福建武夷新区地下水分布特征探讨

陈爱孙

(福建省闽北地质工程勘察院，邵武，354000)

武夷新区是福建省即将建立的新兴城市，总的规划面积为4 132 km2。其中中心城市面积1 939 km2，涉及武夷山市的崇安、新丰、武夷、吴屯、星村、兴田、五夫7个乡镇和建阳市的潭城、童游、将口、崇雒、莒口5个街道办事处，常驻总人口约33.29万人。新区将建设成为海峡西岸承接产业转移的制造业基地、国际性旅游观光基地、闽浙赣交界重要的交通枢纽和中心城市。为配合新区的总体规划、减灾防灾和环境保护，2011～2012年开展1∶5万武夷新区地质环境调查与评价*福建省闽北地质大队，武夷新区地质环境调查与评价报告(1∶5万)，2012。。笔者主要对武夷新区地下水的分布规律、富水性、水化学类型、环境质量等方面进行探讨。

1 地下水分布特征

区内地下水的贮存条件和分布规律，主要受地形(地貌)、地层岩性、地质构造及大气降水等因素影响。

1.1 地形(地貌)

地形是控制地下水补给、径流、排泄的主要因素，测区属山地地形，高差较大，地形条件复杂，切割较强烈，沟谷发育。中低山区和丘陵区不同的地貌单元地下水的贮存条件相差也较大。

中低山区：地势较高，地形坡度一般大于30°,山顶尖陡，大气降水易顺坡流失，地下水贮存条件差，岩层的富水性相应较差，泉水很少出露，泉流量相对也较小，泉流量一般小于0.1 L/s。

丘陵区：地势相对较低，地形坡度一般小于30°,山顶平缓，大气降水易渗入地下，地下水贮存于地表透水性强、地形平缓的低丘陵、缓坡坡脚及地形由陡变缓的转折部位，地下水贮存条件较好，泉水出露点多，泉流量一般大于0.1 L/s。个别泉流量相对较大，如建阳市将口镇回潭村石维下、唐窑遗址、武夷市五夫镇留田村等处测得泉流量0.221～0.400 L/s。

1.2 地层岩性含水性特征

1.2.1 松散岩类

第四系全新统冲积层：含水层为中、细砂和卵石层，中、粗、细砂及少量泥质充填，呈松散状态，孔隙较大，与地表水存在一定的水力联系，透水性、富水性相对较好。

第四系上更新统冲洪积层：含水层为卵石层，中、粗砂及泥质充填，呈松散-稍密状态，泥质含量较高，孔隙相对较小，透水性、富水性相对较差。

第四系中更新统冲洪积层：泥质卵石层，泥质含量高，卵石已通体风化，透水性、富水性极差，所处地形一般较高，一般不含水或单井涌水量小于10 m3/d。

第四系更新统残积层：含水层为残积粘性土，呈可塑-硬塑状态，透水性、富水性极差，一般不含水或单井涌水量小于10 m3/d。

1.2.2 基岩类

地下水主要贮存于岩石孔隙、裂隙中，而孔隙、裂隙发育程度与岩石成分、结构、构造有密切关系。

沉积岩类：地下水贮存于沉积岩风化裂隙孔隙中，为潜水或承压水。裂隙中泥质含量高，连通性较差，地下水贮存条件差，总体富水性较差。

变质岩类：地下水主要贮存于变质岩风化裂隙和构造裂隙中，为潜水或承压水。受多次构造运动影响，裂隙较发育，裂隙中泥质充填较少，连通性一般，地下水贮存条件较好，岩层的富水性相对也较好。

侵入岩类：地下水主要贮存于侵入岩风化裂隙、构造裂隙中，为潜水或承压水。风化裂隙和构造裂隙较发育，但大多数被泥质充填，连通性较差，地下水贮存条件较差，岩层的富水性也较差。

1.2.3 构造

地质构造的形态特征、规模、大小、力学性质、岩石破碎程度及裂隙发育程度，对地下水埋藏、储存、运移起着控制作用。

断裂构造：区内北东、北北东向断裂构造发育，为压性、压扭性断裂和褶皱，主干断裂岩石挤压强烈，导水性差。 地下水主要贮存于次一级断裂及羽状裂隙中，泉水零星出露，与其伴生的北西向、北东向张性、张扭性断裂规模虽小，但导水性好，在补给条件较好的地段及构造交会部位富水性较好。

侵入岩接触带：侵入岩接触带构造作用较强烈，岩体节理裂隙发育，易于地下水富集和贮存，在地形低洼或人工揭露处形成自流泉水，富水性一般较好。

1.2.4 大气降水

大气降水是地下水的主要补给来源，测区降雨量充沛，且持续时间长，泉流量大多随季节变化而变化，雨季大气降水大量补给地下水，泉流量大增；枯季大气降水急剧减少，地下水补给量不足，泉流量减少。根据泉流量的长期观测资料，泉点S1085(J1)、S1153(SLD)、S1222(Pt1d)、S2178(Pt1d)、S1134(Pt1d)、S2314((Pt1n)流量与大气降水关系密切，地下水动态随季节变化明显(图1)。丰水期泉流量是枯水期的1.63～6.15倍，S1134泉点枯季甚至干枯。

图1 泉流量与降雨量关系图Fig.1 Diagram of the relationship between rainfall and spring flow

2 地下水类型、富水性及水化学类型

根据地下水埋藏条件，岩层孔隙裂隙性质、水理性质和水力特征，区内地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、基岩裂隙水3种。地下水富水性等级划分根据综合水文地质图编图方法中的富水性划分原则[1]。松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙孔隙水单井涌水量：100～1 000 m3/d为水量中等，10～100 m3/d为水量贫乏，<10 m3/d为水量极贫乏；基岩裂隙水泉流量：>1l/s为水量丰富，0.1～1 L/s为水量中等，<0.1 L/s为水量贫乏；基岩裂隙水地下径流模数：3～6 L/s·km2为水量丰富，1～3 L/s·km2为水量中等，<1 L/s·km2为水量贫乏。

2.1 松散岩类孔隙水

水量中等：地下水主要贮存于建阳城区至将口、武夷山兴田、三姑至高苏板一带崇阳溪及其支流五夫河的河漫滩和一级阶地。含水层主要为第四系全新统冲积层，岩性为砂、卵石层，呈松散状态，含泥量较少，为潜水，富水条件较好，且与地表水存在水力联系。含水层影响半径为12.36～68.93 m，渗透系数一般为17.497～106.043 m/d，单井涌水量为117.7～208.8 m3/d。

水量贫乏：地下水主要贮存于崇阳溪、麻阳溪及其支流的一、二级阶地或沟谷上。含水层岩性为砂卵石层，潜水或微承压水，泥质含量较高，富水条件较差。第四系全新统冲积层含水层影响半径为6.29～33.4 m，渗透系数为2.957～27.692 m/d，单井涌水量为39.0～83.6 m3/d；第四系上更新统冲洪积层含水层影响半径为1.46～69.75 m，渗透系数为0.618～6.371 m/d，单井涌水量为17.2～73.3 m3/d。

水量极贫乏：地下水主要贮存于崇阳溪、麻阳溪及其支流的三级阶地和丘陵斜坡残积土层中。含水层岩性为泥质卵石和残积粘性土层，分布位置高，富水条件差。不含水或含少量松散岩类孔隙裂隙水，单井涌水量小于10 m3/d。

水化学类型主要为HCO3-Ca型，其次为HCO3+Cl-Ca+Na、HCO3+Cl-Ca+Mg型。

2.2 碎屑岩类裂隙孔隙水

水量中等：地下水主要贮存于三叠系上统焦坑组沉积岩风化裂隙孔隙中，为潜水或承压水，裂隙孔隙中泥质含量较少，连通性较好，地下水贮存条件较好。含水层影响半径为6.29～35.9 m，渗透系数为0.212～10.616 m/d，单井涌水量为32.5 m3/d。泉流量一般为0.062～0.281 L/s(平均为0.15 L/s), 枯水期地下径流模数一般为0.64～10.77 L/s·km2(平均为3.05 L/s·km2)。

水量贫乏：地下水主要贮存于侏罗系梨山组园盘组、下渡组，白垩系坂头组、沙县组、崇安组的碎屑沉积岩风化裂隙孔隙中，裂隙孔隙中泥质含量高，连通性较差，地下水贮存条件差。建阳崇雒蔡墩S2409民井，含水层影响半径为2.6 m，渗透系数为0.261 m/d。地表调查泉流量一般为0.014～0.375 L/s(平均为0.038～0.11 L/s)，枯水期地下径流模数一般为0.15～10.77 L/s·km2(平均为0.84～3.18L/s·km2)。

水化学类型主要为HCO3+Cl-Ca+Na型，其次为Cl-Na、HCO3-Ca+Na型。

2.3 基岩裂隙水

水量中等的变质岩类： 地下水主要贮存于下元古界麻源群大金山组、南山组变质岩风化裂隙和构造裂隙中，地下水贮存条件较好。含水层影响半径为5.39～38.3 m，渗透系数为0.234～0.881 m/d，单井涌水量11.6～49.4 m3/d。地表调查泉流量一般0.008～0.755 L/s(平均为0.124～0.146 L/s)，枯水期地下径流模数一般为0.91～20.0 L/s·km2(平均为6.68L/s·km2)。

水化学类型主要为HCO3-Ca、HCO3-Ca+Na型。

水量贫乏的变质岩类：地下水主要贮存于中元古界交溪组变质岩风化裂隙和构造裂隙中，地下水贮存条件较差。泉流量为0.014～0.114 L/s(平均为0.064 L/s)，枯水期地下径流模数为1.24～7.32 L/s·km2(平均为4.44 L/s·km2)。

水量贫乏的侵入岩类: 地下水主要贮存于花岗岩、花岗斑岩等基岩风化裂隙、构造裂隙中，裂隙被泥质充填，地下水连通性、贮存条件一般。含水层影响半径为4.44～68.9 m，渗透系数为0.107～0.198 m/d，单井涌水量为49.1 m3/d。地表调查泉流量一般为0.008～0.577 L/s(平均为0.082 L/s)，枯水期地下径流模数一般为1.0～17.74 L/s·km2(平均为5.52 L/s·km2)。

水化学类型为HCO3-Ca、HCO3-Ca+Na型。

水量中等的断裂(构造)脉状水：测区中断裂构造发育，主要为北东向压性、压扭性断裂，主要断裂构造中大多数含水，为充水断裂，泉流量为0.102～0.577 L/s。如莒口镇樟布村红军井，地下水贮存于变质岩断裂带中，为断裂脉状承压水。泉点经人工开挖堆砌成民井(红军井)，井深约为3 m，井径约为1 m。泉水从井底上涌形成自流，为上升泉，泉流量为0.40 L/s(图2)。断裂(构造)脉状含水带的富水性较强，泉流量平均为0.444 L/s。

图2 S3075泉点(红军井)照片及剖面示意图Fig.2 S3075 springs photos and profile diagram

侵入岩接触带构造裂隙含水带有利于地下水的贮存、富集，富水性强，连通性好，泉流量0.186～1.00 L/s，最大泉流量3.235 L/s(武夷山五夫)。建阳宝塔山下S5026泉点位于龙祥科技园南侧公路外侧，出露地层为下元古界麻源群南山组变质岩，该处发育一条花岗斑岩脉，岩脉产状130°∠80°，脉体宽约15 m，近地表脉体呈强风化，厚10～12 m。泉点经人工围砌成圆形自流水井，井深约0.5 m，地下水沿花岗斑岩脉的风化裂隙呈股状流出，为下降泉，泉流量0.61 L/s(图3)。

水化学类型主要为HCO3-Ca+Na、HCO3-Ca+Mg型。

图3 S5026泉点照片及剖面示意图Fig.3 S5026 springs photos and profile diagram

3 地下水环境质量评价

根据城市环境水文地质工作规范[2]中水质指数法和地下水质量标准[3]，确定了地下水质量分类和地下水的质量级别，从面上评价调查区地下水环境质量。地下水质量级别分为优良(F<0.8)、良好(0.8≤F<2.5)、较好(2.5≤F<4.25)、较差(4.25≤F<7.20)、极差(F≥7.20)5个等级。调查区地下水受污染程度低，地下水质量级别大多数为优良、较差级，局部为良好级，该区缺较好、极差级。地下水超标元素主要为pH、Fe3+、三氮中的一项或二项。

优良级(F<0.8)：地下水质量级别优良的松散岩类孔隙水，零星分布在崇阳溪、麻阳溪及其支流一、二级阶地或沟谷卵石层上。地下水质量级别优良的碎屑岩类裂隙孔隙水主要分布在测区北侧武夷山度假区一带崇安组、坂头组、武夷山毛坪、柘洋一带下渡组，兴田黄土水尾、建阳周墩范墩附近园盘组、五夫北侧、下梅附近梨山组中；地下水质量级别优良的基岩裂隙水分布在测区东南侧和西南侧南山组、大金山组及侵入岩、构造裂隙中。地下水质量分类大多为Ⅰ～Ⅱ类，个别为Ⅲ类，水质优良。

良好级(0.8≤F<2.5)：地下水质量级别良好的松散岩类孔隙水，广泛分布在崇阳溪、麻阳溪及其支流二级阶地及沟谷卵石层中，其次零星分布在兴田固县崇阳溪及其支流一级阶地卵石层中，超标项目主要为NO3-N，含量为6.0～17.6 mg/L，NH3-N含量为0.03～0.4 mg/L；NO2-N含量为0.016 mg/L，地下水质量为Ⅲ类，个别V类。地下水质量级别良好的基岩裂隙水，主要分布在建阳徐墩附近大金山组中，超标项目主要为NH3-N，含量0.06 mg/L；NO2-N含量0.02 mg/L，地下水质量为Ⅲ类。没有因原生地质环境引起的超标项目，水质良好。

较好级(2.5≤F<4.25)：该调查区地下水质量级别较好未发现。

较差级(4.25≤F<7.20)：地下水质量级别较差的松散岩类孔隙水，主要分布在崇阳溪、麻阳溪及其支流一级阶地卵石层中，其次零星分布在兴田城村、将口凤凰新村崇阳溪及其支流后崇溪二级阶地卵石层中，超标项目主要pH值为5.96～6.40、NO3-N含量为8.67～16.9 mg/L、NO2-N含量为0.048～0.064 mg/L，地下水质量为Ⅳ类,个别Ⅲ类；地下水质量级别较差的碎屑岩类裂隙孔隙水主要分布在测区北侧度假区附近沙县组、测区中部五夫南岸、仙店峡腰附近焦坑组、测区中部建阳贵口附近园盘组中，超标项目主要pH值为5.91～6.34、NO2-N含量为0.08 mg/L、NO3-N含量为6.67 mg/L，地下水质量为Ⅳ类，水质较差。地下水质量级别较差的基岩裂隙水主要分布在测区中东部五夫河、后崇溪和测区中西部澄浒河流域南山组中，超标项目主要pH值为4.66～6.40、8.58，NH3-N含量为0.4 mg/L、NO2-N含量为0.048 mg/L、NO3-N含量为30.8 mg/L，地下水质量为Ⅳ～Ⅴ类，水质较差。地表水中Fe3+含量1.77～5.76 mg/L超标。

极差级(F≥7.20)：该调查区地下水质量级别极差未发现。

该区无大型工厂、矿山企业，pH值、Fe3+超标为原生地质环境引起，NO3-N、NO2-N、NH3-N、耐热大肠菌群、总大肠菌群、菌落总数超标系人为污染引起，主要为居民集中区化粪池、下水道、排水沟渗漏，以及使用农药、化肥，导致污染的地表水下渗地下含水层，引起水质污染。

4 结论

(1) 测区地下水类型主要为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、基岩裂隙水3种。

松散岩类孔隙水：水量贫乏-中等，局部水量极贫乏，水化学类型主要为HCO3-Ca型，其次为HCO3+Cl-Ca+Na、HCO3+Cl-Ca+Mg型，地下水质量级别大多数为优良、良好级，局部为较差级。

碎屑岩类裂隙孔隙水分布区：水量大多数贫乏，局部水量中等，水化学类型主要为HCO3+Cl-Ca+Na型，其次为Cl-Na、HCO3-Ca+Na型，地下水质量级别大多为较差级，其次为优良级。

基岩裂隙水分布区：变质岩类大多数水量中等，局部水量贫乏，水化学类型主要为HCO3-Ca、HCO3-Ca+Na型，地下水质量大多为优良、较差级，局部为良好级；侵入岩类水量贫乏，水化学类型主要为HCO3-Ca、HCO3-Ca+Na型，地下水质量为优良级；断裂(构造)脉状水水量中等，水化学类型主要为HCO3-Ca+Na、HCO3-Ca+Mg型，地下水质量大多数为优良-良好级，局部为较差级。

(2)地下水贮存条件、分布规律和富水程度主要受地形(地貌)、地层岩性、断裂构造和大气降水控制。

(3) 测区地下水资源较丰富，大部分地下水质量优良，由于测区的基岩裂隙水和松散岩类孔隙水受储存条件、含水层厚度较簿等因素限制，难于集中开采利用，一般适宜引泉、民井或机井分散式开采。地下水是宝贵的天然资源，应重视对水源地的环境保护工作，特别是第四系松散岩类孔隙水，其上覆隔水层厚度薄或为透水的砂土层直接出露地表，农业灌溉用水、生活污水易渗入含水层中污染地下水。

1 国家地质总局.综合水文地质图编图方法.

2 DZ55-87 城市环境水文地质工作规范.

3 GB/T14848-93 地下水质量标准.