范小軍，汪 力，李 超，楊筱寒，譚昌軍，楊 怡

(湖北省地質(zhì)局 第七地質(zhì)大隊，湖北 宜昌 443100)

宜昌市主城區(qū)一帶淺層地下水，是城區(qū)建設(shè)與地下空間開發(fā)的影響因素之一。1988年湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊利用原有資料編制了1∶5萬宜昌市水文地質(zhì)圖及說明書，重點(diǎn)評價了宜昌市域范圍地下水類型及富水程度。2019年湖北省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊編制了宜昌市資源環(huán)境承載能力調(diào)查評價——工程地質(zhì)與水文地質(zhì)鉆探總結(jié)報告，工作范圍為宜昌市主城區(qū)，東至伍家崗區(qū)柏臨河，西至點(diǎn)軍區(qū)橋邊鎮(zhèn)，南至點(diǎn)軍區(qū)艾家村，北至夷陵區(qū)蔡家河村，施工水文地質(zhì)鉆孔7個，工程地質(zhì)鉆孔43個，孔深30～150 m(鉆孔分布參見圖1)。本文主要依據(jù)上述鉆孔水文地質(zhì)資料 ，對宜昌市主城區(qū)淺層地下水形成的自然條件，區(qū)內(nèi)地下水的類型、分布、水位以及滲透性與富水性特征進(jìn)行系統(tǒng)地論述。

1 地下水形成的自然條件

1.1 地形地貌

宜昌主城區(qū)位于大巴山東部余脈—江漢平原的過渡地帶，自北西向南東地勢漸緩。主城區(qū)一帶主要為崗狀低丘地貌，地面標(biāo)高一般50～150 m。

1.2 氣象水文

宜昌市屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候溫和適宜，四季分明。多年平均氣溫16.9 ℃，夏季平均氣溫27.7～28.9 ℃，極端最高氣溫43.9 ℃，冬季平均氣溫3.4～6.5 ℃，極端最低氣溫零下8～9 ℃。日照強(qiáng)烈，多年平均日照1 723.2 h。主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)。區(qū)內(nèi)雨量充沛，多年平均降雨量1 158.9 mm，多集中于6、7、8三個月份。多年平均蒸發(fā)量1 271 mm，略高于降水量，其中42%的蒸發(fā)集中于夏季。潮濕系數(shù)0.91，多年平均絕對濕度16.5 mb，多年平均相對濕度77%。

長江是區(qū)內(nèi)最大地表水流，宜昌江段多年平均徑流量為4 551億m3，多年平均水位標(biāo)高44.23 m，多年平均汛期水位標(biāo)高47.22 m，最低水位標(biāo)高38.87 m。主城區(qū)左岸支流有黃柏河、臨江溪，右岸支流有卷橋河。

1.3 地層

宜昌主城區(qū)位處黃陵斷穹南東翼的單斜凹陷盆地內(nèi)，區(qū)內(nèi)地層總體傾向南東，傾角5°～15°。自北西向南東分布地層依次為奧陶系灰?guī)r、白堊系砂巖夾泥巖與礫巖(參見圖1)。白堊系地層與奧陶系地層呈不整合接觸。奧陶系地層分布于主城區(qū)北西緣，白堊系地層廣泛分布于主城區(qū)。第四系松散堆積物蓋層主要分布于長江及其支流兩岸。

2 各類型地下水的分布與補(bǔ)徑排特征

根據(jù)宜昌主城區(qū)淺部分布的各地層巖性與地下水的含水空隙狀態(tài)，地下水類型總體上可分為4類(參見圖1)，即松散砂卵石孔隙水、碎屑巖裂隙水、礫巖裂隙水、碳酸鹽巖裂隙巖溶水。各類型地下水分布、補(bǔ)徑排特征分述如下。

圖1 宜昌市主城區(qū)淺層水文地質(zhì)簡圖Fig.1 Shallow hydrogeological map of Yichang City1.全新世沖積物；2.更新世沖積物；3.白堊系羅鏡灘組；4.白堊系五龍組；5.白堊系石門組；6.奧陶系南津關(guān)組；7.地質(zhì)界線；8.正常巖層產(chǎn)狀；9.鉆孔編號/水位標(biāo)高(m);10.平水期水位標(biāo)高等值線；11.第四系砂卵石孔隙含水層；12.白堊系五龍組砂巖夾泥巖裂隙含水層；13.白堊系羅鏡灘組、石門組礫巖裂隙含水層；14.奧陶系南津關(guān)組灰?guī)r裂隙巖溶含水層；15.工程地質(zhì)鉆孔；16.工程地質(zhì)鉆孔兼監(jiān)測孔；17.水文地質(zhì)鉆孔兼監(jiān)測孔。

(1) 松散砂卵石孔隙水：主要賦存于長江及其支流一級階地第四系沖洪積砂卵石中。該類型地下水主要接受大氣降水及碎屑巖地下水的補(bǔ)給，洪汛季節(jié)則也接受長江及其主要支流地表水的補(bǔ)給。地下水主要排泄于長江及其主要支流。

(2) 碎屑巖裂隙水：主要賦存于宜昌單斜凹陷盆地低丘區(qū)的白堊系五龍組砂巖夾泥巖中，在宜昌主城區(qū)廣泛分布。該類型地下水主要接受大氣降水和地表水的補(bǔ)給，在與碳酸鹽巖的含水巖組交界地帶，也接受碳酸鹽巖裂隙巖溶水的側(cè)向補(bǔ)給，補(bǔ)給量取決于裂隙發(fā)育程度。地下水主要以下降泉的形式就近排泄于地表及直接排泄于河流，局部也可見到上升泉形式排泄，地勢較高地區(qū)常以層面滲水排泄為主。

由于受到裂隙發(fā)育不均一且連貫性差的控制，地下水徑流途徑短，具有地表、地下水多次循環(huán)互相補(bǔ)給的特點(diǎn)。由于含水巖組的展布受到宜昌單斜凹陷盆地的控制，其含水巖組的巖性顆粒由凹陷盆地邊緣向中心由粗變細(xì)，因此，地下水交替條件也由盆地邊緣向中心由好變差。根據(jù)盆地邊緣地下水礦化度及二氧化碳含量均低于盆地中心、長江北岸均高于南岸，說明盆地邊緣和長江南岸地下水交替條件略好于盆地中心和長江北岸。

(3) 礫巖裂隙水:主要賦存于宜昌單斜凹陷盆地邊緣丘陵區(qū)的白堊系石門組礫巖中。地下水主要接受大氣降水和地表水的補(bǔ)給。在與碳酸鹽巖含水層交界附近，也接受巖溶水的側(cè)向補(bǔ)給；隱伏地帶也接受碎屑巖裂隙含水層地下水的補(bǔ)給。地下水多以下降泉的形式排泄于地表或直接排泄于河流。在傾伏地帶，也以上升泉的形式排泄。在與碎屑巖裂隙含水層交界地帶，也側(cè)向補(bǔ)給碎屑巖裂隙水。

(4) 碳酸鹽巖裂隙巖溶水:主要賦存于黃陵斷穹南西緣低山區(qū)的奧陶系南津關(guān)組灰?guī)r中，分布于宜昌市主城北西山區(qū)。大氣降水除直接滲入補(bǔ)給地下水外，還集中成地表水體，通過落水洞、巖溶裂隙大流量地注入地下；長江主要支流在汛期也短時間局部補(bǔ)給地下水；西北部高地裸露的碳酸鹽巖裂隙巖溶水側(cè)向補(bǔ)給本區(qū)地下水。地下水的排泄方式，在包氣帶常以下降泉形式排泄于地表；在季節(jié)變動帶則以直接向地表河流排泄為主，枯水季節(jié)也以泉水形式排泄。

地下水的運(yùn)移主要受地形、巖溶、構(gòu)造及地層產(chǎn)狀的控制，地下水垂直、水平循環(huán)強(qiáng)烈。潛水在包氣帶內(nèi)，主要是順裂隙、層面或巖溶管道運(yùn)移；在季節(jié)變動帶和水平循環(huán)帶內(nèi)，主要受構(gòu)造的控制，一般在向斜、背斜構(gòu)造帶以平行構(gòu)造線方向運(yùn)移為主；承壓水的運(yùn)移，主要受上下隔水層產(chǎn)狀的控制。地下水總體流向為由北西向東南，長江兩岸附近以流向長江為主。

3 地下水位動態(tài)特征

根據(jù)宜昌市主城區(qū)資源環(huán)境承載能力調(diào)查評價——工程地質(zhì)與水文地質(zhì)鉆孔平水期終孔靜水位測量結(jié)果，宜昌市主城區(qū)淺層各類型地下水平水期鉆孔水位埋深與標(biāo)高見表1-表4，動態(tài)監(jiān)測鉆孔平水期與豐水期水位及差值見表5，平水期鉆孔地下水水位等值線參見圖1。

表1 松散砂卵石孔隙水鉆孔靜水位埋深與標(biāo)高一覽表(2019年11月)(單位：m)Table 1 List of buried depth and elevation of static water level in loose sand pebble pore water drilling

表2 碎屑巖裂隙水鉆孔靜水位埋深與標(biāo)高一覽表(2019年11月)(單位:m)Table 2 List of buried depth and elevation of static water level of fractured water drilling in clastic rock

表3 礫巖裂隙水鉆孔靜水位埋深與標(biāo)高一覽表(2019年11月)(單位:m)Table 3 List of buried depth and elevation of static water level of conglomerate fissure water drilling

表4 碳酸鹽巖裂隙巖溶水鉆孔靜水位埋深與標(biāo)高一覽表(2019年11月)(單位：m)Table 4 List of buried depth and elevation of borehole static water level in carbonate fissure karst water

表5 動態(tài)監(jiān)測鉆孔平水期(2019年11月)與豐水期(2020年7月)水位對比一覽表(單位：m)Table 5 Comparison of water level of dynamic monitoring boreholes in normal water period (November 2019) and wet water period (July 2020)

全區(qū)地下水位埋深0.50～29.86 m，平均埋深5.63 m；地下水位標(biāo)高39.00～120.00 m，平均標(biāo)高72.93 m。地下水水力梯度一般0.16～0.004，平行長江方向、地勢低平地段地下水水力梯度較小，垂直長江方向、地勢起伏較大地段地下水水力梯度較大。

區(qū)內(nèi)淺層地下水的承壓性以潛水為主，在碳酸鹽巖裂隙巖溶含水層上分布有碎屑巖或礫巖，當(dāng)松散砂卵石孔隙含水層上部分布有粘性土層時，被掩蓋的含水層則以承壓水為主。

地下水位在豐水期較平水期升高0.50～8.25 m，水位變化主要受季節(jié)性大氣降水影響，豐水期水位上升，枯水期水位下降。各類型地下水鉆孔揭露水位及變化分述如下。

(1) 松散砂卵石孔隙水：揭露鉆孔19個(見表1)。地下水位埋深0.82～16.35 m，平均埋深5.47 m；水位標(biāo)高39.00～91.30 m，平均標(biāo)高67.16 m。動態(tài)監(jiān)測鉆孔5個，豐水期水位較平水期水位升高0.72～8.25 m(參見表5)。地下水水位變化主要受地表水位的控制，例如位于長江一級堆積階地的ZK29孔，豐水期水位埋深8.10 m，平水期水位埋深16.35 m，水位變幅8.25 m，水位變化基本上與長江水位同步。

(2) 碎屑巖裂隙水：揭露鉆孔27個(參見表2)。地下水位埋深1.10～24.10 m，平均埋深5.34 m；水位標(biāo)高43.90～116.30 m，平均標(biāo)高74.62 m。動態(tài)監(jiān)測鉆孔1個，豐水期水位較平水期水位升高2.14 m。

(3) 礫巖裂隙水：揭露鉆孔2個(參見表3)。地下水位埋深0.50～2.70 m，水位標(biāo)高43.90～116.30 m。動態(tài)監(jiān)測鉆孔2個，豐水期水位較平水期水位升高0.50～0.54 m。

(4) 碳酸鹽巖裂隙巖溶水：揭露鉆孔2個(參見表4)。地下水位埋深0.63～29.86 m，水位標(biāo)高76.14～76.37 m。動態(tài)監(jiān)測鉆孔1個，豐水期水位較平水期水位升高5.74 m。

4 地下水含水層的滲透性與富水性

根據(jù)宜昌市資源環(huán)境承載能力調(diào)查評價——工程地質(zhì)與水文地質(zhì)鉆孔穩(wěn)定流抽水試驗成果，顯示出宜昌市淺層各類型地下水含水層單位涌水量與滲透系數(shù)，分別見表6-表9。

表6 松散砂卵石孔隙含水層單位涌水量與滲透系數(shù)結(jié)果表Table 6 Results of unit water inflow and permeability coefficient of unconsolidated sandy pebble porous aquifer

表7 白堊系五龍組砂巖夾泥巖裂隙含水層單位涌水量與滲透系數(shù)結(jié)果表Table 7 Results of unit water inflow and permeability coefficient of Cretaceous Wulong formation sandstone with mudstone fracture aquifer

表8 白堊系石門組礫巖裂隙含水層單位涌水量與滲透系數(shù)結(jié)果表Table 8 Unit water inflow and permeability coefficient of conglomerate fractured aquifer in Shimen formation of Cretaceous

表9 奧陶系南津關(guān)組灰?guī)r裂隙巖溶含水層單位涌水量與滲透系數(shù)結(jié)果表Table 9 Unit water inflow and permeability coefficient of Ordovician Nanjinguan limestone fissure karst aquifer

松散砂卵石孔隙含水層單位涌水量0.015 8～0.841 9 L/s·m，滲透系數(shù)0.198 3～24.76 m/d，富水性弱—中等。

白堊系五龍組砂巖夾泥巖裂隙含水層單位涌水量0.000 053～0.083 5 L/s·m，滲透系數(shù)0.000 4～3.123 m/d，富水性極弱—弱。

白堊系石門組礫巖裂隙含水層單位涌水量0.000 554～0.004 7 L/s·m，滲透系數(shù)0.000 8～0.06 m/d，富水性極弱。

奧陶系南津關(guān)組灰?guī)r裂隙巖溶含水層單位涌水量0.052～0.183 L/s·m，滲透系數(shù)0.10～0.41 m/d，富水性弱—中等。

各含水層的富水程度主要取決于巖土體中孔隙、裂隙的發(fā)育程度，區(qū)內(nèi)各含水層的富水性均勻性差。白堊系五龍組砂巖夾泥巖裂隙含水層、石門組礫巖裂隙含水層滲透性與富水性極差，可視為相對隔水層。

5 地下水的化學(xué)特征

地下水的化學(xué)特征受巖性及地下水循環(huán)交替條件的控制。區(qū)內(nèi)雨量充沛，淺層地下水循環(huán)強(qiáng)烈，地下水多為重碳酸型。

碳酸鹽巖裂隙巖溶水含水介質(zhì)巖性較為單一，地下水化學(xué)類型多為重碳酸鈣鎂型或重碳酸鈉型。該類型地下水絕大部分以硬水為主，pH值多在7.0～7.8，總礦化度多在0.4 g/L左右，總硬度多在17～20°DH。具有化學(xué)類型單一、低礦化度、高硬度的化學(xué)特征。

碎屑巖孔隙裂隙水、礫巖裂隙水地下水化學(xué)類型多為重碳酸鈣型。pH值多在6.8～8.0，總礦化度大多在0.25～0.5，硬度較高，多在17～20°DH，以硬水為主。

松散砂卵石孔隙水地下水化學(xué)類型多為重碳酸鈣鎂型。pH值多為6.8～7.5，總礦化度在0.66～1.3 g/L，局部較高，為2.8 g/L，總硬度較高，多在13～25°DH，局部高達(dá)44°DH。絕大部分地下水的鐵離子均超出中國人畜飲用水鐵離子含量的標(biāo)準(zhǔn)。

從整個區(qū)域來看，由北西至南東地下水化學(xué)類型由復(fù)雜到單一，總礦化度、總硬度由低變高，地下水由軟水到硬水，松散砂卵石孔隙水局部出現(xiàn)微咸水。

6 結(jié)語

宜昌市主城區(qū)淺層賦存的松散砂卵石孔隙水、碎屑巖裂隙水、礫巖裂隙水、碳酸鹽巖裂隙巖溶水，以潛水為主，局部弱承壓。地下水位埋深0.50～29.86 m，平均埋深5.63 m。地下水位標(biāo)高39.00～120.00 m，平均標(biāo)高72.93 m。地下水水力梯度一般0.16～0.004，平行長江方向、地勢低平地段的地下水水力梯度較小，垂直長江方向、地勢起伏較大地段的地下水水力梯度較大。地下水位在豐水期較平水期升高0.50～8.25 m，水位變化主要受季節(jié)性大氣降水影響，豐水期水位上升，枯水期水位下降。松散砂卵石孔隙含水層與奧陶系南津關(guān)組灰?guī)r裂隙巖溶含水層富水性弱—中等，白堊系五龍組砂巖夾泥巖裂隙含水層與石門組礫巖裂隙含水層富水性弱，可視為相對隔水層。區(qū)內(nèi)雨量充沛，淺層地下水循環(huán)強(qiáng)烈，地下水多為重碳酸型。

本文總結(jié)論述的宜昌市主城區(qū)淺層地下水賦存特征，主要依據(jù)2019年度宜昌市資源環(huán)境承載能力調(diào)查評價——工程地質(zhì)[1]與水文地質(zhì)鉆探[2]資料，其中地下水的化學(xué)特征參考了《宜昌市水文地質(zhì)圖說明書》(1∶5萬)[3]。宜昌市資源環(huán)境承載能力調(diào)查評價——工程地質(zhì)與水文地質(zhì)鉆探工作基本覆蓋了宜昌市主城區(qū)范圍，對區(qū)內(nèi)分布的各類地層均有鉆孔控制，系統(tǒng)論述了區(qū)內(nèi)淺層(地表以下30～150 m深度)地下水含水層的水位、滲透性、富水性特征，具有較強(qiáng)的代表性。本文研究成果，可作為宜昌市主城區(qū)建設(shè)，尤其是地下空間建設(shè)的水文地質(zhì)參考依據(jù)。