渭南城区水文地质条件研究与分析

1　引言 渭南市地处陕西省渭河盆地东部，属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。区内地势南高北低呈阶梯状降落，依次表现为黄土台塬和渭河冲积平原，城区南侧黄土台塬下为秦岭基岩山地。区内主要河流为渭河，自西而东纵贯全区，南岸支流有零河、沋河、赤水河等数条，大都呈南北向平行分布，塑造了抬升区起伏不平的地貌形态。 2　地层 调查区位于关中平原东部，200 m以浅地层主要第四系下更新统以上地层，在水平或垂直方向上地层岩性、岩相、厚度等随地貌部位而异，地层结构按地貌部位分述如下。 渭河河床及漫滩地带主要为第四纪全新世晚期冲积层，上部为粘质砂土，浅黄—灰黄色，孔隙发育，微层理，偶见瓦砾碎片；下部为含砾中粗砂，以石英、长石为主，总厚度为29～33 m。在沋河一带，该层以卵石、漂砾夹砂为主，厚10～14 m。其下为渭河一级阶地和二级阶地。 第四纪全新世晚期洪积层分布于渭河南岸一级阶地之上。岩性为浅黄、棕黄色砂质粘土。上部夹一层褐棕色黑垆土，厚1～1.5 m。洪积层南厚北薄，一般厚为4～15 m，局部可达20 m。 第四纪全新世早期冲积层分布于渭河两岸一级阶地，埋藏于河漫滩之下，构成一级阶地主体。一级阶地区厚度稳定，约80 m。岩性主要为中细砂及含砾中粗砂夹粉质粘土层。 第四纪晚更新世冲积层分布于二级阶地，埋藏于一级阶地及河漫滩之下，构成二级阶地主体。该层顶面埋深一级阶地及漫滩为74～96 m，二级阶地为10～24 m。岩性变化较大，自南而北粘性土逐渐减少，砂层厚度增大。 分布于工作区南部，上覆风积黄土，下部为冲积粉质粘土夹中粗砂层，构成渭河三级阶地主体。上部黄土层厚度较稳定，约40～50 m，褐黄或灰黄色，稍湿，稍密，硬塑状态，以粉粒为主，土质较均，虫孔、针孔发育，下含蜗牛壳。下部钙化程度较高，局部见钙丝网膜，夹个别钙核。 3　地下水类型及含水岩组划分 区内潜水遍布各个地貌单元，含水层由第四系全新统冲积细砂、中砂及中粗砂组成。河漫滩地区隔水底板埋深一般42～52 m，岩性为粉质粘土，分布稳定，一般厚度2～4 m，局部达7.0 m，隔水性良好，一级阶地区隔水底板深度在41～65 m。潜水位随地势升高而变深，潜水面与地形起伏基本一致。含水岩层的渗透性随岩性颗粒变细而减弱，富水性亦相应变差：河漫滩、冲洪积扇含水层厚、岩性较粗、渗透较快，富水性较好，渗透系数介于13.8～98.1 m/d之间，涌水量在860～1500 m3/d之间；渭河阶地的部分地区粉质粘土含量增大，含水层渗透性差，富水性明显变弱，渗透系数3.7～8.48 m/d，涌水量仅792～968 m3/d(图1)。 图1　潜水水文地质 区内承压水遍布各个地貌单元，是渭南市的主要开采水源之一。本次勘探深度内揭露的即是第一层(浅层)承压水，顶板埋深40～86 m，厚110～121 m，为更新统含水岩层，主要组成物质为粉质粘土夹中砂、中粗砂含砾地层，区内广泛分布的冲洪积砂、砂砾含水岩组。承压水位受地形地势影响较小，含水岩层的渗透性随岩性颗粒变细而减弱，富水性亦相应变差：河漫滩、冲洪积扇含水层厚、岩性较粗、渗透较快，富水性较好，单位涌水量介于5～15 m3/h·m之间，渗透系数介于20～50 m/d之间；在渭河南部部分一级阶地后缘处，含水层渗透性差，富水性明显变弱，单位涌水量一般<5 m3/h·m，渗透系数介于10～20 m/d之间；在渭河南部二、三级阶地等处，富水性差，渗透系数小于5m/d之间(图2)。 图2　承压水水文地质 4　地下水补给、径流、排泄条件 潜水主要接受大气降水补给，其次为灌溉回归入渗和地下水侧向径流补给，另外，渭河漫滩区还接受渭河侧渗补给。区内潜水的整体径流方向与地形基本一致，受水位势能控制由渭河两侧阶地流向渭河漫滩，至漫滩地带转向东部流向渭河下游。潜水有四种排泄方式：农田和城市供水开采；局部河流有利地段补给河水；越流下渗补给承压水；在渭河漫滩及赤水河与渭河交汇地带等处，局部水位埋深小于2～3 m，日照蒸发排泄较强(图3)。 浅层承压水在一级阶地前缘以南与潜水贯通，在漫滩区浅层承压水与潜水没有直接水力联系。因此，浅层承压水的补给分两方面，一是来自西侧和南侧的侧向径流补给，河水不对其形成补给；二是来自上覆潜水的越流渗入。区内承压水总体径流方向与潜水径流方向基本一致，即由南、南东向北、北西方向径流，至渭河转向北东流泄出境。承压水的排泄主要有供水开采、越流排泄及径流出境三方面，其中，供水开采和向下游径流是区内承压水的主要排泄途径(图4)。 图3　渭南市潜水水位等值线(2014年) 图4　渭南市承压水等水头线(2014年) 5　浅层地下水水化学特征 渭南市潜水的整体特征以淡水为主，其中：渭河二、三级阶地区潜水的水化学类型为HCO3或HCO3·SO4-Na·Mg型淡水，矿化度为0.486～0.834 g/L，Cl-含量11～87 mg/L，总硬度165～376 mg/L。渭河一级阶地区，潜水的水化学类型属HCO3-Ca·Mg、HCO3-Na·Mg或HCO3-Na·Ca·Mg型淡水，矿化度一般为0.322～0.925 g/L，Cl-含量12.76～96.96 mg/L，总硬度223～434 mg/L。仅庙底-郑家-桥村一线零星分布有微咸水体，水化学类型属HCO3-Na·Mg或HCO3-Na·Ca·Mg及HCO3·SO4-Na·Mg或HCO3·SO4-Na·Ca·Mg型微咸水，其矿化度为1.064～1.235 g/L，Cl-含量104～148 mg/L，总硬度519～684 mg/L。渭河漫滩区水化学类型属HCO3-Na·Ca·Mg或HCO3-Na型淡水，矿化度一般为0.406～0.927 g/L，Cl-含量21.16～93.62 mg/L，总硬度121～417 mg/L。西庆屯以南地区Cl-含量、矿化度及总硬度稍高，分别为81～150 mg/L、0.889～0.994 g/L及404～519 mg/L(图5)。 图5　渭南市潜水水化学(2014年) 渭南市浅层承压水整体特征以淡水为主，渭河北岸一级阶地浅层承压水化学类型为Cl·SO4-Na·Mg型，渭河北漫滩浅层承压水化学类型为HCO3-Na·Ca型；渭河南岸除二、三级阶地以外区域的水化学类型整体以HCO3-Na·Ca型和HCO3·Cl·SO4-Na·Ca型为主，局部地区如白杨水源地处为HCO3-Na·Ca·Mg型，调查区东南角赵王村-张贵村一线等地为HCO3-Na·Mg型，渭南市北客站东北部为HCO3·Cl·SO4-Na·Mg型；渭河南岸二、三级阶地处水化学类型整体以HCO3·Cl-Na型。全区矿化度一般为0.41～0.97 g/L，仅向阳街办张家村东北部、赵王村-张贵村一线等局部地区分布有微咸水体，其矿化度分别为1.01 g/L、1.01～1.21g/L(图6)。 图6　渭南市承压水水化学(2014年) 6　地下水动态特征 渭南市地下水主要间接接受山区大气降水及渭河侧向补给，渭南地区夏季大气降水及渭河流量大，是导致渭南市地下水天然动态夏秋季水位高，冬春季水位低的基本因素。 渭南市大量而集中的地下水开采是导致水位下降的重要因素，较大程度的改变了地下水动态特征。渭南市内地表水基本都经过人工治理，直接引入渠道或蓄入水库，流量受人工调节，极大地改变了地表水的天然动态，必然对地下水动态特征造成一定影响。主要表现为减弱了水文因素影响的强度，使河谷附近地下水年水位变幅减小，丰枯期不明显。此外，水位埋深浅的地区，渠系渗漏和农田灌溉水渗入对地下水动态亦有一定程度的影响。 区内潜水的水位动态特征除与地质、地貌等控制因素有关外，主要受气象和水文等因素影响。按其成因可划分为水文型和降水型两个动态类型。 (1)水文型分布于渭河漫滩。潜水与渭河河水水力联系十分密切，潜水位随渭河水位变化而变化。潜水水位的升降幅度小于渭河水位的升降幅度，且距渭河越远升降幅度越小。 (2)降水型分布于渭河一、二、三级阶地区。潜水位动态变化受降水变化的控制。水位埋深较浅的渭河一级阶地区，潜水位动态变化大，与降水量变化基本一致，稍有滞后现象。黄土覆盖的渭河二、三级阶地区水位埋深较大，降水补给的滞后时间较长，水位变幅也小。 浅层承压水与潜水有一定的水力联系，尤其在渭河南岸一级阶地中前部。浅层承压水埋藏较深，不能获得大气降水的直接入渗补给，只能接受远源补给。1985年以前，城区规模较小，地下水开采量增长较慢，补、采量基本趋于平衡，水位呈小幅度下降的变化；1989～1997年，随着人口及工业规模的扩大，以及降水量基本持续偏枯，导致浅层承压水开采量不断增大，水位出现了持续下降的状况；2003年逢极端大降水量，远源补给量增加，使得地下水位有了一定的回升。 7　地下水评价 渭南市北部地下水质量为极差，主要影响因子为，该区域主要为这些因子的天然高含量区，主要原因是该区域地下水受以北地区咸水及微咸水的补给导致。渭南市南部地下水质量主要为较差，在前进村以东到百家村一带。 地下水质量为优良，和家村、前李村及高扬村以南地下水质量为良好，主要是因为该区域受渭河及渭南市南部塬区地下水补给使其得到稀释作用有关；在灵阳村以北、双王村道西张村一带及凉水桥化工厂地下水质量为极差，主要是人类活动及工业污染所致。 渭南市地下水污染程度总体处于微污染-轻度污染状态，中度污染和未污染区所占范围均较小。 中度污染区主要分布于区内渭河北岸辛市镇-沙王村-大夫张村一带，面积约22 km2，占全区范围的7.2%，分析原因主要为该处地势较为低洼，地下水径流不畅，再加上地下水埋深(2～8.0 m)较浅容易接受地表因素影响；渭河南岸主要分布于双王乡双王村和北白村附近地区，面积约2.0 km2，地下水水位埋深7.5～10.0 m，紧靠居民区，容易遭受地表因素影响。 未污染区主要分布于区内渭河南岸沋河洪积扇、赤水河洪积扇、遇仙河洪积扇区和渭河北岸的高扬村-前进村-青龙村-陈南村附近地区，面积约70 km2，占全区范围的25.2%，分析原因主要为该处地势较河床高，地下水径流通畅，循环更新速度快，再加上地下水埋深普遍大于10.0 m，不容易遭受地表因素影响。 微污染-轻度污染区介于中度污染和未污染区之间，面积约186 km2，占全区面积的66.9%， 8　结语 渭南城区主要座落在水文地质条件较好的松散岩类孔隙含水岩组地层上。浅层地下水主要以大气降水和径流入渗补给，以蒸发和径流进行排泄。浅层地下水主要为HCO3-Ca·Na，HCO3-Ca·Mg 型水，地下水水质较好。

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