华北平原地下水可持续利用调查评价(天津)成果报告 上册【共两册】

1、中国地质调查局地质调查工作项目 工作项目编码：200310400003 华北平原地下水可持续利用调查评价华北平原地下水可持续利用调查评价( (天津天津) ) 成成 果果 报报 告告 天津市地质调查研究院天津市地质调查研究院 二二七年六月七年六月 华北平原地下水可持续利用调查评价（天津） 成 果 报 告 工作项目名称：华北平原地下水可持续利用调查评价（天津） 工作项目编码：200310400003 任务书编号 ：水2003001-03、水2004002-03、水2005002-03 所属计划项目：华北平原地下水资源可持续利用调查评价 实 施 单 位：中国地质科学院水文地质环境地质研究所 承 担

2、单 位：天津市地质调查研究院 项 目 负 责：王亚斌 报 告 编 写：王亚斌 张海涛 郭淑娟 孟利山 李桂玲 王家兵 刘雪松 张 程 单 位 法 人：崔小东 单 位 总 工：王家兵 项目起止时间：2003 年 1 月2005 年 10 月 报告提交日期：2007 年 6 月 - i - 目目 录录 绪绪 论论 .1 第一节 项目由来与目标任务 .1 第二节 工作区以往研究程度 .2 1 查明水文地质条件阶段.2 2 地下水资源评价阶段.2 3 地下水资源合理开发利用与保护科学管理研究阶段.3 第三节 工作方法与完成工作量 .3 第四节 工作质量评述 .4 1 地下水开采量调查.4 2 水文地球

3、化学特征及地下水环境同位素特征调查.4 3 地下水水位统测.4 4 地下水位动态监测.4 5 地层结构调查.4 6 抽水试验.4 7 应急供水水源地调查.4 第五节 取得的主要成果及其创新点 .5 1 取得的主要成果.5 2 主要创新点.5 第六节 参加工作单位、人员及报告分工 .6 第一章第一章 区域背景区域背景 .7 第一节 社会经济概况 .7 第二节 地理位置与地形地貌 .7 第三节 气象及水文特征 .8 1 气象.8 2 水文.9 第四节 地质背景 .10 1 构造体系.10 2 地层概况.10 3 第四纪地质.10 3.1 平原北部第四系.10 3.2 平原南部第四系.12 3.3

4、古河道、古海侵、古湖泊洼地的分布.12 第二章第二章 地下水系统空间结构地下水系统空间结构 .15 第一节 地下水系统划分 .15 1 划分原则与依据.15 2 地下水系统分布（平面分布图）.15 3 地下水系统水文地质特征（结构图）.15 第二节 地下水系统空间结构 .21 1 划分原则.21 2 含水层组分布及结构特征.21 2.1 浅层淡水及咸水体分布.21 - ii - 2.2 第含水组的水文地质特征.21 3 深层地下水.24 3.1 第含水组承压水.24 3.2 第含水组承压水.26 第三节 水文地质参数系列 .26 1 降水入渗系数().26 2 渠系渗漏补给系数(m).30 3

5、 田间灌溉入渗系数（）.31 4 潜水蒸发系数(c) .33 5 含水层导水系数（t）及释水系数（e）.34 6 越流模数.36 7 重水给水度（d）.36 第三章第三章 地下水动力场演变地下水动力场演变 .38 第一节 地下水自然循环演化特征 .38 第二节 人类活动影响下地下水补给变化特征 .38 第三节 大规模开采条件下地下水流场变异特征 .39 1 第含水组和咸水亚组.39 1.1 第含水组地下水流场演化.39 1.2 第含水组水位动态特征.41 2 第含水组地下水.44 2.1 第含水组地下水流场演化.44 2.2 第含水组水位下降漏斗.48 2.3 第含水组水位动态特征.51 3

6、第含水组地下水.54 3.1 第含水组地下水流场演化.54 3.2 第含水组水位下降漏斗.57 3.3 第含水组水位动态特征.58 4 第含水组.60 4.1 第含水组地下水流场演化.60 4.2 第含水组水位下降漏斗.61 4.3 第含水组水位动态特征.61 第四章第四章 地下水化学场演变地下水化学场演变 .69 第一节 地下水水化学特征 .69 1 第含水组地下水水化学特征.69 2 深层地下水化学特征及其变化规律.69 2.1 第含水组地下水水化学特征及其变化规律.69 2.2 第含水组水化学特征及其变化规律.71 2.3 第含水组水化学特征及其变化规律.72 第二节 微咸水、咸水分布

7、.73 1 咸水水化学水平分布特征.75 1.1 浅部咸水.75 1.2 深部咸水.76 2 咸水水化学垂向分布特征.76 - iii - 2.1 浅部咸水.76 2.2 深部咸水.76 2.3 咸水体的成因分析.77 第三节 地下水化学场演变特征 .81 1 地下水水化学分布特征.81 2 抽水条件下地下咸水水化学的变化.84 3 地下水水质的多年变化趋势分析.85 3.1 水化学类型的平面变化.85 3.2 北部咸淡水界线的变化分析.86 3.3 地下水水质的多年动态特征.87 第五章第五章 地下水可利用性和更新性地下水可利用性和更新性 .95 第一节 深浅层地下水的同位素特征 .95 1

8、 天津平原地下水同位素取样情况及分析质量评述.95 1.1 取样过程.95 1.2 样品的采集方法及测试过程.95 2 氢氧同位素的分布.96 2.1 d 和 18o 相互关系分析 .97 2.2 氢氧稳定同位素的平面分布.97 2.3 地下水中氚同位素分布特征.103 3 地下水中碳同位素分布特征.106 第二节 浅层地下水的更新速率及恢复能力 .108 1 利用氚来计算浅层地下水的平均更新速率.108 2 均衡计算结果反映的浅层地下水的恢复能力.110 第三节 深层承压水形成及可利用性 .111 1 深层地下水的资源组成.111 2 地下水分层水位动态反应的深层地下水的补给特征.112 3

9、 深层地下水反漏斗的存在反应的补给特征.113 第六章第六章 地下水信息系统地下水信息系统 .114 第一节 基本情况 .114 1 基本情况.114 2 目标任务.114 3 引用标准.114 4 提交成果.114 第二节 工作方法及流程 .115 1 工作环境.115 2 原始资料概况.115 3 工作方法及流程.116 3.1 空间数据库逻辑模型.116 3.2 水资源空间数据库结构.116 3.3 数据分类代码.118 3.4 空间数据库集成机理.118 4 完成的实物工作量.118 5 质量监控.118 - iv - 第三节 数据质量 .120 1 数字化图形质量.120 2 属性卡

10、片质量.120 3 属性数据库质量.120 4 空间数据库质量.120 第四节 地下水空间信息系统 .121 1 系统概述.121 2 地下水资源调查数据录入系统的应用.121 3 地下水资源调查信息应用系统的应用.122 3.1 水文地质钻孔浏览.122 3.2 生成水文地质柱状表单.122 3.3 生成钻孔剖面图.123 第五节 补充说明 .123 第七章第七章 地下水开发利用及其环境效应地下水开发利用及其环境效应 .124 第一节 地下水开发利用历史与现状 .124 1开发利用历史.124 2 开发利用现状.128 第二节 微咸水、咸水的开发与利用方式 .131 1 地下微咸水、咸水开发

11、利用现状.131 2 地下微咸水、咸水的开采利用方式.132 第三节 地下水开发利用环境问题 .134 1 地下水水位大幅下降.134 2 地面沉降.134 2.1 地面沉降的发展历史.134 2.2 地面沉降的平面展布.135 2.3 地面沉降的原因分析.141 2.4 地面沉降的灾情.144 2.5 控制治理地面沉降的措施.144 3 地下水质污染及咸水入侵.144 3.1 地下水污染现状.144 3.2 地下淡水咸化的原因.145 3.3 地下淡水咸化的对策.146 4 生态环境退化，面临盐渍化、沙化、污染残留威胁.146 4.1 污灌区农业生态环境污染严重，危及人体健康.146 4.2

12、 土地砂化、土壤盐渍化.147 4.3 湿地锐减，生态功能降低.147 第四节 地下水环境阈值 .147 1 地面沉降控制目标.148 2 第、含水层组地下水控制水位.148 第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 .151 第一节 地下水资源评价原则与方法 .151 1 全淡水区松散岩类孔隙地下水资源计算模型的确定.151 1.1 水文地质模型概化.151 - v - 1.2 资源计算数学模型.152 2 有咸水分布区松散岩类孔隙地下水资源计算模型的确定.152 2.1 浅层地下水资源计算模型的确定.152 2.2 深层地下水资源计算模型的确定.152 3 计算分区的确定.153 4 水

13、文地质参数的分析确定.156 第二节 地下水均衡分析 .157 1 天津市有咸水分布区深层地下水（淡水）资源计算.157 1.1 深层地下水侧向补给量.157 1.2 粘性土挤压释水补给量.158 1.3 有咸水分布区深层地下水弹性释水量补给量.160 1.4 含水组间越流补给量.162 1.5 有咸水区深层地下水补排量均衡表.162 2 全淡水区及有咸分布区浅层地下水资源计算.165 2.1 降水入渗补给量.165 2.2 渠系渗漏补给量.165 2.3 渠灌田间入渗补给量.165 2.4 井灌回归补给量.165 2.5 潜水蒸发量.165 2.6 侧向补给、排泄量.165 2.7 工作区天

14、津市全淡水区及有咸水分布区浅层水补排量均衡表.165 第三节 地下水资源及其分布 .174 1 地下水天然资源及其分布.174 2 地下水开采资源及其分布.175 3 地下水储存资源及其分布.177 第四节 地下水质量评价 .178 1 地下水综合质量评价.178 2 饮用水水质评价.180 3 工业用水评价.182 3.1 成垢作用.183 3.2 起泡作用.183 3.3 腐蚀作用.183 4 农业用水水质评价.188 第九章第九章地下水功能评价地下水功能评价 .189 第一节 地下水功能评价的意义与理论方法 .189 1 地下水功能评价的基本理念.189 2 地下水功能评价的意义.189

15、 3 地下水功能评价的理论方法.189 3.1 权重确定方法及判断矩阵的建立.189 3.2 综合评价.190 第二节 评价体系及主要影响因素分析 .191 1 评价体系的组成及层次关系.191 2 主要影响因素及其区位特征.191 3 要素指标与主要影响因素之间关联性分析.192 - vi - 3.1 地下水资源占有性.192 3.2 地下水的再生性.192 3.3 地下水的调节性.192 3.4 地下水资源的可用性.192 3.5 景观环境维持性.192 3.6 水环境关联性.193 3.7 植被环境维持性.193 3.8 土地环境关联性.193 3.9 地质环境稳定性.193 3.10

16、地下水系统衰变性.193 第三节 数据准备及软件运行 .194 1 确定评价目标及划分基本单元.194 2 判断矩阵的建立.194 3 地下水功能评价指标计算输入文件.197 4 gfs 程序的运行 .198 第四节 地下水功能评价与区划 .198 1 属性层综合评价.198 1.1 资源功能属性层.199 1.2 生态功能属性层.203 1.3 地质环境功能属性层.207 2 功能层综合评价.209 3 系统层综合评价.212 4 地下水功能区划.214 第十章第十章 地下水可持续开发利用战略地下水可持续开发利用战略 .218 第一节 地下水资源利用潜力评价 .218 第二节 可供水量分析

17、.220 第三节 未来水资源求量分析 .220 1 农业需水预测.220 2 城市需水预测.221 2.1 工业需水预测.221 2.2 .城镇生活需水预测.221 2.3 河湖生态环境需水预测.222 2.4 商品菜田生产需水量预测.222 第四节 未来供需平衡分析与缺水预测 .222 第十一章第十一章 主要城市地下水应急供水论证主要城市地下水应急供水论证 .223 第一节 主要城市地下水应急供水水源地确定 .223 1 地下水应急供水概念及含义.223 1.1 地下水应急供水水源的选取原则.223 1.2 主要城市地下水应急供水水源地的选取.223 第二节 城市地下水应急供水水源评价 .2

18、26 1 城市供水现状分析.226 2 城市地下水应急供水水源及储量评估.226 3 城市地下水应急供水水源恢复能力评价.228 - vii - 4 城市地下水应急供水的地质环境问题分析.228 第十二章第十二章 南水北调实施后地下水的合理开发利用南水北调实施后地下水的合理开发利用 .229 第一节 南水北调中线工程布置和供水方案 .229 第二节 地下水优化开采方案 .229 第十三章第十三章 地下水资源可持续开发利用对策地下水资源可持续开发利用对策 .235 第一节 节水潜力分析 .235 1 工业节水措施.235 2 农业节水措施.235 3 生活节水措施.236 第二节 选择合适的开采

19、方式利用薄层淡水及微咸水、咸水 .236 1 薄层淡水的利用.236 2 微咸水及咸水利用.236 2.1 农田灌溉.236 2.2 工业用水.236 2.3 农村生活用水.236 2.4 城镇生活、环卫、生态用水.237 2.5 养殖业.237 第三节 地下水涵养与保护 .237 1 天津市地下水开采中存在的几个问题.237 2 充分合理的开采地下水.238 3 地下水水环境的保护措施.238 结论和建议结论和建议 .239 第一节结论.239 第二节建议.241 主要参考文献主要参考文献 .242 摘摘 要要 .243 - viii - 附 图 目 录 顺序号顺序号 图号图号 图图 名名

20、比例尺比例尺 1 1 实际材料图 1：250000 2 2 天津市平原区地下水水文地质剖面图 水平 1：250000 垂直 1：3000 3 3 天津市 平原区 第含水组地下水等水 位线及埋深 分区 图（ 2005年6月） 1：250000 4 4 天津市平原区第四系地下水资源及潜力分布图 1：250000 5 5 天津市平原区地下水可持续开发利用建议图 1：250000 - 1 - 绪绪 论论 第一节第一节 项目由来与目标任务项目由来与目标任务 1999 年 10 月至 2002 年承担的中国地质调查局地调项目华北平原 1：25 万天津幅地下水 潜力调查（试点）及华北平原（天津部分）地下水资

21、源调查评价项目中，初步完成了以 下工作：1.建立天津平原第四系地质结构模型。2.建立天津平原第四系水文地质模型。3.评价 天津平原可持续开发利用地下水资源潜力，提供地下水资源合理开发利用规划依据。4.完成了 天津平原地下水资源空间数据库。 为了进一步研究华北平原地下水可持续利用的战略方案，为华北平原社会经济可持续发展 提供科学依据，2003 年 3 月 20 日中国地质调查局下达了新的项目华北平原地下水可持续利用 调查评价（天津），工作项目编码为 200310400003，任务书编号为水2003001-03，工作单 位为天津市地质调查研究院。所属实施项目为全国地下水资源及其环境问题调查评价(一

22、期) ，实施单位为中国地质科学院水文地质环境地质研究所；工作性质为资源评价；工作起止年限 为 2003-2005 年。 华北平原地下水可持续利用调查评价总体目标任务是：开展华北平原地下水系统空间 结构及其分布、水文地质参数系列的深入调查研究；进一步查明地下水形成与演化规律，完善 地下水循环演化模式；继续完善华北平原地下水资源与环境问题空间数据库；参与建立华北平 原地下水系统数值模型，评价华北平原地下水资源、调蓄能力及生态与环境功能；结合南水北 调工程，提出华北平原地下水可持续利用的战略方案，为华北平原社会经济可持续发展提供科 学依据。 天津地质调查研究院承担工作内容: 20032003 年工作

23、任务年工作任务（任务书编号：水2003001-03）： 参加总体设计编写及综合研究，并按照综合组的统一要求参加以下工作： 1、地下水系统空间结构及分布的调查分析，进一步完善地下水系统的划分，建立水文地质 概念模型；深入调查研究水文地质参数系列；继续开展开采现状、区域地下水位水质变化及与 地下水有关的环境地质问题调查，研究地下水时空演化特征。 2、以石家庄衡水沧州天津塘沽为重点，通过同位素、物探等调查方法，查明天津 段第四纪地层及地下水系统结构，深入研究地下水循环演化规律；调查研究咸淡水界面运移特 征，评价微咸水、半咸水利用潜力，调查研究弱透水层压缩释水和越流补给机制，研究深层地 下水资源组成与

24、可更新性。 3、地下水数值模拟研究。 4、继续完善地下水资源与环境问题空间数据库。 20042004 年工作任务年工作任务（任务书编号：水2004002-03）： 1、参加总体设计的编写及综合研究，并按照综合组的统一要求开展工作。 2、继续开展水文地质参数系列和边界条件调查研究。 3、开展华北平原（天津）地下水资源功能、环境与生态功能评价工作。 4、继续参与建立华北平原地下水系统数值模型及水文地质结构三维可视化模型。 5、初步查清区域地下水水质变化，完成华北平原（天津）地下水补排条件变化特征调查； 分析论证天津市地下水应急供水水源。 6、开展华北平原（天津）咸水利用潜力的调查评价。 7、进一步

25、开展石家庄衡水沧州天津塘沽典型剖面调查研究，初步查清地下水循环 演化规律及深层地下水可更新性。调查研究咸淡水界面运移特征及越流过程中地下水水质变化。 - 2 - 8、继续完善地下水资源与环境问题空间数据库。 20052005 年工作任务年工作任务（任务书编号：水2005002-03）： 1、参加总体设计编写及综合研究，并按照综合组的统一要求开展工作； 2、完成第四纪地质结构和水文地质结构、地下水补排条件变化特征调查研究； 3、完成石家庄衡水沧州天津塘沽、北京山前廊坊天津塘沽和黄河口新乡 濮阳沧州天津塘沽典型剖面（天津部分）综合研究，分析研究地下水循环演化规律以 及深层地下水可更新性、地下水补给

26、、咸淡水界面运移、弱透水层压缩释水和越流补给机制等 关键性问题； 4、完成微咸水开发利用方式和资源潜力调查评价； 5、根据本项目取得的新资料和进展，完成水文地质参数系列调整和地下水资源量修正；完 成地下水资源功能、环境与生态功能评价工作； 6、论证南水北调中线工程对地下水环境的影响；提出地下水可持续利用的战略方案； 7、参与完成华北平原三维地质结构和水文地质结构可视化模型、三维地下水数值模拟模型 的建设； 8、完成地下水资源及其环境问题空间数据库的建设。 调查研究的范围为天津市平原区 50m 等高线以南的所有地区，总面积 10762.52 km2。调查 的主要层位包括平原区第四系含水层组、与第

27、四系地层有水力联系的隐伏岩溶地下水，在有咸 水分布区地下水开发利用程度相对较高的地区延深到新近系明化镇组（上段）。 第二节第二节 工作区以往研究程度工作区以往研究程度 天津市是水文地质勘查程度较市较高的地区之一。自上世纪 60 年代至今，水文地质工作大 致可以划分三个阶段，即查明水文地质条件阶段，地下水资源评价阶段，地下水合理开发利用 阶段与环境保护研究阶段。 1 查明水文地质条件阶段查明水文地质条件阶段 上世纪 60 年代到 80 年代中期是天津平原区查明水文地质条件阶段。曾先后有地矿部九 四队、河北水文队、天津地矿局等单位在天津北部山区和山前部分按 1:20 万精度进行了综合水 文地质测绘

28、；在蓟县、宝坻、武清、宁河、静海进行过不同比例尺的农田供水水文地质勘探； 天津市区 400 km2范围内进行过以城市供水为目的的供水勘察。七十年代中期以来天津地矿局在 宝坻东部、宁河北部、蓟县山前对隐伏岩溶进行了供水水文地质勘查。初步了解了区域地下水 类型、含水层及其富水性与水质分布特征等水文地质条件，初步查明了主要城市的水文地质条 件，为较合理地确定地下水开采层位提供了依据。 1984 年完成的天津市 1:10 万水文地质普查报告是天津市水文地质研究上最重要的一个 综合性水文地质调查报告，该报告成果为近二十年来天津市水文地质的研究奠定的一个良好的 基础平台。该报告在全面研究水文地质条件和水文

29、地质参数的基础上，第一次对天津市浅层地 下水资源量进行了计算评价，对第含水组越流量也进行了简单的计算。并在参考前人对山区 及隐伏岩溶资源量研究成果的基础上，给出了全市范围内地下水资源量状况。 2 地下水资源评价阶段地下水资源评价阶段 上世纪 80 年代中期至 90 年代中期是天津市地下水资源评价阶段。经过 20 多年对地下水的 不断开采，天津平原区地下水位下降，产生了若干水位下降漏斗，以黄淮海平原水文地质综 合评价科研项目为代表，确定了水文地质系列参数，对浅层淡水资源进行了系统计算与综合 评价，提出了合理开发利用方案，为地下水开采提供了可靠的依据；同时，查明了咸水成因与 - 3 - 分布规律，

30、并结合试验成果，提出了咸水改造利用方案等。1989 年完成的天津市地下水资源 评价是“七五”国家重点科技攻关项目第 57 项“华北地区地下水资源评价”的分项目。由天 津市地质调查研究队和天津市打井办公室协完成。该项目在以往历次工作的基础上，重点对全 市浅层地下水资源进行了系统的计算与评价，在全市性地下水资源计算中，按不同水质提出了 各区县地下水资源量，并被广泛采用。该研究成果主要的不足在于只重点研究了浅层地下水资 源量，对天津市咸水分布区深层地下水的研究很少。 3 地下水资源合理开发利用与保护科学管理研究阶段地下水资源合理开发利用与保护科学管理研究阶段 上世纪 90 代中期至今为地下水资源合理

31、开发利用与保护科学管理研究阶段。1995 至 2000 年在天津市以县区为单位进行了 1:5 万1:10 万不同比例尺的地下水资源开发区划工作。 2002 年完成的天津市水文地质图集（图系）在全面总结已有成果的基础上，详细的给出了 全天津市内山区与平原区，深浅层地下水及隐伏岩溶地下水，不同矿化度分区内及各区县的地 下水资源量。2000 年以来，开展的国土资源大调查水文地质项目主要有华北平原（天津部分） 地下水资源调查评价、华北平原地下水可持续利用调查评价(天津)，研究的主要任务在 地下水资源的可持续利用方案研究。 第三节第三节 工作方法与完成工作量工作方法与完成工作量 华北平原地下水可持续利用

32、调查研究（天津）采用的工作方法主要有补充水文地质调 查、地下水水位统测、地下水水位动态监测、开采量调查、水文地质试验（抽水试验、降水入 渗试验、灌溉入渗试验）、岩矿分析（全分析水样、同位素）等。 设计工作量与实际完成工作量见下表。 表表 0.10.1 设计工作量与实际完成工作量设计工作量与实际完成工作量 工作项目工作内容单位 设计总 工作量 2003 年 度设计 工作量 2004 年 度设计 工作量 2005 年 度设计 工作量 总工作量完 成情况 补充水文地 质调查 地下水系统空 间结构及分布 等。 km211000 2500 控 制 5000 40002000 完成 11000 地下水水位

33、 统测 点次 1350450450450 完成 1350 地下水水位 动态监测 点次/井 84001800/503600/503000/50 完成 8400 开采量调查次 5500 完成 5 抽水试验台班/处 320/9160/5160/40 完成 320/9 降水入渗试验点次/处 720/40720/40 完成 720/4 水文地质试 验 灌溉入渗试验台班/处 40/2040/20 完成 40/2 全分析水样件 130 406030 完成 130 岩矿分析 同位素组 30 10515 完成 30 地质调查信 钻孔个 1005950 完成 100 - 4 - 息化建设综合地质点点 249599

34、55001000 完成 2495 第四节第四节 工作质量评述工作质量评述 1 地下水开采量调查地下水开采量调查 地下水开采量调查以“县、区”为单位，在全面搜集、整理天津市各县区水利系统、建设 系统现状及多年开采量统计数据的基础上，对五个地段的开采量进行了单井调查统计，以验证 收集资料的准确性。通过以上工作，查明了天津市地下水的开采历史和现状，成果数据质量可 靠、内容全面，为分析地下水流场演化规律、研究环境地质问题的发展历史、进行地下水资源 评价提供了基础资料。 2 水文地球化学特征及地下水环境同位素特征调查水文地球化学特征及地下水环境同位素特征调查 采样工作是在充分收集、分析已有水质分析资料、

35、同位素成果资料及综合研究成果的基础 上开展的，根据已有成果资料及本次工作的目的，合理的安排采样地点及层样，保证了样品的 代表性和针对性。采样程序严格的按照相关规程执行，选择具有国家质量认证资质的单位测试 进行水质及同位素分析，保证了成果数据的可靠性和准确性。按设计要求采集水质全分析水样 130 件，氢氧同位素水样 30 件，测试氘、氚和氧-18，保证了各方面研究的需求。 3 地下水水位统测地下水水位统测 本次工作按项目工作设计，分别于 2003 年 12 月、2004 年 6 月、2005 年 6 月进行了地下水 位统测工作，共测水位 1350 点次，平均达 4.1 点次/100km2。布点时

36、注意具有地下水可持续开采 层位、地下水位下降漏斗的中心位置、地下水上下层水力联系的控制与经济发展较快地区和地 面沉降发生地区适当加密。该工作控制住了不同地下水类型不同埋深地下水流场特征、不同的 地下水系统之间的水力联系，质量达到了要求。 4 地下水位动态监测地下水位动态监测 地下水位监测共布 50 孔。监测频率一般为每 5 天 1 次，6 次/月。观测时间为 2003 年 7 月 至 2005 年 10 月。反映了地下水水位动态特征，为正确分析水文地质条件和地下水资源评价提 供了资料。质量每季度进行一次查点检查，保证了资料的准确性和可靠性。 5 地层结构调查地层结构调查 本次调查详细收集了以往

37、勘查的地质、水文地质钻孔地层柱状 180 个（含钻孔物探测井曲 线解译地层柱状），一般钻孔深 60-420m，累计深度达 24000 余米。分布较均匀，平均每百平方 千米近 1.9 个。此外对钻孔较少的滨海地区，又搜集了测井曲线 20 个，并进行了地层分析，达 到了设计的要求。 6 抽水试验抽水试验 为了取得和修正水文地质参数（k、t、s 等）系列，验证已有水文地质参数的可靠性， 选择有代表性地段完成非稳定流抽水试验 9 处。抽水试验严格按设计的技术要求进行，保证了 试验结果的可靠性。收集抽水试验资料 210 层次，平均 1.89 层次/100 km2，且分布较均匀。 7 应急供水水源地调查应

38、急供水水源地调查 重点调查了宝坻水源地、宝坻西北部水源地、黄港洼水源地及黄庄洼水源地的开采方式 （集中程度）开采层位、开采深度、开采量动态、水位动态、水质动态等资料。通过以上调查， - 5 - 基本了解了天津市有应急供水潜力的水源地区的开采现状及水位动态特征。 第五节第五节 取得的主要成果及其创新点取得的主要成果及其创新点 1 取得的主要成果取得的主要成果 本项目取得的主要成果包括以下 13 个方面。 (1) 在野外调查及区域已有参数系列收集整理的基础上，系统的建立了天津平原区深浅层 地下水的水文地质参数系列。 (2) 初步查明了天津平原区水文地质结构特和水文地质边界条件。 (3) 划分了天津

39、市平原区地下水系统。 (4) 查明了研究区地下水补迳排条件变化特征和地下水降落漏斗的分布范围、演化规律及 变化趋势。 (5) 初步查明了本区区域地下水水质特征和变化规律，研究了咸淡水界面运移特征，进行 了地下水水质评价。 (6) 调查研究了区内主要环境地质问题，尤其是地面沉降，对地面沉降的影响因素进行了 研究分析。 (7) 研究了浅层地下水可更新性及深层地下水可利用性，提高了对区内地下水的循环演化 的认识程度。 (8) 完成了微咸水开发利用方式和资源潜力的调查评价。对区内地下水资源状况和开发利 用前景有了进一步认识。 (9) 完成了区内深浅层地下水各均衡要求的计算及地下水资源量的评价。 (10

40、) 通过应急水源地的调查研究提出了天津应急供水的新的方向，对保证天津市供水安全 具有积极意义。 (11) 对区内的地下水资源功能、环境与生态功能进行了评价与分区。 (12) 在地下水潜力评价、功能评价及南水北调供水方案研究的基础上，制定了天津市平原 区地下水的合理开采方案。 (13) 完成了天津地区地下水资源及环境问题空间数据库。 2 主要创新点主要创新点 (1) 平原区深层地下水属性认识 平原区深层地下水具有一定的补给能力。同一地段，一定深度范围内的含水砂层，水平方 向上成带，空间上成网，深层与中深层地下水具有水力联系。 (2) 开采第四系深层地下水资源对地面沉降的影响 平原区开采地下水引起

41、的环境地质问题主要是地面沉降。目前，天津市区西部、西青区、 海河下游、滨海汉沽附近地面沉降速率仍然较大，是控制地面沉降的重点地段。 开采地下水产生地面沉降的过程通过地下水水位的埋深、多年稳定性和短期稳定性多个方 面表现出来。 (3) 对第四系深层地下水开采资源的认识 平原区深层地下水资源具有一定的开采潜力。天津平原区松散岩类深层地下水虽然开采强 度较大，但主要集中在市区和滨海地区。北部地下水循环条件较好的农业区（如宝坻区东部、 宁河县北部、武清区北部等）第四系含地下水较丰富，开采强度不大，尚具有一定的开采潜力。 另外，北部奥陶系碳酸盐岩岩溶地下水虽然分布面积不大，开采量接近原勘查评价开采资源量

42、， 从动态观测资料分析，也仍然可扩大开采。 有咸水分布区深层地下淡水开采量组成主要是上覆咸水的越流补给和粘性土压缩释水，其 - 6 - 中，前者比重更大。 (4) 采用同位素技术，系统全面的研究了天津平原区深浅层地下水的补给特征。 (5) 首次采用层次分析的方法，对天津市平原区地下水的资源功能、地质环境功能及生态 功能进行了综合评价。 (6) 结合南水北调工作，研究了天津市地下水的开采方案，并系统的研究了天津市城市应 急供水水源状况。 第六节第六节 参加工作单位、人员及报告分工参加工作单位、人员及报告分工 本项目由天津市地质调查研究院独立承担，主要参加人员及报告分工如下： 表表 0.20.2

43、人员组成与报告分工一览表人员组成与报告分工一览表 序号姓名性别职称报告分工 1 王亚斌男高工 绪论，第一章第四节以外部分，第二章，第四章，第五章第二节 以外部分，第七章第四节以外部分，第九章，第十章第二至四节， 第十一章，第十三章，结论和建议 2 张海涛男助工 第三章，第五章第二节，第八章第四节以外部分，第十章第一节， 第十二章第一节 3 郭淑娟女技术员第六章，第二、三、四、五、七、九章部分插图、插表 4 孟利山男工程师第三章部分插图 5 李桂玲女高工第四章第一节、第八章第四节 6 王家兵男正高工第七章第四节、第十二章第二节 7 刘雪松男高工第一章第四节 8 张程男第二、三、四、五、七、九章部

44、分插图及插表 - 7 - 第一章第一章 区域背景区域背景 第一节第一节 社会经济概况社会经济概况 天津是中国北方最大的沿海开放城市，环渤海地区的经济中心。现辖 15 个区、3 个县。 市辖区有和平区、河东区、河西区、南开区、河北区、红桥区、塘沽区、汉沽区、大港区、东 丽区、西青区、津南区、北辰区、武清区、宝坻区；市辖县有宁河县、静海县、蓟县。2003 年 天津市常住人口 1011.30 万人，户籍人口 926.00 万人，其中农业人口 549.74 万人，非农业人口 376.26 万人。 2003 年天津市国内生产总值 2386.94 亿元(当年值)，比 2002 年增长 14.5%,规划到

45、2010 年 增加到 3350 亿元。2003 年第一、二、三产业的比值为 3.7:50.8:45.5，到 2010 年调整为 2：43：55。第一产业以城郊型、外向型为发展方向，积极发展高产、优质、低耗、高效农业和 生态农业，加速农业产业化进程。第二产业以结构调整为重点，加速汽车、电子、化工和冶金 四个支柱产业，积极培养和发展现代通信、生物医药、计算机软件和环境工程等高新科技产业。 第三产业重点是发展金融、商贸、科技、信息、交通运输、房地产及旅游服务业等。 天津市现有土地面积 11919.70 km2，其利用现状结构见表 1.1。本市水域占全市土地面积的 四分之一多，对于农业灌溉和排涝起着重

46、要的作用，由于水资源不足，养殖利用水域小于 1/10，苇田占水域面积的 8。水域面积虽辽阔，但排灌调蓄能力较差，水面利用率低。本市的 盐碱地主要分布于滨海三区中。天津地处海河下游，历史上留下多处风沙化土地，主要集中在 永定河泛区、潮白河泛区、青龙湾河泛区、蓟运河泛区及北运河泛区。据市林业局 1995 年沙化 土地普查：天津沙区总面积 181.278 公顷。未利用土地中仍有约 5.3 万公顷为较集中连片的平 原荒草地、盐碱地，可见天津市土地资源仍比较丰富。 表表 1.11.1 土地资源利用情况土地资源利用情况 类别数量(公顷)占全市备注 耕地 489,294 4105人均耕地 005 公顷，低于

47、全国平均水平 园地 36,010 302人均园地 0004 公顷，高于全国平均水平 林地 30,4282.55 成片林地较少，且分布不均 牧草地 622.3 005人工草地占草地面积的 9975 居民点及工矿用地 216,074 1813 交通用地 32,983 277 水域 312,813 2624水资源不足，养殖利用水域小于十分之一 未利用土地 73,345 619 1999 年底实用耕地 42.46 万公顷，其中有效灌溉面积 34.39 万公顷，节水灌溉面积 11.54 万公顷，水产养殖面积 3.76 万公顷，旱田面积 36.06 万公顷。淡水资源严重缺乏导致了天津从 1958 年开始大

48、面积发展污水灌溉。 城市自来水约 320.2 万吨/天，年售水总量 55966 万吨。工业废水排放量 15221 万吨。 第二节第二节 地理位置与地形地貌地理位置与地形地貌 天津市平原区地理位置为东经 11642051180331，北纬 38335740 0007。南北长 172km，东西宽 104km。东南临渤海，北依燕山山脉，西北部为我国首都北京 市和河北省。区内水运、铁路、航空、公路四通八达(见图 1.1)。 - 8 - 图图 1.1 天津市工作区交通位置图天津市工作区交通位置图 工作区从北部的山前平原到东南部的滨海平原地势平坦，自西北向东南缓慢倾斜，依次为 山前洪积、冲积扇群，标高 5

49、010m；与其相连的为冲积、湖积平原，标高 102.5m；东南沿 海为海积平原，标高 1.02.0m，多为盐田和低湿地。 第三节第三节 气象及水文特征气象及水文特征 1 气象气象 本区气候属暖温带半湿润大陆季风气候，四季分明，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。年平 均气温 1112。全区多年平均降水量为 582mm，由山前 680mm，向南递减为 544mm。水面蒸 发量在 10002000mm 之间。近 50 年来，天津市北部地区年降雨量明显减小，但中南部地区降 雨减小的幅度则较小，天津市区近几年来的降雨量甚至大于北部山区(图 1.2)。 降雨量主要集中在 6-10 月份（图 1.3），月份之间降

50、雨量差别较大。2001 至 2004 年间天 津 - 9 - 市区年均降雨量为 504.34mm，6-10 月份降雨量占总降雨量的 82%，七月最大，占年降雨量的 23%, 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1956 1958 1960 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 年份 降雨量(mm) 宝坻区 天津市区 5年移动 平均线 (

51、宝坻) 5年移动 平均线 (市区) 图图 1.2 天津市多年降水量图天津市多年降水量图 为 119.16mm。不同月份中蒸发量的分布差别则要相对要小，2001 至 2004 年间天津市区年均蒸 发量为 1662.23mm，4-10 月蒸发量较大（图 1.4）,五月分蒸发量最大，占年蒸发量的 16%,为 258.15mm。 图 1.3 天津市区月降雨量比例图（2001-2004）图 1.4 天津市区月蒸发量比例图（2001-2004） 2 水文水文 天津市地处海河流域。主要有两大水系：海河水系由北运河、永定河、大清河、子牙河、 南运河五大支流组成，海河干流自三岔河口至塘沽河口全长 72km，流域

52、面积 2066 km2，设计流 量 800m3/s；蓟运河水系由潮白河、蓟运河、州河、还乡河、青龙湾河等支流组成，两大水系均 在天津市东部入海。流经市境的以行洪为主的一级河道 19 条，总长 1095.1km，以排涝为主的二 级河道 79 条，总长 1363.4km。其中人工河道 6 条，主要有永定新河、潮白新河、还乡新河、独 流减河、马厂减河、子牙新河等，总长 284.1km。 海河流域河流水文特征主要表现为地表水迳流总量较小，平均径流模数最大 4.9l/skm2， 最小只有 0.9l/skm2，并有径流变率大，河道径流量年际变化大的特点，丰枯水年最大最小年 迳流量相差悬殊，可达 6.515

53、.7 倍；受降水影响，流量年内分配不均，径流多集中在 69 月， 七月 23% 八月 20% 九月 9% 十月 10% 六月 20% 十一月 3% 三月 1% 二月 1% 四月 4% 一月 1% 五月 7% 十二月 1% 一月 3% 二月 4% 三月 8% 四月 12% 五月 16% 六月 12% 七月 11% 八月 11% 九月 9% 十月 7% 十一月 4% 十二月 3% - 10 - 形成夏汛期，约占全年径流量的 7080%；次大流量在 34 月的春季，形成凌汛期，枯水期一 般在 56 月和 10 月到翌年 2 月，季节性河流甚至断流。地表径流受降水和下垫面的影响，地 带性分布明显，多年

54、平均径流深的分布与降水基本一致，由北向南减少，蓟县山区最大可达 250mm 以上，向南至宝坻以南减为 75mm，在武清北部至宁河西部一带为 5070mm 的低值区，市 区南部在 75100mm。 全市地表水径流量包括境内自产水量与各水系入境水量。根据 19561984 年系列，河流多 年平均径流量 28.6 亿 m3 ，保证率 50%、75%、95%的径流量分别为 23.30、12.78、4.95 亿 m3。 其中自产水量 9.86 亿 m3。入境水量 18.74 亿 m3。天津市历史上地表水资源十分丰富，五十年代 下泄入海量平均为 144 亿 m3，六十年代为 81.7 亿 m3，七十年代

55、45 亿 m3，八十年代仅为 9.7 亿 m3。由于上游拦蓄建库，来水量日趋减少，枯水年份，地表水资源贫乏，部分河道甚至断流，致 使多次出现水资源危机，不得不数次引黄，直至兴建引滦入津工程后，天津市的城市用水的紧 缺状况才得以缓解。 第四节第四节 地质背景地质背景 1 构造体系构造体系 天津地区地质构造复杂，新构造运动控制了新生代地层的沉积，对地下水的贮存、补给和 排泄也起一定的控制作用。 以宁河宝坻断裂为界，北部为阴山纬向构造体系，山区受二级燕山沉降带的控制，在蓟 县断裂与宁河宝坻断裂之间形成山前平原，为东西分布的唐山隆起和新华夏体系的压扭性和 张扭性断裂切割，同时还有祁吕贺兰山字型构造东翼

56、反射弧和马兰峪山字型构造的前弧和西翼 反射弧的存在。南部以新华夏构造体系为主纵贯南北，为一系列北北东向的隆起坳陷和构造断 裂自西向东依次有冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷和一系列北东向断裂（图 1.5）。 2 地层概况地层概况 区内地层由老到新主要有中上元古界长城系、蓟县系、青白口系，下古生界寒武系、奥陶 系，上古生界石炭系、二迭系，中生界侏罗系及新生界古近系、新近系、第四系。基岩仅在北 部低山丘陵及残丘地带出露，大部分地区被第四系覆盖。 中上元古界以含镁碳酸盐岩为主，夹多层碎屑岩。其中，高于庄组、雾迷山组以白云质灰 岩、灰质白云岩为主。下古生界寒武系、奥陶系以厚层灰岩为主，下部夹碎屑岩。中生界侏

57、罗 系和新生界古近系、新近系为陆源碎屑岩。其中上新统明化镇组上段岩性为灰、灰绿色砂岩、 含砾砂岩与杂色泥岩、粉砂质泥岩呈不等厚互层，中间夹粉细砂岩、灰质泥岩，胶结松散。 3 第四纪地质第四纪地质 第四纪以来的构造活动继承了基底构造的格局，并控制了松散岩层的沉积韵律和厚度。以 宝坻断裂为界分为南北两区。 3.1 平原北部第四系平原北部第四系 新生界第四系在平原北部厚 90-330m，覆盖在中上元古界、下古生界、上生古界、中生界之 上。 下更新统（qp1）仅在基底断陷盆地的青淀洼、太和洼和宝坻区西部分布，底界埋深 300- 330m，顶界埋深 227m。主要为一套洪积、冲积物，底部岩性常为棕紫色砂

58、砾石，厚 40m 左右。 中更新统（qp2）底界埋深 127-228m，厚 50-100m。上段为湖沼相粘土、亚粘土，夹数层冲 洪积相粗砂和中细砂，含少量软体动物残壳；下段为棕灰、棕黄、杏黄色亚粘土和亚砂土，夹 - 11 - 数层冲积细砂或粉砂，底部有 4-8m 灰黄色中粗砂，偶见软体动物残壳。上更新统（qp3）底界埋 深 60-120m，厚 60-108m，大体分为三个沉积旋回。各旋回自上而下为洪积、冲积、洼淀沼泽相 沉积，岩性为褐黄、棕黄及灰色粗砂、中砂、细砂夹灰色粘土和黑灰色淤泥。 全新统（qh）底界埋深 6-20m，下部为冲洪积中砂、细砂和粉砂；上部为灰色、黄灰色亚粘 土和粘土。靠近南

59、端宝坻区城附近发现半咸水有孔虫，埋深 2.5-5.0m 以下，是受海侵影响的例 证。 比例尺 1：1000000 - 12 - 图图 1.5 天津市大地构造单元图天津市大地构造单元图 3.2 平原南部第四系平原南部第四系 下更新统（qp1）底界埋深 267-425m，厚度 110-220m。在西南部为棕、棕黄、棕红色及灰绿 色粘土与砂、粉砂、亚砂土不规则互层。铁锰结核普遍，钙核常见。东北部色深，以黄、灰、 深灰色为主，夹有棕、灰绿色，局部见棕红、灰黑色。岩性主要亚粘土、亚砂土与砂粉砂不规 则互层，钙核少见，几乎不见铁锰结核。 中更新统（qp2）底界埋深 151-204m，厚 90-120m。在

60、西南部为灰、浅灰色细砂、粉砂及黄、 灰、棕、灰绿色亚砂土、亚粘土，夹深灰色、黑灰色粘土，砂层较多，普遍见钙结核，铁锰结 核偶见。东北部砂层较多，粘土较少，色调偏深灰、黄，以灰为主。 上更新统（qp3）底界埋深 60-87m，厚 42-66m。岩性黄灰、深灰、黑灰色亚粘土、亚砂土与 细砂、粉砂不规则互层。西南部粘土较多，钙核常见。东北部砂层较多，粘土少，钙核少见。 全新统（qh）底界埋深 15-25m。上部为黄褐色或灰黄色亚粘土、亚砂土，厚一般 4-6m；中 部为海相层，岩性为黄灰色、深灰色淤泥质亚粘土，厚 6-10m 顶部为河漫滩相与湖沼相粘土； 下部为黄、浅灰色、灰白色亚粘土，厚数米。 3.