水文地质单元划分的初步探讨

李洪涛，胡能勇，吴 勇＊，罗伟奇，黄树春，王 丹

（1.成都理工大学，四川 成都 610059；2.湖南省自然资源事务中心，湖南 长沙 410004）

在省内以往工作中，已将全省划分为六大水文地质区[1]。由于当时技术条件问题且深层地下水（大于1000m）开采不经济的状况，水文地质分区只考虑了浅层地下水。如果以此来分区，深部含水介质无法考虑，虽总体说明了地表含水介质的分布情况，但不能反映地下水的补径排关系，也没有考虑裂隙介质所有岩性（红层，变质岩，岩浆岩）之间差异性，也就不能满足地下水资源系统整合工作的要求。因此，本次研究将对湖南省水文地质单元的划分进行初步探讨，该项工作将会为后续全省地下水资源空间分布与演化规律研究奠定基础。

1 区域水文地质概况

湖南省地下水资源丰富，天然补给资源量约460亿方/年，主要分布在湘西北、湘中南的碳酸盐岩地区。地下水的赋存条件及分布规律与气象水文、地貌、地层岩性及区域构造等因素最有影响[1]。

全省雨量丰沛且集中，1984-2018年多年平均降水量为1400mm，春夏两季的降水量占全年的70%以上，特别是四-六月梅雨季节的降水量占全年的50%～60%，这为地下水提供了重要的补给来源。

省内水系发育，河网密布。约有5000多条河流汇入湘、资、沅、澧“四水”流域，注入洞庭湖。河流切割途经的不同的含水层（组），促进了地表水与地下水更新交替。河流多年平均径流量为1685亿m3，充足的保证了地下水资源。

全省地貌轮廓总体呈“马蹄状”。东、西、南三面主要为侵蚀山地，高程多在1000m左右。高峻地形不利于地下水的富集和储存，但为地下水流动提供了重要的动力来源；中部丘陵宽缓，高程为200m～500m；北部洞庭平原地势低平，高程多在50m以下。全省的地势特征决定了地表、地下水是由东、西南、山区向东北洞庭湖方向流动的。

岩石是含水岩组组成基础，并决定了地下水类型。湘西北和湘中、南分别分布早古生界和晚古生界地层，岩性主要为灰岩、白云岩等碳酸盐岩类，蕴藏丰富的岩溶水；湘西武陵-雪峰山、湘东北连云山、湘东幕阜山区，主要分布前寒武系地层，岩性以浅变质砂岩、板岩为主，多贮存裂隙地下水，水量较弱；洞庭湖地区和“四水”河谷地带主要为第四系松散堆积物，蕴藏孔隙水。

湖南经历了武陵-喜山的多期次构造运动，形成了数十条以NE或NNE向为主的深大断裂（带）构造行迹。其不仅是构造单元的重要分界线，还对区域水文地质条件具有明显的控制作用，能够切穿地壳并有可能深穿到地幔，使两盘含水层与隔水层空间关系不同[2，3]。

同时，深大断裂（带）附近区域，岩石（体）破碎，构造裂隙发育，这有利于地下水的富集与循环。据统计：省内（热）泉有291处受构造控制，占已发现总数（417处）的70%左右，泉水规律性的沿NE、NNE向断裂呈线状或带状分布[4]。

2 湖南省水文地质单元划分

2.1 水文地质单元划分原则

在本文中，水文地质单元指具有同一的地层演化史、构造演化史和水化学演化史的区域。如果地质作用为褶皱，区域内含水层系统是连续分布的，其补径排清晰；但如果地质构造为断层，尤其是深大断层，其切过地区两盘的同一含水层（组）错开，含水层系统在此已经结束，两侧地区的水动力场会完全不同，就要将其划分为不同的水文地质单元。

本次水文地质单元划分原则归纳为：

（1）所划分的水文地质单元要基本处于同一构造单元内，具有统一的构造演化史，从而保证同一水文地质单元内的地层沉积在时间和空间上是连续的；

（2）具有相对独立和完整的地下水循环演化体系，同一单元内要具有统一的补给、径流、排泄条件，具有统一的渗流场和化学场。

2.2 水文地质单元划分依据

本次湖南省水文地质单元划分的边界依据为深大断裂（带）、地层岩性及地表分水岭。

2.2.1 地层展布为单元划分构建了基本骨架

根据前述地层分布特征，可判断出全省构造骨架主要是以雪峰山脉为核部的复式背斜，其的西北一翼分布以武陵山脉为核部的次级背斜，该次级背斜总体走向为NE向，主要沉积早古生界地层与中生界地层；东南一翼处于罗霄山脉与雪峰山脉之间，主要沉积晚古生界地层，中部衡阳地区覆盖中生界地层，形成以衡阳盆地为核部的次级向斜。整体显示出由西南向东北方向倾伏，这为全省水文地质单元的划分构建了基本骨架。

洞庭湖盆地为第四系松散岩类孔隙含水层系统，具有独立的水动力场和水化学场。因此可以以第四系地层界线作为边界，将第四系松散堆积物作为单独的水文地质单元。

2.2.2 深大断裂（带）是单元划分的重要边界

深大断裂控制断裂带及其两盘含水层的水动力条件，使两盘地区的水位、水量、水化学动态变化特征等都不同。以F10桂东—汝城深大断裂附近区域为例，断裂附近区域的地下水主要以罗霄山脉为地下分水岭，分别向NW与SE方向流动。但深大断裂错断了两盘含水层组，使该地区水动力条件发生很大变化。

在深大断裂附近，地下水流可以沿断裂破碎带向上排泄，以（热）泉的形式出露地表。

考虑不同深大断裂（带）性质，本次水文地质单元划分以慈利-保靖、溆浦-靖州、公田-灰汤-新宁、连云山-衡阳-零陵、茶陵-郴州、桂东-汝城6条深大断裂作为单元边界。

2.2.3 地表分水岭为地下水流动提供动力来源

不同的流域之间常以高大山脉形成地表分水岭，如沅江与资水之间以雪峰山脉为界。这些高海拔山脉为区域地下水流动提供了动力来源。为了充分突出水流系统的特征，以地表分水岭作为次级水文地质单元边界。

2.3 水文地质单元划分结果

通过以上所述划分依据，确定了水文地质单元具体边界，最终对湖南省水文地质单元进行二级划分，其中一级水文地质单元8个，以Ⅰ～Ⅷ序号表示之；二级水文地质单元17个，以Ⅰ-1～Ⅷ-2序号表示之。划分结果见图2。

图2 湖南省水文地质单元划分

3 结论

（1）本次将全省共划分为8个一级水文地质单元，17个二级单元。与以往水文地质分区之间既可以协调又可以共存，按照流域系统与地质结构相结合的方式来划分水文地质单元应该更符合水文地质条件。

（2）确定了省内各单元总体地下水流向，对于下一阶段工作，应加强各个水文地质单元内的补、径、排关系的分析，建立起各含水层系统补、径、排分析框架，为后续相关工作提供指导。