研究区第四系地下水系统特征 北京平原区的第四系结构特征

11.1.5.1 地下水的补给、径流、排泄

(1)地下水的补给

研究区第四系地下水系统第Ⅱ含水组地下水与大气降水密切相关，从大气降水与地下水变化关系可以看出，随着降雨量的增加水位明显上升(图11.4)。一般冬去春来，气温回升，1～3月份，水位比较平稳。而后随着农灌采水量及工业、生活采水量的明显增加，水位持续下降，5月底至6月初出现最低值。7～8月份汛期到来，此时农灌停止，降水量达到年内最大值，第Ⅱ含水组地下水位迅速升高并到达年内最高水位，曲线出现明显的波峰，这说明大气降水直接补给地下水，而且途径短，时效快。

图11.4 研究区第四系地下水系统第Ⅱ含水组地下水位动态与降水量关系图

由于研究区地表河渠较多，从观测到的河渠断面来看，河渠水位普遍高于岸侧地下水位，受静水压力影响河渠发生渗漏，补给地下水也很明显。

在研究区内，对第四系地下水系统第Ⅱ含水组和第Ⅲ含水组的集中开采，已形成了一个以县城为中心的漏斗区，研究区四周地下水向城区径流的流场很明显，因而侧向径流的补给也是研究区内地下水(特别是第四系地下水系统第Ⅲ含水组地下水)的重要补给来源。同时，第四系地下水系统第Ⅱ含水组和第Ⅲ含水组之间存在一定的水位差，两个含水组之间隔水层相对较薄，再加上由于研究区内大量施工供水井，人为沟通了两个含水组，存在第四系地下水系统第Ⅱ含水组对第四系地下水系统第Ⅲ含水组的越流补给，也是研究区内第四系地下水系统第Ⅲ含水组的主要补给来源。

研究区内第四系地下水系统第Ⅱ含水组地下水主要补给来源是大气降水，此外还有河渠入渗补给、灌溉回归补给和侧向径流补给。第四系地下水系统第Ⅲ含水组地下水主要补给来源是侧向径流补给和越流入渗补给。

(2)地下水的径流、排泄

研究区天然状态下地下水均流向河流，人工开采情况下地下水流向开采区(或开采井)。阶地后缘含水层渗透性略差，径流条件较差，造成地下水水力坡度较陡;阶地前缘含水层渗透性强，径流条件良好，地下水水力坡度较缓，受人工开采影响，松青龙河近岸地段地下水流向复杂。短期的洪水季节，河水补给沿岸地下水，地下水受阻形成水位抬升现象，洪水过后，地下水位迅速下降。研究区第四系地下水系统第Ⅱ含水组地下径流除受地貌，水文地质条件影响外，主要受开采条件所制约，研究区区域趋势是由北向南流;在研究区范围内，则由四周流向地下水漏斗中心流动(图11.5、图11.6)。

图11.5 研究区2009年第四系地下水系统第Ⅱ含水组等水位线图

图11.6 研究区2009年第四系地下水系统第Ⅲ含水组等水位线图

据研究区第四系地下水系统第Ⅱ含水组等水位线图(图11.5)可知，该含水组存在一个明显的地下水位降落漏斗。漏斗中心位于中心水位埋深为34.36m，标高为-27.36m，漏斗分布面积约0.45km²，中心水力坡度为40.0‰。

据研究区第四系地下水系统第Ⅲ含水组地下水等水位线图(图11.6)可知，该含水组也存在一个明显的地下水位降落漏斗，漏斗中心水位埋深为82.23m，标高为-71.13m，漏斗分布面积约5.40km²，中心最大水力坡度为62.5‰，另外，在城区自来水公司院内存在一个次级漏斗中心，水位埋深为72.72m，标高为-64.72m。受此第四系地下水系统地下水位降落漏斗控制，研究区内第四系地下水系统第Ⅲ含水组地下水由四周向两个漏斗中心流动，平均水力坡度为50.0‰。研究区内第四系地下水系统第Ⅱ含水组地下水水位标高为-35.0m左右，位于两个漏斗中心东南侧，受地下水流场控制，研究区内第四系地下水系统第Ⅲ含水组地下水自东南向西北运动。

由于研究区所在区域第四系地下水开发程度较高，历史上已经成型地下水位开采降落漏斗，致使研究区内第四系地下水系统第Ⅱ含水组和第Ⅲ含水组地下水主要排泄方式为人工开采(图11.7)。

图11.7 研究区第四系地下水系统地下水补、径、排示意图

11.1.5.2 第四系地下水系统地下水位动态特征

(1)第四系地下水系统第Ⅱ含水组水位动态变化特征

研究区内第四系地下水系统第Ⅱ含水组以胥各庄观测井为例:1990年低水位期水位标高为-6.31m，2009年同期水位标高为-20.67m;近20年来研究区内第四系地下水系统第Ⅱ含水组地下水位下降14.36m，多年平均下降速率为0.8975m/a(图11.8)。

图11.8 研究区第四系地下水系统第Ⅱ含水组地下水位动态曲线图

研究区内第四系地下水系统第Ⅱ含水组地下水位动态与降水关系密切，一年内地下水位动态可分为三期:

1)水位稳定期。每年11月至次年3月底降水量少，开采量也小，水位变化稳定，变幅小于1m。

2)水位下降期。每年4～6月底，春季干旱少雨，农业开采量增大，且时间长而集中，使地下水位急剧下降，下降幅度2～3m。

3)水位上升期。7～9月底降水集中，地下水得到充分补给，地下水开采量锐减，水位迅速回升，回升幅度2～3m。

对比1991年第四系地下水系统第Ⅱ含水组等水位线图(图11.9)和2009年第四系地下水系统第Ⅱ含水组等水位线图地下水流场形态可知，近19年来研究区第四系地下水系统第Ⅱ含水组等水位线图地下水流场发生的变化主要表现在三个方面:

图11.9 研究区1991年第四系地下水系统第Ⅱ含水组等水位线图

1)漏斗中心转移。研究区第四系地下水系统地下水位开采降落漏斗中心由1991年城区东部转移到了2009年的城区西北部。

2)地下水流向变化。对“污染场地”，1991年第四系地下水系统第Ⅱ含水组等水位线图地下水流向由东北向西南，而2009年地下水流向则转向由东向西。

3)水力坡度逐渐增大。1991年，研究区第四系地下水系统第Ⅱ含水组平均水力坡度为2.0‰，漏斗中心水力坡度为4.0‰，地下水循环流动较慢;而在2009年，研究区第四系地下水系统第Ⅱ含水组平均水力坡度为19.46‰，局部最大水力坡度可达50.0‰，地下水循环流动速度大大增加。

(2)第四系地下水系统第Ⅲ含水组水位动态变化特征

对比1991年第四系地下水系统第Ⅲ含水组等水位线图(图11.10)和2009年第四系地下水系统等水位线图可知，近20年来研究区第Ⅲ含水组地下水流场发生变化主要表现在三个方面:

图11.10 研究区1991年第四系地下水系统第Ⅲ含水组等水位线图

1)漏斗中心转移。研究区地下水位开采降落漏斗中心由1991年的城区西部，转移到2009年的城区西北部。

2)地下水流向变化。对“污染场地”，1991年第Ⅱ含水组地下水流向由东向西，而2009年地下水流向则转向由东南向西北。

3)水力坡度逐渐增大。1991年，研究区第四系地下水系统Ⅲ含水组平均水力坡度为3.0‰，地下水循环流动较慢;而在2009年，研究区内第四系地下水系统第Ⅲ含水组平均水力坡度为50.0‰，局部最大水力坡度可达62.4‰，地下水循环流动速度大大增加。

11.1.5.3 第四系地下水系统动水化学特征

研究区内第四系地下水系统第Ⅰ含水组地下水化学类型为Ca-HCO₃型水;第Ⅱ含水组地下水化学类型以Ca-HCO₃为主，溶解性总固体小于0.5g/L，个别地区存在Ca·MgHCO₃甚至Ca-HCO₃·SO₄·Cl型水;第Ⅲ含水组地下水化学类型以Ca-HCO₃和Ca·Mg-HCO₃为主，溶解性总固体(TDS)为0.216g/L，雨量相对充沛时，TDS变低;干旱时，TDS变高，其中个别地区存在Ca·Mg-HCO₃·Cl、Ca-HCO₃·Cl型水;第Ⅳ含水组地下水化学类型为Na·Mg-HCO₃型水。

11.1.5.4 研究区水资源现状

(1)研究区供水、用水现状分析

研究区共有机井331眼(深井27眼，浅井304眼)。2008年，实际供水3044.1万m³;其中，地下水实际供水达2978.8万m³，地表水为65.2万m³。按用水类型分，城市生活用水为617.6万m³，其中居民生活用水为451.5万m³，公共事业用水为166.1万m³;工业用水为2251.8万m³;农业用水量为111.0万m³。

2008年，75%保证率下可供水量为287.2万m³，需水量为3063.9万m³，缺水2776.7万m³，供需比为0.094:1。95%保证率下可供水量为3083.9万m³，需水量为3083.9万m³，缺水2832.2万m³，供需比为0.082:1。以上保证率均为严重缺水，缺口靠超采地下水解决。

(2)研究区水资源开发利用存在的主要问题

1)水资源紧缺，供需矛盾突出。水资源供需矛盾突出，一般年份超采量为2300万m³，导致地下水位持续下降，形成地下水位降落漏斗。

2)水环境质量较差。地表水受城区工业废水和生活污水的影响为劣Ⅴ类水体。地下水受排放的废污水和地下过量开采影响，水质变差，硬度普遍升高，汞、六价铬、挥发酚、砷等有毒元素有检出，影响用水安全。

3)水的有效利用程度低。工业用水，重复利用率较低。节水器具尚未得到推广应用，家庭生活用水回用较少。

4)社会节水意识薄弱。一是全社会对水资源紧缺认识不够;二是依法治水力度不够，致使浪费水和污染水的行为难以得到及时惩治;三是工业建设项目没有从水资源实际出发，盲目建设，加大了供需矛盾。

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研究区土壤六价铬污染特征
答：11.2.1.1 1991年土壤六价铬污染特征 据“城区地下水资源综合评价报告”资料，1991年研究区第四系地下水系统包气带六价铬污染面积为4800m2，推测污染深度为10m，初步计算污染范围内六价铬污染质赋存总量为4405.248kg，研究区“污染场地”平面图如图11.11所示。研究区“污染场地”内六价铬赋存量在镀铬...

华北平原地下水系统分级
答：以河流上游(山区)、山前冲洪积扇、古河道、冲海积平原等明显的水平分带特征作为地下水子系统的划分依据，在河流上游主要以不同河流的地表分水岭、在山前平原以冲洪积扇前缘洼地、在冲积平原以河间洼地集中分布区与第四系海侵主要影响区之间的黏性土弱透水带作为地下水子系统边界，...

区域地下水流动系统分析
答：根据区域地下水流动特点，将三江平原区域地下水流动系统划分为第四系孔隙水流动子系统、古近-新近系裂隙孔隙水流动子系统。二、地下水流动系统特征 (一)第四系孔隙水流动子系统 区域地下水位35～95m，由山前向平原北部的黑龙江河谷区逐渐降低。地下水位变化总趋势，同江—富锦—集贤连线(富锦隆起带)以西...

地下水流动特征的同位素解释
答：该系统主要补给区为盆地边缘区,由第四系承压水、新近系和白垩系承压水的流动形成;中间地下水流系统形成于第四系承压水的某些地段,而局部地下水流系统主要由潜水流动形成。同位素作为地下水流动的示踪剂,很好地反映出区域与局部地下水流动系统的特征,而对中间流动系统的反映则相对较差。 从齐齐哈尔—安达地下水年龄剖面(图...

模型应用三
答：将第四系含水层视为一个非均质,各向异性含水层,尽管第四系底板有一定的起伏,但地下水流仍可视为潜水二维非稳定流动。英金河和老哈河对潜水含水层以渗入方式补给。 根据元宝山矿区第四系潜水地下水特征及边界条件,文中建立了元宝山露天煤矿区第四系地下水流二维非均质,非稳定各向异性地下水运动数学模型。 地下水系统随...

水文地球化学环境特征
答：区内地下水原生水文地球化学特征的形成与水热条件、地形地貌、土壤植被等一系列因子密切相关。三江平原的自然条件表现为地势低平开阔，地下水径流缓慢。第四系一般元素含量较低（表5-1），微量元素含量以钛最丰富，而镉和钼含量最低；平原区湿生植物群落茂盛，大量植物落叶和残体及分布面积较广的淤泥层等，...

地质及水文地质概况
答：因此,本研究侧重石家庄地区浅层地下水系统(图2-3)。 图2-3 石家庄平原区水文地质图 全新统-上更新统含水层(I、II):底板埋深为80～120m,含水层厚度为25～40m,岩性以砾卵石为主。在滹沱河、磁河等冲洪积扇轴部,单井涌水量在70～180m3/(m·h)之间;在冲洪积扇的两翼及前缘,在10～30m3/(m·h)之间。

华北地区地下水系统研究侧重点
答：地下水系统在人类活动的影响下发生了剧烈的演变。 因此,华北地区地下水研究的侧重点主要有两方面:天然条件下地下水系统特征和人类活动影响下地下水系统的演变及其保护。 一、华北地区含水层系统精细探测 含水层系统是指由不同多孔介质组成的地下水补给、径流和排泄以及水化学演化的场所,是承载地下水流系统的载体。含水...

北京市地面沉降区含水岩组和压缩层划分
答：表1 第四系地下水系统特征一览表 潜水、浅层承压水的排泄,主要是人工开采,其次是地下水蒸发和侧向径流排泄。平原区地下水蒸发排泄,主要集中在潜水水位埋深小于4m的地区,上部潜水对下部浅层及中深层承压水的越流补给也是上部潜水排泄的一个途径。 平原区潜水、浅层承压水在天然条件下的径流方向与地形地貌变化相一致,...

研究区生态地质环境系统结构
答：1)主要含水层特征。区内地下水类型有碳酸盐岩类裂隙溶洞水、碎屑岩类裂隙孔隙水、松散岩类孔隙水。各含水层分布、类型、岩性、富水性、导水性等特征如下。 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层:由灰岩、泥灰岩和白云灰质岩组成,厚度为141.86m。含裂隙岩溶承压水,局部含水丰富。据2610孔抽水结果,单位涌水量0.0183L/s·m...