复杂,以及地形地貌、水文等多种因素的影响,本区地下水是一复杂系统。热水型岩溶地下水运移规律已在前叙述,现对地下水的补给、径流、排泄进行探讨。
(一) 地下水补给
大气降水是地下水的主要补给来源,各含水岩组间补给及地表水的补给是辅助来源。
各含水岩组因裸露地表的面积,入渗系数、岩层产状、地形地貌部位差异,接受降水补给量是不同的。降水对低山丘陵区岩溶裂隙含水岩组几乎是唯一的补给源,例如汤山炼灰厂73号深井,附近大面积出露中上石炭统黄龙组(C2h)、船山组(C3c)、下二叠统栖霞组(P1)灰岩,构造裂隙发育(见照片3-4、3-5),降水入渗率高,补给地下水速度快。1995年元月至6月19日连续干旱降水稀少,地下水位持续下降,从1月5日埋深6.01米,降至6月15日18.91米;6月20日降暴雨150.7毫米,6月25日经历5天水位埋深升至6.92米,上升11.99米,大气降水对岩溶裂隙含水岩组补给的影响可见一斑(见图3-4)。
在基岩隐伏区及地面下负标高各含水岩组由于受开采强度不同及降水多寡变化,水头压力亦不断变动,压力高的含水岩组向压力低的补给。如工作区以西的北岔路口及摄山三叠系岩溶裂隙含水岩组,上世纪70年代水位埋深<10米,90年代过量开采水位下降至40米,水质也明显变化,矿化度由0.5g/l升至0.9g/l,水型由HCO3· SO4—Ca型变为SO4·HCO3—Ca型。是因为深部灰岩中所夹石膏层裂隙岩溶发育,当地下水开采量过大,
水头压力减小,下部含石膏层灰岩含水岩组向上运移补给其上含水岩组所致。孔山北坡山脚下二叠统栖霞组(P11)岩溶裂隙含水岩组水头压力高,形成上升泉—湖山泉(见照片3-6)。文山东南山脚下三叠统青龙组(T1q)岩溶裂隙含水岩组水头压力高,形成上升泉—上窑湾泉,溢出地表后大部分下渗补给周边第四系松散堆积孔隙水。
(二)地下水径流
岩溶裂隙水是在碳酸盐岩裂隙溶洞空间中径流,受断裂构造控制,与地下水化学溶蚀及自然风化密切相关,其水头压力大小与补给区地势高低及隔水层与含水岩组共同地应力有关,水头压力大的沿裂隙溶洞形成通道
照片3-6 湖山泉 0689773 3552561
向压力小处径流,压力大的含水岩组向压力小的含水岩组径流。
裂隙水在含水岩组各种成因的裂隙空间中径流渗透,由各种宽度、密度的裂隙纵横交错构成树枝状地下水通道,汇聚在张性裂隙尤其是张性构造裂隙组成富水裂隙网络,高水头压力向低压力处径流。本区岩层多为南西—北东向,走向层间裂隙发育,地下水流向也是南西—北东向,遇垂直岩层走向的张性裂隙时,地下水流向则改为北西—南东向。
本区孔隙水是表层松散堆积物呈层状的连续孔隙中渗流,无水头压力,水位的高低取决于所处地形地貌条件,其流向是地势高水位亦高处向地势
低水位低处汇集渗流。
(三)地下水排泄
人工开采、泉水自溢、排向地表水和含水岩组之间互补是下水下排泄的主要方式,浅层地下水的地面蒸发也是排泄的一种方式。
自1982年汤山地区开始凿深井取用地下水以来,人工开采地下水已成为地下水排泄的重要方式,据近一两年的资料统计,因工业结构调整地下水使用量减少,开采量为70~100万米3/年,最大开采量可超过100万米3/年。
汤山地区泉水多源于岩溶裂隙含水岩组,裂隙水含水岩组未见泉水。如孔山北坡山脚出露的湖山泉即源于下二叠统栖霞组岩溶裂隙含水岩组;丰水年雨期泉流量可达1000米3/日,窑湾村文山与白露头两山间冲沟中之窑湾泉亦源于栖霞组岩溶裂隙含水组,上升出露于第四系冲积坡积自溢而成泉,后因在泉旁开凿92号深井而干涸;文山脚下的上窑湾泉源自下三叠统青龙组(T1q)岩溶裂隙含水岩组,自流量约150米3/日。泉水自溢亦是汤山地区地下水排泄的重要方式。
地下水补给地表水也是地下水排泄的辅助方式,如七乡河上游—安基山水库溢洪河位于孔山北山脚,丘陵山区地下水水头压力大,沿裂隙渗流补给溢洪河;湖山村—桦墅的溢洪河段是季节性河流,干旱时见底,两岸地下水尤其是孔隙水水位高于河底向河渗流;还有些水塘长年不干,干旱时亦有水,其实是地下水以隐蔽泉水形式补给地下水。
各含水岩组在水头压力差增大时,通过裂隙压力大者向压力小者补给,如出露于青龙山、黄龙山、孔山山脊上泥盆统五通组(D3)石英细砂岩、含砾砂岩,地势高,降水经砂岩裂隙渗流,水头压力大,向下部岩溶裂隙水补给;汤山地区属低山丘陵区,孔山标高341.9米,青龙山中的大山凹256米,安基山东白露头304米,较周边地区地势高,地下水水头压力亦较大,地下水向周边水头压力小的地区补给。各含水岩组之间补给及向区外地下水补给亦是汤山地区地下水排泄的辅助方式。
地面蒸发与植物蒸腾是浅层地下水的一种排泄方式,尤其是覆盖在表层的松散岩类中潜水,因潜水面距地表近,蒸发与蒸腾是潜水水位下降的重要方式。
第四章 地下水资源计算
参数的计算及确定是地下水资源评价中的关健,因此根据不同地段的水文地质条件,选择不同的水文地质参数是十分必要的。本次报告中水文地质参数的确定,是在抽水试验、地下水位动态监测资料及开采量等众多实测资料的计算结果中选取。
一、大气降水入渗系数
大气降水入渗系数(α)的计算方法有多种,本次是采用地下水动态计算入渗系数。 公式: =
式中:μ—潜水变幅带岩性给水度; hmax—降水后孔内最大水位高度(米); h—降水前孔内水位高度(米);
△h—临近降水前时段地下水位的升(降)速率(米/日); t—从h至hmax时的时段(日); x—t时段内降水量总高(米)。
根据本次调查实测上更新统下蜀组(Q3)亚粘土及全新统(Q4)亚粘土、亚砂土民井水位,并利用周边地区几个孔隙潜水井资料来求入渗系数(α),周边地区的包气带岩性与工作区内的岩性相同,求出的入渗系数见表4-1。