王弼仙 閆曉明 馬曉倩
摘 要:本文在收集該區(qū)工作的諸多成果基礎上,結合本人在該區(qū)工作的資料總結分析得出,蘇家屯處于沈陽市區(qū)的南部,遼東山地向中部下遼河平原的過渡地帶。地勢總體呈現(xiàn)東高西低的態(tài)勢。由東向西,由南、北兩側向平原或沙河河谷斜,西部地區(qū)水文地質條件良好,為水量豐富區(qū),東部及南部為低山丘陵地區(qū),主要含水層為風化裂隙水和構造裂隙水,富水性分布不均,成井概率低。
關鍵詞:水文地質;沖積平原;風化裂隙;構造裂隙
1 自然地理及地質概況
1.1 地理位置及交通
沈陽市蘇家屯是沈陽市九個市轄區(qū)之一,位于渾河南岸,距沈陽市中心10km,距沈陽桃仙國際機場僅2km,距新沈陽南站2km,是沈陽直達大連港、錦州港和丹東港的最近地。
1.2 水文和氣象
1.2.1 水文
蘇家屯主要河流有渾河、沙河、十里河。渾河是蘇家屯與于洪區(qū)兩區(qū)分界河流;沙河是太子河支流,基本貫穿蘇家屯全區(qū)。
渾河:發(fā)源于清原縣滾馬嶺,流經(jīng)撫順、沈陽、遼陽、鞍山四個市區(qū),由東陵區(qū)曹仲屯流入蘇家屯區(qū),在海城市西四鎮(zhèn)八家子村匯入大遼河。
沙河:太子河支流、渾河二級支流,發(fā)源于本溪市朝仙嶺,流經(jīng)蘇家屯區(qū)姚千戶屯、陳相屯、沙河鋪、林盛堡、紅菱等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。屬季節(jié)性河流,汛期洪水流量大,水位高,枯水期則常出現(xiàn)河道斷流。
十里河:是沙河支流,發(fā)源于遼陽柜子山,源近流短,全長38km,由大溝鄉(xiāng)進入蘇家屯,經(jīng)十里河鎮(zhèn)后匯入沙河。
1.2.2 氣象
蘇家屯氣候類型屬北溫帶亞洲季風氣候,其主要特點是季風氣候特征明顯,四季分明,降水集中,日照充足。年平均氣溫9.2℃,7月最熱,平均氣溫25.5℃,1月最冷,平均氣溫-10.6℃。全區(qū)年平均降水量692.5mm,年降水量的分布是東部丘陵較多,西部平原區(qū)較少。
1.3 地形地貌
蘇家屯處于遼東山地向中部下遼河平原的過渡地帶。地勢總體呈現(xiàn)東高西低的態(tài)勢。由東向西,由南、北兩側向平原或沙河河谷傾斜。東南部為剝蝕丘陵,形態(tài)多呈渾圓狀和長梁狀,海拔最高點為姚千戶鎮(zhèn)馬耳山、主峰海拔330.8m;西部為坡洪積、沖洪積山前傾斜平原,地形呈波狀起伏,最低點位于永樂鄉(xiāng)大韓臺村西,海拔高程22.2m。
1.4 地質概況
1.4.1 地質構造
蘇家屯屬于新華夏系第二隆起和第二沉降帶的交接部位,斷裂構造非常發(fā)育,東部屬前震旦系各種巖石侵入體所組成的地層結構;西部平原地帶地表絕大部分為第四系平原沖積層,上表為人工土和黏土層。
1.4.2 地層巖性
出露的地層主要有新生界第四系(Q)、古生界奧陶系(O)、寒武系(∈)、元古界震旦系(Z)以及前震旦系(AnZ)。
(1)新生界第四系(Q):1)第四系全新統(tǒng)(Q4):分布于西部平原區(qū)及東部丘間谷地,表層巖性為黃褐色粉質粘土,厚度一般為3~5m,下部為沖洪積中粗砂,砂礫石、礫卵石等,厚度一般15~30m,局部大于60m。 2)第四系上更新統(tǒng)(Q3):分布于中部和西南部山前傾斜平原和丘間谷地,表層巖性為黃褐色粉質粘土,厚5~20m,下部為灰褐色細砂,粗砂夾砂礫石、卵石透鏡體,厚度一般為20~30m。
(2)古生界奧陶系(O):分布于東部低山丘陵區(qū)、白清寨鄉(xiāng)中部后窯~康家溝一帶,奧陶系中統(tǒng)馬家溝組(O2m)巖性為灰?guī)r夾白云巖、角礫狀灰?guī)r、角礫狀白云巖,奧陶系下統(tǒng)冶里組(O1)巖性為含燧石結核灰?guī)r、灰?guī)r、白云巖夾礫屑灰?guī)r黃綠色頁巖。
(3)古生界寒武系(∈):分布于東部低山丘陵區(qū)、白清寨鄉(xiāng)中部后小峪~前小峪一帶,巖性主要包括灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r和鈣質頁巖、紫紅色頁巖夾粉砂巖、瀝青質灰?guī)r等。
(4)元古界震旦系(Z):1)橋頭組(Z2q):僅在南部楊城寨一帶零星出露,巖性為黃褐色薄層及中厚層細粒石英砂巖,含長石石英砂巖和黃綠色頁巖。2)南芬組(Z1n):零星出露于南部楊城寨和東部白清寨一帶,巖性為黃綠色、紫色頁巖、泥灰?guī)r。3)釣魚臺組(Z1d):出露于佟古家子~長興店和后小峪~前小峪東部一帶,蛇山子、東山口、立新一帶有點狀出露,巖性為灰白色、淺褐色石英砂巖。4)巖漿巖(AnZ):分布于沙河鋪鎮(zhèn)東~陳相屯鎮(zhèn)西~大溝鄉(xiāng)一帶以及姚千戶屯北、白清寨鄉(xiāng)北等地,巖性包括變粒巖、淺粒巖、混合巖、混合花崗巖組成。
2 區(qū)域水文地質條件[1]
地下水類型包括低山丘陵基巖裂隙水、山前傾斜坡狀平原孔隙水和渾河、沙河孔隙水等。低山丘陵基巖裂隙水地區(qū),多基巖裸露,溝谷切割明顯,地形坡度較陡,地表多系風化殼和殘積、坡積風化砂,降水達到地表即產流,入滲量少,基巖裂隙不發(fā)育,連通性差,不具貯水條件,為水量貧乏區(qū)。
山前傾斜坡狀平原孔隙、裂隙水一帶多為殘丘崗地,地表起伏不平,表層多由黃土狀亞粘土覆蓋,下部殘坡積風化砂土、塊石組成,深部為基巖,含水層發(fā)育不穩(wěn)定,變化差異大,為水量中等區(qū)。沙河河谷孔隙水分布在沙河河谷兩側階地、漫灘地帶,含水層厚度小,地下水補給來源充沛,水量較豐富。
西部水文地質條件較好,位于渾河和沙河沖積平原,孔隙水主要為上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)沖積層和沖洪積層,含水層由砂礫石、卵石、中粗砂、亞砂土構成,顆粒較粗,含水層較厚,水量較豐富。
2.1 地下水類型及富水性特征
2.1.1第四系全新統(tǒng)孔隙潛水
廣泛分布于沖洪積平原以及沙河河谷平原,巖性主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積中粗砂、礫砂構成,分布如下:沖洪積、沖積平原分布于西部平原區(qū),巖性由中粗砂、砂礫石構成,厚度40~90m,西厚東薄,水位埋深4.5~16.0m,單井涌水量一般為1600~2000t/d,滲透系數(shù)8.5~16.5m/d,水量豐富區(qū);沙河河谷平原主要分布在沙河兩岸階地區(qū)和漫灘區(qū),巖性由細砂、粗砂、圓礫組成,厚度6.0~32.5m,地下水埋深1.2~13.5m,單井出水量600~2000t/d,滲透系數(shù)4.6~15.6m/d,水量豐富區(qū)。主要受大氣降水、渠水滲漏補給和地下水側向徑流補給,排泄方式主要為人工開采、地下徑流及蒸發(fā)排泄[2]。
2.1.2第四系上更新統(tǒng)孔隙潛水~微承壓水
大面積分布于中部山前傾斜平原、沙河鋪鎮(zhèn)南、陳相屯鎮(zhèn)、大溝鄉(xiāng)、佟溝鄉(xiāng)、姚千戶屯鎮(zhèn)等地,巖性由上更新統(tǒng)坡洪積粗砂組成,局部夾粘土透鏡體,厚度由西向東逐漸變薄,厚度12~28m,地下水埋深2.5~13.5m,單井出水量100~700t/d,滲透系數(shù)0.5~9.0m/d,水量中等區(qū)。地下水補給來源以大氣降水為主,有少量上游基巖風化裂隙水側向徑流補給,地下水徑流條件好,排泄方式除向下游徑流外,還包括地面蒸發(fā)以及人工開采。
2.1.3碳酸鹽裂隙巖溶水
呈條帶狀分布于東部白清寨鄉(xiāng)后小峪~灰窯一帶,嚴格受構造、巖性、地貌控制,水量大小取決于巖層的節(jié)理裂隙和巖溶發(fā)育程度,巖性主要包括奧陶系灰?guī)r和寒武系石灰夾砂頁巖,巖溶裂隙較發(fā)育,含不均勻的裂隙巖溶水,據(jù)區(qū)域資料泉流量3.0~100t/d。基巖裸露地區(qū)主要接受大氣降水補給,巖溶水通常以暗河或泉的形式排泄。
2.1.4基巖風化裂隙水
(1)裸露型基巖風化裂隙水,分布于的東部、南部剝蝕丘陵區(qū)及零星分布的裸露殘丘地區(qū)。巖性主要為黑云變粒巖、淺粒巖,微斜花崗片麻巖,石英砂巖、頁巖、泥灰?guī)r的風化節(jié)理裂隙。裂隙連通性差,富水極不均一,一般由地表向深部富水性逐漸變弱,在丘陵的坡角及地勢低洼處,地下水呈下降泉出露,泉流量0.1~1L/s。大氣降水是裂隙水的主要補給源,地下水徑流條件較好,于溝谷地切割處或斷裂帶以常年性上升泉或下降泉的形式排泄地表。
(2)淺埋藏基巖風化裂隙水:廣泛分布于圓頂狀低山和丘間谷地。巖性為微斜花崗片麻巖,二長花崗片麻巖。富水性極不均一,主要受成巖和風化裂隙發(fā)育程度的控制,同時還受含水層頂板埋藏條件的影響。在裂隙十分發(fā)育匯水條件較好的地段,混合花崗巖,片麻巖裂隙水也相對富集,并以上升泉的形式溢出地表。厚度一般小于25m,上覆10~20m極弱含水或不含水的粉質粘土,使得該含水層地下水具有微承壓性,承壓水位埋深1.3~6.0m。地下水主要受補給區(qū)裸露型基巖裂隙水的徑流補給,以人工開采、上升泉及徑流補給河谷區(qū)孔隙潛水的方式排泄。
2.2 地下水補給、徑流、排泄
地下水的形成條件由東部的入滲徑流循環(huán),向西逐漸轉化為多項補給徑流排泄,由于平原區(qū)農田大部分為稻田,稻田和渠水滲漏補給已成為地下水的重要補給來源,其補給量約占地下水總補給量的35.5%,與大氣降水、地表水體構成地下水的補給項。地下水的各項排泄消耗中,開采占地下水排泄總量的26%,根據(jù)以往實測資料,本區(qū)地下水的極限蒸發(fā)深度粉細砂3.0~3.5m,亞砂土4.0~4.5m,亞黏土2.5~3.0m,可見在地下水開采量較大的地區(qū)和水位的埋深較淺的地區(qū),蒸發(fā)仍然是地下水的一種排泄方式,約占地下水排泄總量的9%左右,區(qū)域流出量占總排泄量的2%[3]。
2.3 地下水動態(tài)特征
影響區(qū)域地下水動態(tài)的因素主要是氣象、水文、地表水灌溉和人類活動等,由于受控條件的不同,表現(xiàn)出不同的地下水動態(tài)類型。
灌溉氣候型:出現(xiàn)在大面積地表水灌溉分布處,特點是在灌溉初期地下水受灌溉水入滲補給水位上升,出現(xiàn)峰值,在豐水季節(jié)受降雨補給出現(xiàn)第二次峰值,豐水期和灌溉后水位逐漸下降,到第二年灌溉前出現(xiàn)谷值。
水文開采型:分布于渾河岸漫灘區(qū)、沙河兩岸漫灘區(qū),該類型的地下水動態(tài)受人為開采地下水量和河流量大小控制,1~4月由于河流量小、補給量少、地下水位隨著市政水源開采量的變化而呈波浪線緩慢下降,至4月末處于最低值;5月初農業(yè)開始用水,開采量有所增加,但由于上游水庫放水,河流量增加,相應地下水補給量亦增大,沿岸地下水為也隨之明顯上升,到7~9月達到峰值,使地下水為上升1~3m,九月份以后河流量減少水位下降,地下水位也隨之緩慢下降。
3 結語
綜上所述,蘇家屯處于遼河中下游沖洪積平原,第四系松散堆積物是區(qū)內主要含水層,厚度40~80m左右,富水性較好,其中東部和南部有太古代晚期侵入的微斜花崗片麻巖,二長花崗片麻巖及太古代鞍山群變質巖出露,主要含水層為風化裂隙含水層,風化裂隙帶分布不均一,造成富水性極不均一,需借助物探和鉆探相結合確定富水地段。
參考文獻
[1] 梁秀娟.專門水文地質學(第四版)[M].北京:科學出版社責任有限公司,2018.
[2] 張利,王麗清.沈陽市蘇家屯區(qū)地下水動態(tài)分析[J].科技資訊,2011(23):132.
[3] 方華山.銀川地區(qū)水文地質條件分析及地下水水源地保護區(qū)劃分[D].西安:長安大學,2009.