 三元里东147118C2 3ht 灰岩13197 147118018103194231744132 陈田村北195142C2 3ht灰岩24173 17614241231712811889116 广州新体育馆28175 C1ds灰岩 1419 12817521004616651089119 HC03 Ca 26城 市 勘 测 第3期 三大类灰岩钻孔单位涌水量统计表 表8 含水层孔数 个 矿化度大于 1 g l 单位涌水量 q m3 d m q 0115 m3 d m 0115 q 115 m3 d m 孔数 个 最大值最小值均值孔数 个 孔数 个 孔数 个 栖霞阶灰岩 P 1 q 2129151 386172013544281975243141362 壶天群灰岩 C 2 3 ht 104401 42517701259373185330440330 石磴子灰岩 C 1 ds 1033082312201777204134220440440 合计41922142517701259356175102411272049 鸦岗 江夏 肖岗 三元里一带 岩溶水丰富 据省 地矿局水文地质工程地质二大队肖岗水源地供水勘查 报告资料 钻孔单位涌水量11630 161502 l s m 最大 涌水量平均值261767 l s 开采储量16 1881682 m 3 d 海头村 夏茅至谭村 柯子岭等地 富水性中等 钻孔单 位涌水量01221 11046 l s m 古料村以南 田心 村 螺涌等地 水量贫乏 裂隙溶洞多被泥质等充填 钻 孔单位涌水量01002 4 01106 l s m 影响岩溶水富集的因素有 矿物成分 壶天群灰岩质地较纯 岩溶发育 水 量较大 地质构造 广从断裂控制了盆地岩溶发育的边 界 岩溶水受新市向斜和鸦岗背斜的控制 地表水系 在主要河流的两侧冲积层下部岩溶 发育 离河流越远溶洞相对减少 5 地下水的补给 径流和排泄条件 广州市雨量充沛 降水量大于蒸发量 地表水系发 育 地下水的补给来源充足 在广大的低山丘陵区 植被 茂盛 断裂和岩石节理裂隙发育 基岩裸露 有利于大气降 水渗入补给 在低丘台地和平原地区 红色岩层和砂页 岩含泥质多 裂隙多呈闭合状态 地表覆盖的粘性土层厚 透水性差 不利于降雨渗入补给 第四系冲洪积沉积的 砂 砂砾石层 除接受河水补给外 还接受基岩山区裂隙水 的侧向补给 除此之外区内中小型水库水渗漏补给地下 水 因此大气降水和地表水是地下水的补给来源 广大基岩山区地形切割密度和