顏翠翠，譚志容，朱恒華，王世浩，孫曉曉，高揚

山東莒縣地區(qū)地下水動態(tài)特征及找水模型

顏翠翠1，譚志容1，朱恒華2，王世浩1，孫曉曉1，高揚3

（1.山東省地質礦產勘查開發(fā)局第二水文地質工程地質大隊，山東 德州 253072；2.山東省地質調查院，濟南 250013；3.山東省地質礦產勘查開發(fā)局八0一水文地質工程地質大隊，濟南 250014）

山東莒縣地區(qū)地下水類型分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水和基巖裂隙水4類含水巖組；根據區(qū)內長期水質監(jiān)測孔資料，介紹了地下水水化學特征。采集12件水樣進行2H、18O穩(wěn)定同位素及3H同位素測齡，結果表明淺層地下水受現(xiàn)代大氣降水的補給，更新替代速度快。隨著區(qū)內嶠山水庫停止放水，引發(fā)了水位下降和泉水枯竭的環(huán)境地質問題。為合理開發(fā)利用本區(qū)地下水資源，提出四種找水模型，為找水打井，提供幫助。

莒縣；地下水；水化學特征；環(huán)境地質問題；找水模型

研究區(qū)位于山東省日照市[1,2]。莒縣西部，山東省東南部低山丘陵區(qū)。地勢整體東高西低，最高峰為東南的馬亓山，海拔662m。暖溫帶季風氣候，多年（1956～2017年）年平均氣溫12.5℃[3]。屬于淮河流域沂沭河水系，地表水系發(fā)育。沿河流建設有眾多水庫，依托沭河和嶠山水庫以及上游的青峰嶺、小仕陽水庫，還建有“沭水東調”大型調水工程。

中部出露第四系，厚度778m。西部邊界區(qū)段主要出露白堊紀王氏群紅土崖組，東部依次為白堊系青山群八畝地組和大盛群地層以及中生代正長斑巖、元古代輝長巖和二長花崗巖等。

構造主要有沂沭斷裂帶，丹汞山斷隆夏莊凹陷，安丘-莒縣斷陷金冢子凹陷和莒縣凹陷，膠萊盆地五蓮-莒南斷陷中樓凹陷等4個構造單元。

巖漿活動時期主要為元古代及中生帶燕山晚期，西北部和東南部的大部分地區(qū)出露中生代和元古代侵入的正長斑巖、石英二長巖等。

圖1 水文地質分區(qū)及富水性分區(qū)圖

1 地下水系統(tǒng)水文地質特征

研究區(qū)屬于魯中南低山丘陵碳酸鹽巖類為主水文地質區(qū)（II）安丘-臨沭（沂沭斷裂帶）水文地質亞區(qū)（II6）莒縣盆地孔隙、裂隙弱-強富水地段（II6-4）。

區(qū)內地下水分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水和基巖裂隙水[4]。四種類型（圖1）。

松散巖類孔隙水分布在沭河山間盆地及其支流的河谷地區(qū)，賦存在第四系沖積、沖洪積層不同粒徑的砂及砂礫石中，水量豐富[5，6]，是莒縣工業(yè)、農業(yè)及生活用水的重要來源。山間河流沖積、沖洪積孔隙水單井涌水量1 000~3 000m3/d，丘陵坡麓坡洪積、殘坡積孔隙水單井涌水量在100~500m3/d。

碎屑巖類孔隙裂隙水主要賦存在白芬子-浮來山斷裂以東、昌邑-大店斷裂以西，和中樓鎮(zhèn)-寨里河-陵陽鎮(zhèn)-店子集-嶠山鎮(zhèn)以東的中生界白堊系砂巖中。富水性較差[7]，單井涌水量多小于100m3/d，以風化裂隙水為主。但局部地段構造發(fā)育，賦存構造裂隙水，富水性明顯增強。在巖脈穿插、構造破碎帶、地層巖性接觸帶及溝谷底部裂隙發(fā)育的地段，多見泉點出露。

碳酸鹽巖類裂隙巖溶水主要分布在大薛莊西北的局部灰?guī)r出露地區(qū)，賦存在奧陶系馬家溝群五陽山組、北庵莊組灰?guī)r中，灰?guī)r裂隙溶洞發(fā)育，地下水富水性強，單井涌水量大于1 000m3/d。在區(qū)內出露有任家莊泉和大薛莊泉。

基巖裂隙水賦存在中生代、元古代侵入巖和青山群噴出巖的風化裂隙和構造裂隙中。主要分布在白芬子-浮來山斷裂以西的南王家?guī)X一帶，和昌邑-大店斷裂以東的大部分地區(qū)。單井涌水量一般小于50m3/d，在區(qū)內有多處泉點出露。

2 地下水水化學特征及其變化

根據Piper三線圖投影可以看出，地下水中陽離子投影向左下角區(qū)集中，僅有一個水樣點落在了右下角區(qū)，表明地下水中陽離子以Ca2+為主[8]；陰離子投影較為分散，但也呈現(xiàn)向左下角集中分布的趨勢，表明地下水中陰離子以HCO3－+CO32－為主[9-10]。（圖2~4）。

圖2 松散巖類孔隙水Piper三線圖

圖3 碎屑巖類孔隙裂隙水Piper三線圖

圖4 碳酸鹽巖類裂隙巖溶水Piper三線圖

圖5 基巖裂隙水Piper三線圖

備注：松散巖類孔隙水樣34件、碎屑巖類孔隙裂隙水樣32件、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水樣2件、基巖裂隙水樣50件

3 穩(wěn)定同位素特征

本次取12組δD、δ18O和3H同位素進行分析[11]，地下水中3H含量普遍大于5Tu，最高達11.6Tu，表明淺層地下水受現(xiàn)代大氣降水補給，更新替代速度快（表1）。

表1 穩(wěn)定同位素測試分析結果表

δD、δ18O投影點均位于全球大氣降水線的附近偏下方，說明地下水起源于大氣降水，在含水層中圍巖發(fā)生了同位素交換反應，產生了輕微的“氧-18O漂移”（圖6）。

4 環(huán)境地質問題

4.1 地下水位下降

“沭水東調”工程使得莒縣幅北部、嶠山水庫西部地下水位下降，處在隧洞工程線上的部分村民自備井受沭水東調隧道工程影響，導致地下水位急劇下降[12-14]，水井干涸。

地下水動態(tài)以莒縣陵陽鎮(zhèn)岳家莊科監(jiān)測孔為代表，地下水水位多年呈下降趨勢[15]，但下降速率較小，約0.3m/a（圖7）。

圖6 水樣δD、δ18O投影圖

圖7 莒縣陵陽鎮(zhèn)岳家莊科村監(jiān)測孔水位動態(tài)

4.2 泉水枯竭

根據泉水流量觀測，泉水流量與降水關系密切[16]?？傮w上來說，區(qū)內多年平均降水量呈下降趨勢[17-19]，泉水補給量減小，再加上泉點周邊機民井建設，降低了泉點附近的地下水位，造成區(qū)內泉水流量減小直至斷流（表2）。

表2 泉流量對照一覽表

對照上世紀80年代完成的1∶20萬水文地質調查圖中的泉點，發(fā)現(xiàn)原來的含水層為灰?guī)r的泉點仍有較大自流量，大薛莊泉在20萬水文地質圖中記錄流量為1257.9m3/d，調查時流量約580m3/d，通過埋設的管道流入附近坑塘。任家莊泉流量比上世紀八十年代減小了1/3仍達211.68m3/d。

5 四種基巖找水模型

區(qū)內發(fā)育的奧陶系馬家溝群北庵莊組巖性為厚層灰?guī)r，為巖溶的發(fā)育提供了巖性條件[20-21]。

1）斷裂構造找水模型：巖溶地下水富水地段多分布于兩組斷裂的交匯處附近。如任家莊村西，沿斷裂呈南北發(fā)育三處泉點（2017年3月測得泉流量49.1m3/d、169.3m3/d、211.68m3/d）。

2）地層接觸帶找水模型：灰?guī)r與不透水的青山群八畝地組安山巖接觸帶附近常形成較好的含水層。受不透水地層的阻礙，改變了地下水流向，為巖溶的形成提供了動力條件。

3）碎屑巖類孔隙裂隙水找水模型：區(qū)內白堊紀大盛群田家樓組下段砂巖、礫巖裂隙相對發(fā)育，在匯水面積大的逕流-排泄區(qū)常形成富水地段。

4）基巖裂隙水找水模型：基巖裂隙地下水富水地段受斷裂構造的控制，多發(fā)育于兩組斷裂的交匯處附近。

6 結論

1）區(qū)內地下水類型分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水和基巖裂隙水4個含水巖組。

2）結合Piper圖解可以更直觀的分析出地下水水質的變化特征演化規(guī)律。根據穩(wěn)定同位素特征說明地下水起源于大氣降水。

3）“沭水東調”工程的調蓄水和隧洞工程的開挖，出現(xiàn)了水位下降及泉水枯竭問題，建議在工程運營過程中對工程沿線進行專項水環(huán)境調查研究工作。

4）提出的找水方法，為今后找水打井，提供指導依據。

[1] 楊鵬，袁杰，秦鵬．日照市地下水動態(tài)特征及演化規(guī)律[J]．地質學報，2019，93(S1)：100-110．

[2] 高宗軍，張洪英，孫夢醒，等，山東省日照沿海淺層地下水化學特征與成因探討[J]．地下水，2017， 39(04)：1 -4．

[3] 楊鵬，計量，朱偉，等，沂源縣地下水水質評價及成因分析[J]．節(jié)水灌溉，2017，(12)：65-69+76．

[4] 賓嵐，彭益軍．流溪河流域地下水動態(tài)特征與水質動態(tài)評價[J]．綠色科技，2019，(10)：74 -76．

[5] LiPY,WuJH，Qian H. Hydrochemical appraisal of ground-water quality for drinking and irrigation purposes and the major influencing factors:a case study in and around Hua County,C'hina[J]. ArabianJournal of Geosciences, 2016,9(1):15.

[6] 馬軍，沈蘇南，諸葛海錦．全國水環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀及其分析．中國國情國力[J]． 2019． (07)：58 -61．

[7] 楊陽．探析城市地下水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的應用．科技風[J]．2019． (19)：113．

[8] 王亞維，王中美，王益?zhèn)ィ龋F陽市巖溶地下水水化學特征及水質評價．節(jié)水灌溉[J]． 2019，(06)：60 -66．

[9] 邢文樂，馬瑞，孫自永，等．敦煌盆地地下水水化學特征及水質評價陰．地質科技情報，2016，35 (5)： 196-202．

[10] Su X,XuW, Du S. In situ infiltration test using a reClaimedaban-doned river bed:managed allnlferrechargeinShijiazhuang City, China[J].E,nvironmentalE,arth Sciences, 2014.71 (12) :5017-5025.

[11] 徐軍祥，康風新，張中祥，等．山東省重大水文地質問題-理論技術創(chuàng)新與應用[M]．濟南：山東科學技術出版社，2014．198．

[12] 王青．靜寧縣廟堡水源地水位下降原因分析及對策研究[J]．吉林地質，2019，38(1)：67-70．

[13] 尚晶．濟南泉水聚落形態(tài)特征的保護與更新[碩士論文]．山東建筑大學，2011．

[14] 李瑾．濟南郊縣典型泉水聚落的保護與可持續(xù)發(fā)展研究[碩士論文]．山東建筑大學，2012．

[15] 王海榮，郭子萍．閉坑礦山地質環(huán)境問題及其治理對策研究[J]．經濟研究導刊，2011(30)：154-155．

[16] 陳建平，范立民，杜江麗，等．陜西省礦山地質環(huán)境治理現(xiàn)狀及變化趨勢分析[J]．中國煤炭地質，2014，26(9)：1-7．

[17] 徐軍祥，康風新．山東省地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用研究[M]．北京：海洋出版社，2001．

[18] 王貴玲， 陳德華，藺文靜，范琦，張薇． 中國北方地區(qū)地下水資源的合理開發(fā)利用與保護[J]． 中國沙漠，2007(4)：684-688．

[19] 馬龍，馮超臣．菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水資源持續(xù)開發(fā)利用潛力分析[J]．山東國土資源，2014，30(2)：43-46．

[20] 徐建國，衛(wèi)政潤，張濤，等．環(huán)渤海山東地區(qū)淺層地下水資源潛力分析及利用對策[J]．地質調查與研究，2004，27(3)：203．

[21] 工貴玲，劉志明，劉花臺，等．地下水潛力評價方法[J]．水文地質工程地質[J]．2003，30(1)： 63．

Groundwater Dynamic Characteristics and Water Prospecting Model in Ju County, Shandong Province

YAN Cuicui1TAN Zhirong1ZHU Henghua2WANG Shihao1SUN Xiaoxiao1GAO Yang3

(1. The 2nd Hydrogeological and Engineering Geological Party, Shandong Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development, Dezhou, Shandong 253072；2. Shandong Institute of Geological Survey,Jinan 250013；3. No.801 Hydrogeological and Engineering Geological Party,Shandong Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development,Jinan 250014)

Groundwater in Ju County, Shandong Province may be divided into 4 types such as pore water in loose rock, pore-fissure water in clastic rock, karst water in carbonate rock fracture and water in bedrock fracture. δ2H, δ18O and δ3H values for 12 water samples indicate thatshallow groundwater is recharged by modern atmospheric precipitation and characterized by quick update and replacement. Four water-rospecting models are put forward in order to develop and utilize the groundwater resources reasonably.

hydrochemical characteristics; environmental geological problem; water prospecting model; Ju County;

2020-06-22

山東省自然資源廳項目“山東省1∶5萬莒縣幅、大店幅區(qū)域水文地質調查”，魯勘字（2016）63號

顏翠翠（1989-），女，山東德州人，碩士研究生，工程師，主要從事水工環(huán)地質方面工作

P641.72

A

1006-0995（2020）04-0628-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.021