Question

我国山区水文地质基本特征

Answer 1

1.5.1　我国山区地下水类型及其分布特征

按地下水赋存状态和含水岩层结构的不同，我国山区地下水可分为以下四大类型：松散沉积孔隙水、岩溶裂隙溶洞水、基岩裂隙孔隙水、多年冻土孔隙裂隙水。

这些地下水类型的形成和分布受气候、水文、地形地貌、地层、岩性的控制，各地条件不同，因此，它们的水文地质特征也不同。

1.5.1.1　松散沉积孔隙水

这一类型地下水在山区主要分布在松散土孔隙和黄土层裂隙孔隙中。在这些地层中地下水有孔隙潜水和孔隙承压水。由于各地条件不同，含水层厚度、富水性、地下水动态也各异。

1.5.1.2　岩溶裂隙溶洞水

碳酸盐岩溶是我国最主要的岩溶类型，它们主要分布在我国的西南、华南以及山西高原等地。这类地下水主要分布在坚硬层状的碳酸盐岩岩组、坚硬层状碳酸盐岩夹碎屑岩岩组及坚硬层状碎屑岩夹碳酸盐岩岩组中。纵观我国岩溶水不难看出如下基本特征：

（1）岩溶水类型和分布具有南北向显著差异。南方岩溶（主要分布在云贵高原、川东、鄂南、湘西山地、广西盆地等地）以暗河管道型岩溶水为主；岩溶发育，岩溶地貌类型十分齐全。北方岩溶（主要分布在山西高原上）以半裸露型岩溶为主，岩溶化程度较低，以溶隙水为主。北方岩溶主要发育于寒武、奥陶系地层中。网状发育的溶隙和开阔的汇水盆地使得其中的溶隙水水量较为丰富，多为岩溶大泉（如娘子关泉群、晋祠泉和龙子祠泉等），且水量较稳定。奥陶系灰岩岩溶水常造成矿床充水等工程地质问题。南方岩溶水大都赋存于上古生代和下古生代碳酸盐岩类中，时代较新，质纯层厚，多地下暗河、溶洞，易产生岩溶塌陷。

（2）岩溶水水量丰富，但分布极不均匀。一般地说质纯层厚的碳酸盐岩岩层，岩溶发育，岩溶水较丰富。如粤北地壶天群灰岩、白云岩和角砾状白云岩，钻孔单位涌水量为0.804～6.06L/s·m，而其下部的天子岭组花斑状、含泥质条带的灰岩钻孔涌水量仅为0.22～0.89L/s·m，即使同一层位，由于所处水文地质单元不同，其富水性也可能有很大差异。如滇东下二叠系灰岩最大钻孔单位涌水量为49.7L/s·m，而最小者仅为0.0002L/s·m。

（3）水质变化小，矿化度较低。岩溶水的水化类型主要为HCO₃-Ca型，矿化度一般小于0.5～1g/L。白云岩分布区因岩层中Mg O含量增高，水质类型一般为HC0₃-Ca·Mg型。

1.5.1.3　基岩裂隙孔隙水

这类地下水主要分布在岩浆岩建造、变质岩建造及碎屑岩建造的工程地质岩组中。碳酸盐岩夹碎屑岩岩组及碎屑岩夹碳酸盐岩岩组中的碎屑岩中也含有此类地下水。除碎屑岩中有孔隙水外，其余皆为裂隙水。按含水岩组类型及水动力特征，其可分为3种类型：

（1）岩浆岩裂隙水：以花岗岩基岩裂隙水分布最广，几乎各大山地均有分布。花岗岩风化裂隙较发育，但发育深度各地不一。同一地区裂隙发育深度一般是山顶较浅，山麓较深。在裂隙发育深度内，裂隙成网状组合，蓄存条件和渗透性能良好。加之地形起伏较大，地下水流失严重，因此，泉水众多，但流量较小。一般泉水流量小于5t/h，钻孔单位涌水量小于1t/h·m，属缺水地区。但是，构造破碎带与接触带却往往极为富水，泉流量较大，可达90t/h，是最主要的找水方向。

（2）变质岩裂隙潜水：其主要分布区有天山、阴山、辽东山地、昆仑山、秦岭、太行山、山东半岛、藏南、滇西及武夷山等地。地下水类型属构造—风化裂隙潜水，主要受大气降水补给，以地下径流及泉的形式排泄。裂隙的发育受构造的控制，发育深度一般为20～50m，且不均匀。裂隙发育的这种不均匀性在地形地貌的影响下使得裂隙潜水也表现出不均匀性。例如，地势低缓的丘陵地区，多为残坡积物覆盖，裂隙常被充填，故透水性较差、富水程度低；而地势相对陡峻的中高山区，覆盖较少，沟谷切割剧烈，渗入的降水很快以下降泉的形式排泄。所以在当地侵蚀基准面上只是透水，而不含水，只有在有利于水汇集的低洼地含水。因此，区内泉水众多，但流量小，一般不足5t/h，钻孔单位涌水量小于1t/h·m。变质岩系中的大理岩往往是富水的，如：安徽合肥的龙泉寺泉水，其流量达27t/h；湖北黄陵背斜大理岩分布的断裂带某钻孔单位涌水量为29.45t/h。

（3）碎屑岩孔隙裂隙潜水及承压水：碎屑岩类在我国分布极为广泛，含水层的岩性成因复杂，地层发育程度不一，同时经历了强烈的地壳运动，使岩层的裂隙、褶皱与断裂较为发育，为含水层随大气降水等渗透补给创造了良好的条件。我国东西向构造带与碎屑岩的地层成因、岩相变化、裂隙发育程度、富水性及水文地质构造特征等，均有极为密切的关系。因此，从南到北碎屑岩类裂隙水具有一定的分布规律。与此同时，含水层岩性的差异引起的富水性等特征的差异也是相当明显的。相对来说，砂层、砂砾岩、砾岩为较为富水的岩层，而页岩、泥岩、泥页岩类等则为富水性弱或极弱的岩层。除此之外，气候、地形、地貌、水文等因素的变化，对碎屑岩含水层富水性的影响也是相当大的。所以，碎屑岩孔隙裂隙水的富水性、水质、水位、水文地质结构等的变化是相当复杂的。

1.5.1.4　多年冻土孔隙裂隙水

我国冻土地下水主要分为高纬度低海拔类型和低纬度高海拔类型两类。高纬度低海拔类型主要分布在大、小兴安岭北部及阿尔泰山地。地下水主要受雨水和融雪水补给，溶滤作用较强烈，水化学类型多为重碳酸钙型，呼伦贝尔平原以碳酸—硫酸、氯化物—硫酸盐型为主。低纬度高海拔类型多处在海拔4000m以上的青藏高原上，融雪水是其最主要的补给来源。补给丰沛、径流条件良好，水化学类型以重碳酸盐型为主。但藏北高原各湖区水质较差，多为硫酸盐型水，构成了众多盐湖。多年冻土区多冻丘、冰锥，常给工程设施带来不利影响。

1.5.2　山区地下水位及变化特点

基岩裂隙水水位变化十分复杂，随地形而变化，大致与地形起伏相吻合。一般山区埋深较大，山前地带埋深较浅。如太行山区埋深一般为20m，山前一般小于10m，大、小兴安岭山区一般小于10m，山前地区一般小于2m。

由于岩溶化作用向纵深发展，岩溶水的埋深一般较大，可达数十米，甚至于数百米。相对来说，南方岩溶化程度较北方高，其水位埋深也应比北方岩溶区的埋深大。西北黄土孔隙水，因黄土厚度大，气候干旱，因此，其水位埋深也很大，一般约达数十米至数百米。

潜水天然动态特征

潜水天然动态曲线南方以多峰为主，北方以双峰和单峰为主，高峰期逐渐由南向北朝后推移。这是由于秦岭—淮河以南地区降雨季节来临较早且持续时间长；以北地区雨季较短且多集中于秋季造成的。西北高山区，受气候垂直变化控制，动态特征亦随高度而变化。

1.5.3　山区浅层地下水水化学特征及其侵蚀性

1.5.3.1　浅层地下水的主要水化学特征

浅层地下水主要受气候、地形因素的控制，表示了自东南向西北，地下水矿化度逐渐增高的地带性变化。即由溶滤作用低矿化重碳酸盐为主的淡水过渡为溶滤盐化作用有成因成分复杂的以硫酸盐或氯化物为主的咸水带，甚至最后过渡为浓缩作用成因的氯化物盐卤水带。并且每个盆地还呈现了由山前到盆地中心或至滨海的水化学水平分带规律。

华南、华中广大地区，广泛分布溶滤作用成因的矿化度小于0.2g/L或0.2～0.5g/L的重碳酸型淡水。向西对广西、云贵高原碳酸盐岩分布区，潜水矿化度增至0.2～0.5g/L，水化学类型以重碳酸—钙，重碳酸—钙镁型为主。再向西对横断山脉北段和青藏高原东部边缘地带，矿化度则增至0.5～1.0g/L，水化学类型以重碳酸—钙镁型为主。

秦岭—淮河以北的华北平原的周边山地，浅层水皆为矿化度小于0.5g/L的重碳酸—钙、钙钠型溶滤水。在平原区变化较复杂，一般由山前到盆地中心，而黄淮海平原则由山前至滨海都由低矿化（矿化度小于1g/L）的重碳酸盐水逐渐过渡到矿化度1～3g/L（个别1～5g/L）的重碳酸氯化物、硫酸氯化物或氯化物硫酸型微咸水。最后发展为5～10g/L或大于10g/L的氯化物盐水。

大兴安岭山地分布的岛状及多年冻土地下水，不利于盐分的积累，因此为矿化度小于0.2g/L的重碳酸—钙型溶滤淡水。松辽平原浅层水为矿化度约0.5～1 g/L的重碳酸—钠钙型溶滤淡水。中部低洼地区，矿化度可增至1～3g/L，成为重碳酸氯化物—钠钙类型的溶滤—盐化作用的咸水。华北平原以西的黄土高原，水化学成分自东南向西北逐渐变化。高原东南部及中部地区，一般矿化度小于1g/L，为重碳酸—钙钠型水；向北至长城以北地区，矿化度增至1～5g/L，水化学类型以硫酸氯化物—钠及氯化物硫酸—钠型为主。

我国西北干旱区地下水化学成分的变化复杂多样，但总体上看仍以由东向西变化的重碳酸盐水为主，西部则以氯化物水居优势，体现了总的区域差异。此外该区地下水化学的另一特点是，有时缺失硫酸盐水带，由重碳酸盐水带可直接过渡到氯化物水带。

青藏高原中部及西北部，多年冻土广布，冻结层上水因直接受降水和冰雪融水补给，水质良好，多为重碳酸盐水，矿化度一般小于1g/L，有时为1～3g/L。冻结层下水多为自流水或深层基岩构造—裂隙水。

在滨海地区的狭长地带，地下水受海水成分的混合作用，分布有不同矿化度的氯化物—钠水及重碳酸氯化物—钠型水。在长江以北渤海湾区矿化度多大于10g/L，有时高达50g/L，水型为氯化物硫酸盐或氯化物—钠类型。在东南沿海地带。因气候潮湿，地下水受冲淡作用，矿化度一般在1～5g/L之间，很少超过10g/L，水化学类型以氯化物—钠或重碳酸氯化物—钠的混合类型为主。

1.5.3.2　浅层地下水对混凝土的侵蚀性

一般当地下水中p H<6.0（或侵蚀C0₂>15mg/L）时，地下水对混凝土具有分解型侵蚀；而当水中的

含量大于500～1000mg/L时，地下水对混凝土具有结晶型侵蚀或结晶—分解型侵蚀。形成具有侵蚀性的地下水主要有这样一些气候、水文地质及环境地质条件：

（1）分解型侵蚀：气候湿润，地形起伏，地下水交替较强烈，地层中含有煤层、硫化矿体淤泥等或有酸性工业废水渗入等。

（2）结晶型侵蚀及结晶—分解型侵蚀：气候干燥，地形平坦或封闭，地下水交替缓慢，且埋藏浅，蒸发浓缩作用强烈或地层中含有石膏、芒硝、各种盐类、硫化矿体等，或有大量硫酸盐、镁盐及铵盐的工业水渗入等。

侵蚀性地下水的上述形成条件控制了其分布，因此，分解型地下水主要分布在东南沿海地区、长白山地、滇西山原地带、秦巴山地等。除此以外，在一些煤层区、城市区、有机土分布区亦有零星分布。结晶型侵蚀地下水主要分布在华北平原及长江三角洲平原和下辽河平源的滨海地带、黄土高原北部地下水浅埋带、内蒙古高原、西北各大内陆盆地之中。此外，在四川、南昌、滇中等红层分布区以及各大型石膏、硫化矿、盐矿、芒硝等矿体附近亦有分布。据现有资料来看，结晶—分解复合型侵蚀只在宁夏的同心、新疆的阿克苏、内蒙古的满洲里等地有零星分布。