水文地质条件的影响

2025-03-28 07:14:48

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研究区处于黄河冲积平原，全区均为第四纪松散地层堆积，地下水就赋存在这些厚度巨大而分布广泛的地层孔隙中，松散岩类中地下水的赋存条件，主要取决于含水层分布范围的大小、厚度、颗粒的粗细和结构的致密程度。一般来讲，含水层分布面积广、厚度大、颗粒粗、结构疏松，赋存条件就好，反之就差。本区各时代含水层从上到下，时代由新到老重叠覆盖，孔隙率也由新到老逐渐变小，这是因为时代新的压密程度较低，较松散，时代老埋藏深，压密程度高，故地下水赋存条件由新到老逐渐变差。

黄河冲积平原浅层水由于古黄河多次改道古河道分布面积广大，砂层颗粒粗，厚度大，结构松散，孔隙大，这对地下水的赋存与分布是极为有利的条件。西部条形岗地浅层水由于含水砂层颗粒细，厚度小，或者无砂层，地下水赋存条件较差。

深层地下水在不同地区、不同深度都埋藏有较厚的中粗砂、中细砂含水层，给地下水的存在和富集形成了较大的空间，地下水缺少储存的空间，而在300m深度以下有厚层的中粗砂含水砾石，其赋存条件较好。

研究区含水层的岩性、地下水的埋藏深度以及地下水的补径排对氟的迁移富集起很重要的作用，以下将分别进行阐述。

（一）含水层岩性的影响

研究区含水层岩性决定含水层的透水能力，而含水层的透水性好坏往往又决定地下水交替的快慢。如果含水层的透水性好，包气带的淋洗水进入含水层后，可及时被带走，有利于土壤的脱盐；另外由于径流条件好，地下水交替积极，潜水的矿化度往往也相对较低。反之，如果含水层的透水性差，来自包气带的淋洗水难以排走，导致土壤向积盐方向发展，造成土壤的盐渍化。例如，在一些干旱、半干旱地区，虽然潜水埋藏深度小于支持毛细带的最大上升高度，但潜水含水层（砂砾石层）透水性极佳，往往见不到盐分聚集现象。

另外，含水层由粒径较细的颗粒（如黏性土）组成时，这些细颗粒的物质可以吸附周围环境中的氟，使含水层中氟的背景值变大，这时在一定的水化学条件下进入地下水中的氟也会相应地增多，容易出现高氟地下水。

在研究区北部、东部以及南部的大部分地区为黄河冲积平原、古河道主流带地区，含水层上游以含砾石、中粗砂为主，下游以中细砂为主，为黄河古河道河床相堆积。含水砂层顶板埋深上游10m左右，下游可达20m。覆盖层岩性为亚砂土夹亚黏土，局部为粉砂，与下层含水层构成上细、下粗的“二元结构”。在古河道主流相和泛流相沉积中易形成这种典型的二元结构，为黄河冲积平原分布面积最大的含水层类型。上部为亚砂土、亚黏土等组成的弱含水层，下部为稳定的含水砂层。主流相含水砂层，以细砂、中细砂、中粗砂为主，厚度一般为10～35m，以HCO₃-Ca，HCO₃-Ca·Mg，HCO₃-Na·Mg，HCO₃-Mg·Na型水为主，氟含量一般小于1mg/L。

中牟县芦岗、大马寨，开封县榆园、三里寨、半坡店，杞县城南—裴庄店，通许县城南—太康县杨庙，扶沟县吕潭—太康县、鄢陵板桥、县城—马栏，尉氏县朱曲及临近条形岗地的黄河冲积平原的边缘地带，属于泛流带和泛流边缘带沉积。含水层颗粒细，厚度比较薄，地下水径流条件较差，因而水质也比主流带差，易形成高氟地下水，水化学类型为HCO₃-Na·Mg型水，HCO₃·Cl-Na·Mg·Ca型水，HCO₃·SO₄·Cl-Na·Mg型水，局部地区为SO₄·Cl-Na·Mg型水，矿化度较高，一般为1～3g/L的微咸水。

（二）地下水埋藏深度的影响

地下水的埋藏深度影响潜水蒸发能力的大小，当地下水位埋深不大时，潜水的蒸发作用强烈，容易引起毛细上升，深层的地下水进入浅层，而潜水又被大量蒸发而浓缩，从而使氟离子含量升高。

地下水埋藏深度对高氟富集的影响在前文中已有阐述，在此不再进行赘述。

（三）地下水补径排的影响

1.地下水的补给

研究区地下水的补给分为垂直补给和水平补给两种，而以垂直补给为主。垂直补给以大气降水为主，其次为河流、渠系及灌溉回渗补给。大气降水的补给与降水量大小、降水强度、包气带岩性、土壤含水量、地形条件、地下水位埋深及植物等因素有关。这些因素不同程度地影响降水入渗补给量的大小，但在一般情况下，降水入渗补给量随降水量的增加而增大，随地下水位埋深增大而减少，包气带岩性越粗、地形越平坦、地下水径流越迟缓、土壤含水量越少、植被越密集则补给量越大，反之则越小。

本区广大平原区地形平坦，地表径流迟缓，岩性以亚砂土为主，地下水位埋深为3～4m，部分为1～2m，少数为4～6m，这对降水补给十分有利。尉氏县西部条形岗地，起伏较大，地表径流较好，降水补给条件稍差。

本研究区的地下水主要补给来源为大气降水，其次在雨季部分河流补给地下水，旱季则排泄地下水。地下水位埋深较浅，对降水补给十分有利。随着降水入渗，包气带中的含氟组分在溶滤作用下随之迁移到地下水中。

2.地下水的径流

地下水水平径流条件较好，有利于氟的迁移扩散，水氟含量较低；水平径流滞缓，则为氟的累积富集提供了有利条件。

研究区内的条形岗地，包括尉氏县西部岗地以及召陵岗地带，由于地形起伏大，地下水径流条件好，不利于氟的富集，故形成矿化度低的淡水；而东部广阔的黄河冲积平原，地形平缓，地下水径流缓慢，尤其是岗间的带状洼地、槽形洼地、碟形洼地等微地形、地貌，地下水流动滞缓，又属于地下水的排泄汇聚点，故易形成高氟地下水。

浅层地下水径流受地形、补给来源和含水层岩性的控制，研究区西部岗地（主要分布在中牟县黄店和尉氏县大桥以西）地形起伏较大，水力坡度也较大，自西向东、东北、东南呈放射状缓慢向下游流动，水力坡度为1/200～1/1000，地下水的径流相对较强，有利于氟的迁移。其他冲积平原地形平坦，地下水水力坡度上游为1/2000、下游为1/4000～1/6000，顺地面坡降由西北向东南流动，地下水的流动相当滞缓，容易造成氟的富集。

在平原区内，受微地貌和古地形的影响，往往形成局部的高氟和低氟地下水区。例如，在黄泛平原区，古河道分布较广，径流条件较好，形成局部的高渗透性透镜体，氟在地下水中的含量就比较低。而在径流条件差的闭塞低洼区，经过长期的水-岩作用，矿化度较高，促使氟向该处集中。

3.地下水的排泄

蒸发是研究区地下水排泄的主要形式，由于包气带岩性和地下水埋深均不同，其蒸发强度也不相同。我国蒸降比为1的地带可以大致看作高低氟地下水的分界区，蒸降比越大，水氟的浓缩特征越明显，这种浓缩特征在以松散均质沉积物构成的平原区尤为显著。在地下水位埋深为1～2m的地区，蒸发量最大，地下水位埋深在4m以下的地区蒸发量微小。研究区蒸降比达到2，地下水位埋深一般2～4m，部分地区1～2m和4～6m，地表岩性尤以亚砂土为主，毛细管作用强烈，蒸发量大，十分有利于氟的浓缩富集。

综合各方面因素可以得出：地下水补径排条件不同，对氟富集的影响不同。可归结为：补排类型为入渗-蒸发型的地区，有利于氟的浓缩富集，常为高氟地下水分布区。该地区主要分布在水位埋深小于2m的地区，面积较小，以降水入渗补给为主，其次为河渠水与灌溉水的补给；地下水水平径流滞缓，或岗间洼地地带的地下水汇聚点。开采水平极低，蒸发是地下水的主要排泄方式，地下水位埋深浅、含水层岩性细，有利于地下水的蒸发，易形成高氟地下水。反之，则不易形成高氟地下水。

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