太子河冲积扇含水层富水性和富水地段的分布

太子河冲积扇富水性和富水地段的分布宋长权 王呈会 郭富兴 宋佳阳 宋景峰（辽宁省水文水资源勘测局鞍山分局，辽宁 鞍山 114002）内容摘要太子河冲积扇及支流河扇、上游河谷地段第四系皆为冲积、冲洪积、坡洪积及冰积等陆相沉积。由于各含水层位即属上更新统和全系统粗粒的砂砾卵石层，因此这两统的沉积旋回控制着区域富水性和富水地段的分布。太子河冲积扇及支流河扇第四系含水层中心地段垂相巨厚，层位多而且稳定，分选性好，平相分布面积广。就整体而言，含水层从扇的顶部至尾部逐步变厚，砂砾石的粒度逐步变细，纯度逐步变差，渗透力逐步变弱。扇的中前缘多分布孔隙承压水，扇的上后缘包括河谷盆地、坡残积裙地段多分布孔隙潜水。关键词 冲积扇；第四系；含水层；富水性；太子河引 言图 1 太子河水系图Fig.1 Taizi river system chart太子河冲积扇位于辽宁省辽阳市山区与平原的结合部，是我国东北最大的山前河谷冲积扇地下水开采水源地，首山供水水源作为典型的代表，从1919年开始建井以来已有91a的开采历史。1975年以来相继进入8家大型用水单位，年平均开采量达3.11108m3。2004年以后开采量所下降，但年开采量仍达2.65108m3，开采降落漏斗影响总面积已扩展到315km2（见图 1）。 然而，太子河冲积扇地下水源铁、锰离子含量超标的问题一直困扰辽阳市、鞍山市的市政供水部门，除铁除锰改造工程项目已被提到议事议程。展开工程项目论证，首先就需要从宏观上把握太子河冲积扇地下水开采的保证程度和开采整体布局，然后才是研讨怎样投入的问题。虽然各用水单位对本家的水源地开采勘察程度比较高，但只局限于局部成井部位，并对整个太子河冲积扇水文地质的认识存在差异性。本文综合多家水源勘查研究成果，并在实地调查的基础上，力争用多种视角，系统地阐述太子河冲积扇及支流河扇、上游河谷地段第四系含水层富水性和富水地段的分布。1 太子河冲积扇含水层富水特征分布图-2 太子河朴家湾第四系水文地质剖面图Fig. 2 The Quaternary hydrogeological profile in pujiawan of the Taizi River太子河冲积扇包括南沙河扇及西部的下辽河平原区，巨厚的第四系松散岩成面状分布，山前地带以太子河扇为主体，东部山区冲积、冲洪积、坡洪积及风积、冰碛等类型的松散层只沿太子河及各支流（兰河、汤河）河谷呈条带状分布（见图-2）。整个太子河冲积扇遍布全新统冲积相、冲洪积相、坡洪积相地层。太子河上游及兰河、汤河等支流河谷阶地可见下全新统冲洪积相地层，西部宽阔的太子河冲积平原覆盖着下、中全新统冲积相地层，太子河及兰河、汤河等支流的河漫滩多为上全新统冲积相地层，并呈现有现代牛轭湖、沼洼地等地貌。上更新统地层残存的冲积、冲洪积、坡洪积、风积等层位的分布特点：以太子河扇冲积、冲洪积层为主体，整合于中更新统冲积层之上；坡洪积相棕黄色亚粘土或黄土状亚粘土地层沿河谷两侧坡脚及辽阳市区至小屯的山前地带展布； 风积黄褐色粘土堆积于东京陵以北延伸至灯塔市一带。太子河冲积扇前缘的佟二堡至刘二堡一线以西区域仅埋藏下更新统地层，层带从东向西呈冲洪积尖灭状，由棕黄、棕红色粘土含砾石或砂砾混土组成，砂砾磨圆差，以石英砂岩为主。太子河冲积扇的前缘至山前地带普遍埋藏中更新统地层，东部山区的河谷高层阶地可见冰碛、冲积、风积、洞穴堆积及坡洪积等层位，但分布零星，成因复杂。太子河冲积扇第四系含水层的分布规律为顶部薄至尾部逐步变厚，粒度也由粗变细，纯度逐步变差，渗透性能逐步减弱。沿太子河河道展布的中心地带地下含水层富水性极强，邻近太子河河道中心地带及上游河谷、支流河扇、支流下游河谷地下含水层富水性较强，而位于太子河上游的各支流上游狭窄盆地、山间谷地、太子河冲积扇边缘坡地的浅层地下含水层富水性中等或较弱。图3 含水层厚度等值线图（m）Fig. 3 Water-bearing stratum thickness isogram map图4 含水层渗透系数等值线图(m/d)Fig. 4 :Water-bearing stratum penetration coefficient isogram map isogram map位于太子河冲积扇的中北部太子河北岸野老滩一带，第四系厚80100m，其中含水的卵石、圆砾石层厚5080m，层位稳定，透水性强，渗透系数一般在137153m/d之间，东侧最高达134m/d，单位涌水量185429m3/dm，地下水埋深1.584.08m（见图3和图4）。位于太子河扇前缘的大沙岭以西至黄泥洼及刘二堡一带，第四系厚100300m，有1590m（浅部）和130m以下（深部）两个承压水含水层。浅部含水层的岩性以中粗砂和中细砂为主，层厚6080m。透水性尚好，渗透系数31.840.72m/d，地下水埋深23m，单位涌水量693925m3/dm。按20m降深推算，单井涌水量可达1300020000m3/d，影响半径16002500m。深部含水层的岩性以砂砾卵石混少量粘土为主，层厚2540m，透水性较差，渗透系数45m/d，地下水埋深23m，单位涌水量286413m3/dm。按15m降深推算，单井涌水量40006000m3/d，影响半径300400m。2 太子河冲积扇含水层富水地段分布2.1 涌水量极大地段 (单井降深5m，涌水量大于5000m3/d)该地段分布于太子河冲积扇沿河道展布的中心地段，含水层岩性结构单一，粒度分选性好。按其结构、厚度、岩性及富水性可分顶、尖、尾和边缘四部分。含水层厚度由顶部向尖部逐渐加大，一般为3060m，尖部为80120m，尾部至边缘为2030m，埋藏深度530m。顶部岩性为砂砾石，向尖部过渡为砂砾卵石及圆砾、粗砂，至扇的尾部见有亚粘土夹层。地下水埋深0.56.0m，边缘可达15m。渗透系数70100m/d，大者达120400m/d，小者为40m/d。单井抽水试验涌水量500010000m3/d。按5m降深推算，单井涌水量大者达21900m3/d，小者也超过4500m3/d（见表 1）。表 1 太子河冲积扇中心地段钻孔抽水实验成果Table 1 Drill hole pump experiment achievement of alluvial fan center land sector in Taizi River孔号孔深含水层厚 度地下水埋 深降深涌水量（m3/d）单位涌水 量（m3/dm）渗透系数（m/d）5m降深涌 水 量（m3/d）井径（吋）地下井类 型含水层岩 性（m）455.0046.502.674579171548.60857510承 压 水非完整井卵石11114.481.503.205.3016506311435.2074228-12承压水完整井砾卵石1755.0048.905.602.744838176652.00882910潜水非完整井卵石2567.7044.0010.3624019231811590潜 水完整井卵石4933.2522.007.663.77367297473.10486912潜 水完整井卵石5526.7520.030.852246264321.75462612潜 水完整井卵石3270.5060.309.790.703076439494.302194512潜 水完整井卵石3651.2645.603.215118159443.20797014-8潜水非完整井卵石4289.4181.903.067525245956.70124958-16潜 水完整井卵石4455.0050.341.8470933855123.9108008-16潜水非完整井卵石太子河冲积扇中心地段的地下水类型是顶部、中部为孔隙潜水，水位标高216m，至沈大高速公路东侧的水泉村一带及以西至扇的前缘逐渐过渡为孔隙承压水。水质为重碳酸钙型（HCO3-Ca2+），矿化度小于0.5g/L，pH值6.97.4，感官纯净良好，而水泉村以东地区则出现铁、锰离子含量超标的严重现象。2.2 涌水量较大地段（单井降深5m，涌水量10005000m3/d）该地段分布于邻近太子河河道中心地带及上游河谷、支流河扇、支流下游河谷地段。如太子河上游的小屯汤河沿、河栏沟朴家湾一带河谷盆地、地貌上构成的一级阶地以及汤河下游的大安平河栏沟一带、南沙河扇一带。含水层岩性为砂砾卵石，厚724.8m，朴家湾河槽处的含水层厚达46.7m。含水层埋深0.88.3m，地下水埋深0.55m，渗透系数5070m/d，单井抽水试验涌水量25005000m3/d。按5m降深推算，单井涌水量20004000m3/d，最大可达8800m3/d(见表-2和表-3)。表 2 小屯汤河沿一带钻孔抽水实验成果表孔号孔深含水层厚 度地下水埋 深降深涌水量（L/s）单位涌水 量（L/sm）渗透系数（m/d）5m降深涌水量（m3/d）井径（吋）地下井类 型含水层岩 性（m）7018.00 6.80 4.67 1.02 1797 1762 165 309010 微承压完整井卵石7318.10 16.23 1.57 3.09 2506 811 57 405210 潜 水完整井卵石7418.80 14.56 2.64 3.83 4406 1150 106 5774 10 潜 水完整井卵石7726.43 24.80 1.63 5.88 3024 514 30 2583 10 潜水非完整井卵石表 3 汤河河谷盆地弓长岭大安平一带钻孔抽水实验成果表孔号孔深含水层厚 度地下水埋 深降深涌水量单位涌水 量渗透系数5m降深涌水量地下井类 型含水层岩 性（m）（L/s）（L/sm）（m/d）（m3/d）864.253.591.461.4510026914581014潜 水完整井卵石31311.016.310.962.3814426061282966潜 水完整井砾卵31410.496.233.042.15753517384321738潜 水完整井砾卵32014.015.671.171.529316121361734潜 水完整井砾卵据调查，太子河主流河床下，含水层巨厚，富水性极强，而支流则相对差一些，如汤河、细河、兰河、南沙河等支流因含水层分布面狭窄、厚度小，故富水性相应地减弱，但地下水水质良好，水质为重碳酸钙钠型（HCO3-Ca2+Na2+），矿化度小于0.5g/L，pH值7.17.8。南沙河冲积扇第四系含水层由中粗砂、砾卵石等组成，层状，厚635m，地下水埋深0.41.6m，含水层埋深1.611.5m，渗透系数1235m/d，单井抽水试验涌水量1500m3/d左右。按5.0m降深推算，单井涌水量达1000m3/d以上（见表-4）。 表 4 南沙河扇钻孔抽水实验成果表Table 4 Drill hole pump experiment achievement table of South Shahe fan孔号孔深含水层厚 度地下水埋 深降深涌水量(L/s)单位涌水 量(L/sm)渗透系数(m/d)5m降深涌 水 量(m3/d)井径(吋)地下井类 型含水层岩 性(m)25039.5036.001.60 3.08 672 2181213728潜 水完整井砂砾25121.1717.901.67 3.85 897 233 1514978潜 水完整井砾2608.506.930.75 1.75 432 247 3515748潜 水完整井砂砾2629.728.260.64 4.06 1641 404 810238潜水非完整井砂砾26315.3612.231.06 7.00 717 102236588潜 水完整井砂砾南沙河扇从后缘向前缘第四系含水层富水性逐渐变大，但渗透系数则逐渐变小，至前缘以外地段含水层由中粗沙变成粉细砂，并有亚粘土夹层或尖灭体。2.3 涌水量中等地段（单井降深15m，涌水量1001000m3/d）该地段分布于太子河上游及各支流的山间河谷或狭窄盆地、狭窄谷地，含水层岩性以砂砾石混粘性土为主，含水层埋深0.51.0m，厚26m，地下水埋深0.51.0m，渗透系数小于20m/d，单井抽水试验涌水量200400m3/d。谷地中由于河流切割多见溢出泉，流量658m3/d，水质为重碳酸钙型（HCO3-Ca2+），矿化度0.30.5g/L，pH值7.38.2。2.4 涌水量较小地段（单井降深15m，涌水量小于100m3/d）该地段分布于太子河扇边缘及山前倾斜坡地，含水层分布极不稳定，呈条带状或孤立的透镜体。主要岩性为中上更新统粘性土夹砂砾石薄层或透镜体，厚度25m不等。当有砂砾石夹层或透镜体处，地下水埋深35m，渗透系数23m/d，单井抽水试验涌水量可达100m3/d左右。由于含水层的不稳定，造成了富水性的不稳定。然而，地下水具有承压性，水头高出顶板1618m。此地段上部黄棕色亚粘土由于具有孔隙性及垂直节理，因此含有一定量的孔隙潜水，且受季节控制，干旱时多半溢出泉消失，所以该类地段属于缺水性水文地质单元。水质为重碳酸钙钠型（HCO3-Ca2+Na2+），矿化度小于0.5g/L，pH值6.88.0。3. 结 论太子河冲积扇的中前缘包括第四系下的基岩层多分布地下孔隙承压水，地下水蕴藏量极其丰富。太子河冲积扇的上后缘、河谷盆地，包括坡残积裙地段多分布地下孔隙潜水，地下水蕴藏量不稳定，可开采储量很有限，多半属无价值开发地带。The watery of the fluvial fan and the distribution of watery district in Taizi RiverSong Changquan Wang Chenghui Guo Fuxing Song Jiayang(Anshan Hydrology and Water Resources Reconnaissance Office of Liaoning Province, Anshan, Liaoning 114002, China)Abstract: The fluvial fan and the loose ground in Taizi River is the continental sedimentation with alluviation and ice alluviation. Every aquiclude belongs to the coarde particle pebble be with the upper sinian deries and the total system,so the two systems regulate the watery of the area coverage and the distribution of watery district. The Taizi River alluvial fan and the brach river fan with the quaternary system aquiclude hangs thick, the position greatly and stable the soperation is good and the dispersal area to be broad. As a complate unit, the water-bearing stratun from the fan thickens gradually crown to the rear part, the sandy gravel granularity thinning, the purity worse, the penetrability to weaken gradually. The fan predestired affi