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南阳地区水文地质特征研究.rar

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    南阳 地区 水文地质 特征 研究
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    编号:09009110213南阳师范学院 2013 届毕业生毕业论文(设计)题 目: 南阳地区水文地质特征研究完 成 人: 王喜花班 级: 2009-02学 制: 4 年专 业: 地理科学指导教师: 罗 勇完成日期: 2013-04-15目 录摘要 ...........................................................(1)0 引言 .........................................................(1)1 水资源概况 ..................................................(2)1.1 总概况 ..................................................(2)1.1.1 地下水资源量 .......................................(3)1.1.2 地下水分类 .........................................(3)1.1.3 地表水资源量 .......................................(6)1.2 水质 ....................................................(6)1.2.1 水化学特征 .........................................(6)1.2.2 地下水水质评价 .....................................(6)1.2.3 水功能区水质评价 ...................................(7)1.2.4 河流水质评价 ......................................(7)2 影响地下水分布的因素 .......................................(8)2.1 降水量与蒸发量 ..........................................(8)2.2 水文地质概况 ............................................(8)2.2.1 东部平原含水组 .....................................(8)2.2.2 西部垄岗含水层 .....................................(9)3 地下水开发利用现状及存在的问题 ...........................(9)3.1 地下水开采现状 ..........................................(9)3.2 地下水开采存在的问题 ...................................(10)3.2.1 地下水严重开采 ....................................(10)3.2.2 水资源浪费严重 ....................................(10)3.2.3 地表水污染地下水 ..................................(10)3.2.4 水资源缺乏统一规划,开采井布局和水资源管理的不合理 (10)4 地下水资源开发利用的对策 .................................(11)5 结论 ........................................................(11)参考文献 .....................................................(12)Abstract ......................................................(12)第 1 页(共 12 页)南阳地区水文地质特征研究作 者:王喜花指导教师:罗 勇摘要:研究南阳地区水文地质特征有重要的理论和实践意义。本文通过系统分析南阳地区地下水的分布、含水层再结合前人大量地质和科研工作的多项成果资料,探究了南阳地区地下水富集规律,得出了南阳地区水资源总特征、地下水类型、水质状况以及影响地下水分布的因素。根据目前地下水开采利用的现状和存在问题,提出了相关的对策。关键词:水文地质特征;地下水类型;分布;南阳0 引言南阳盆地位于秦岭以南,气候分布带上属于温带大陆性季风气候向亚热带过度的特点,降水量多集中在 6~9 月份,雨热同期。但是年内将水分配不均,常形成本区的旱涝灾害。多年平均降水量为799.6mm,年平均蒸发量为 1449.2mm。全市大小河流共有 20 多条,其中白河是流经南阳城区的最大天然水系,河水常年补给地下水。现有小型水库 56 座,水库总容量 25.53 多亿立方米。该市水系分属长江、淮河、和黄河。长江水系汉江流域面积23764 平方千米,占全市面积的 89%;淮河水系流域面积 2805 平方千米,占全市面积的 11%;黄河水系流域面积仅 24 平方千米。多年平均降水量 830mm,是河南省降水较为丰沛的地区之一。流域面积在 100km2 以上的河道 78 条,其中流域面积 5000 平方千米以上的河道有 3 条;流域面积在 1000~5000 平方千米的河道有 9 条;100~1000 平方千米的河道有 66 条。水资源的开发和利用对南阳地区工农业发展至关重要,研究南阳地区水资源分布及特征有重要的理论和实践意义。第 2 页(共 12 页)目前,有关南阳地区的地下水资源状况特征,如对南阳市水资源现状与可持续发展对策 [3]的探讨,进一步探讨了南阳市地下水资源的开发现状 [2],进一步制定了其有关的可持续对策。但从目前研究成果来看,对南阳地区地下水资源分布与类型特征的系统研究较少,对水文地质和地层含水组的研究不足,只是仅局限在某些水文地质构造单元,同时还存在水资源勘查的手段比较单一、水资源管理不合理的问题。1 水资源概况1.1 总概况从分析计算成果看,南阳市多年平均径流量为 67.16 亿立方米,浅层地下水资源量多年平均为 26.84 亿立方米,扣除重复计算量,南阳市多年平均水资源总量为 70.35 亿立方米。不同保证率(P=5%,P=75%,P=95% )的水资源总量分别为 65.9、46.1、27.6 亿m3。人均占有水量 803 立方米/人,为全省人均占有水量 460 立方米/人的 1.75 倍;顷均水量为 7245 立方米/hm 2,为全省顷均水量 4635立方米/hm 2 的 1.58 倍。就全省而论,属偏丰地区,但与全国相比,顷均、人均占有水资源量仅为全国均值的 31%和 33%,远远低于全国平均水平。南阳市地表水可利用量计算采用倒算法。河道内最小生态环境和其他用水,采用多年平均天然径流百分数法估算。通过对南阳市河流径流特性分析并结合代表站典型年的分析估算,河道内最小生态环境用量按多年平均天然年径流量的 15%估算。采用长系列天然径流量资料,逐年估算汛期难于控制的下泄洪水量,计算多年平均汛期不可能被利用的洪水量。通过估算,全市多年平均地表水可利用量 19.03 亿立方米,占多年平均天然径流量 61.69 亿立方米的 30.9%。全市平原区浅层地下水可利用量(可开采量),采用可开采系数法进行计算。经过分析计算全市平原区地下水可开采量为 7.22 亿立方米,平均可开采系数 0.764,可开采模数为 10.9 万立方米/平方千米。第 3 页(共 12 页)全市水资源可利用量的估算采用地表水资源可利用量加上降水入渗补给量与河川基流量之差的可开采部分。经评价全市水资源可利用总量为 24.23 亿立方米,可利用模数为 9.1 万立方米/平方千米,可利用率为 35.4%。其中丹江口以上区 4.05 亿立方米、可利用模数为 7.0 万立方米/平方千米,可利用率为 27.7%;唐白河区 18.11 亿立方米,可利用模数为 10.40 万立方米/平方千米,可利用率为41.2%。1.1.1 地下水资源量全市平原区地下水资源量为 9.10 亿立方米/a。其中降水入渗补给量为 8.04 亿 m3/年;地表水体补给量为 0.51 亿立方米/年;山前侧渗补给量为 0.55 亿立方米/年。山丘区地下水资源量为 16.55 亿立方米/ 年。其中河川基流量为 14.64 亿立方米/年,开采净耗量为 1.37 亿立方米/年,山前侧深量为 0.55 亿立方米/年。全市地下水资源量为24.94 亿立方米/年,其中山丘区 16.55 亿立方米/ 年,平原区 9.10 亿立方米/年,山丘区与平原之间地下水的重复计算量 0.71 亿立方米/年。1.1.2 地下水分类全市地下水资源丰富,浅层地下水总量可达 19.29 亿立方米,其中可采量可达 7.75 亿立方米。地下水类型可分为五种:第四系孔隙潜水、新第三系裂隙~ 空隙承压水、老第三系裂隙~空隙弱承压水、山地基岩裂隙~ 岩溶水和地下热水、矿泉水。⑴第四系孔隙潜水分布于唐河、白河、潦河、湍河附近的冲积地层中,埋藏深一般在 3~5 米,局部地段可达 12~15 米。地下水补给以降水为主,其次为地表水渗漏、农田灌溉回渗与深层地下水超流域补给等。地下水排泄方式有地表蒸发、植物蒸腾、人工开采以及地下径流。第四系空隙含水层有全新统、上更新统、中更新统及下更新统四个含水组。全新统含水组包括四个地段:①白河地段分布于南阳县、新野县一带,东西宽 10.6~24.5 公里,厚 12~27 米,岩性为砾石、砂砾石、砂土以及亚砂土;②唐河地段在源潭镇一代宽 5.5 公里,厚 35~38 米,在唐河县城南靖港附近宽 9 公里,厚 35~37 米,上部第 4 页(共 12 页)6~9 米为亚砂土,下部为粗砾石或砂砾石与亚砂土互层;③潦河地段宽 2.2~3 公里,总厚度 20 米左右,上部 7~8 米为亚砂土,下部以砾石层为主;④湍河地段在内乡城北张楼附近宽约 5 公里,在邓州张村至庙沟一带宽 11 公里,厚约 11~21 米,上部 6~9 米为亚砂土,下部为砂砾石层。上更新统含水组分两个地段:①白河地段含水层主要储存于古白河床沉积地层之中,宽 40~60 公里,埋深 12.3~65.3米,厚 34~53 米,岩性为砾石、砂砾石及亚粘土;②湍河地段埋深16~41 米,岩性自上往下为中砂、亚砂、粗砂及砂砾石,呈互层状。中更新统含水组厚度变化较大,一般 6~30 米,局部地段含上层滞水,岩性为黄褐色粘土夹钙质结核。下更新统含水组在平原区埋深 40 米左右,在垄岗区埋深 25~70 米,岩性为泥质半胶结砂砾石。含水层富水性以全新统及上更新统含水组最强,白河、潦河一带单井抽水量 29.17~77.92 吨/时,唐河、湍河一带为 16.21~41.67 吨/时,二者渗透系数在 17.65~34.44 米/日之间,单井抽水影响半径500~1390 米。中更新统含水组富水性很弱,单井抽水量 1.04~3.48吨/ 时,近白河段可达 4.98 吨/时,影响半径 80~150 米,渗透系数0.6~0.91 米 /日。下更新统富水性一般,埋藏深,开采利用难度大。潜水位变化基本与降水量变化一致,呈略带滞后同步关系,一般 9~10 月出现高水位,5~6 月出现低水位,其余月份为平水位。地下水位多年变幅平均值趋向零,仅局部地区因人为因素影响,使地下水平衡破坏特别是南阳市浅层地下水已形成区域下降漏斗,中心水位埋深已超过 10 米。⑵新第三系裂隙~空隙承压水主要分布在南阳盆地边沿地带。承压水补给以山地基岩裂隙水远程侧向地下径流补给为主,排泄方式为越流消耗与人工开采。含水层岩性为砂岩、砂砾岩,自盆地边缘向中部岩石粒度变细,透水性渐差,并具有多套泥岩—砂岩—砂砾岩韵律组合的特点,顶板埋深 50 米一下,厚 200~300 米。含水层富水性差异很大,单位涌水量 1.8~5.4 吨/h . m,承压水位 2~15 米,局部地段超出地面形成自流水,新第三系空隙、裂隙承压水有南阳~社旗和平氏~安棚两个含水组。第 5 页(共 12 页)⑶老第三系裂隙~空隙弱承压水分布于南阳盆地中部、东部及桐柏县吴城盆地内,赋存于第三系新统至始新统的滨湖至深湖相碎屑岩及碳酸盐地层中,埋深 200~2500 米,局部拗陷地带可达 3000 米。含水层被数百米厚的泥岩及油页岩等隔水层所封闭,富水性极差。据桐柏县吴城盆地老第三系上段地层钻孔抽水试验,水位埋深12.29~26.49 米,单位涌水量 0.0003~0.0196 吨/ 小时·米,导水系数0.0069~0.2644m2/d。南阳县金华至唐河县张店及桐柏县安棚一带油田钻孔试油见水单井出水量 0.0417~2.0883 吨/ 小时。老第三系空隙、裂隙弱承压水质为氯化钠型盐质水和碳酸钠、碳酸氢钠碱质水。⑷山地基岩裂隙~岩溶水主要分布于伏牛山及桐柏山区。补给形式为大气降水,排泄途径有泉水及地下径流。裂隙及岩溶水主要赋存于石灰岩、大理岩及片麻岩、风化花岗岩中,由于风化及破碎的深度和程度不一,各岩层含水层厚度及富水性相差悬殊。淅川县荆紫关至内乡县师岗一带古生界石灰岩发育,赋存有丰富的裂隙岩溶水,最大泉水流量约 300 吨/小时。西峡至内乡一带及桐柏山区则以前震旦系多次变质岩裂隙潜水为主,富水性较差,泉水量一般小于1 吨/ 小时,仅在局部大理岩地层中出现裂隙岩溶水。此外,山区较宽大的河流谷地中,如丹江、老鹤河、白河、淮河上游的山间谷地,主要含水岩组为砂、砂砾石,水量丰富,一般单位涌水量 10~50 吨/小时·米。⑸地下热水及矿泉水地下热水主要分布在南召县马市坪、板山坪、窑湾、白土岗乡竹园庄、南河店镇水泉沟、皇路店,内乡县大桥乡灵山头,镇平县柳泉铺,淅川县陶岔汤山,邓州彭桥等地,都曾发现水温 20.5~33度温水泉(井),寻找地下热水资源有前景。皇路店地下热矿水资源区在南阳市北 31 公里南召县皇路店镇,面积 1 平方公里,隐伏于白河南岸二级阶地中,含水层盖层为第四系冲积粉砂质粘土,热矿水储集在其底部砂砾层中,沿南北向宝丰~南阳超壳隐蔽压性断裂与东北向隐伏晋庄~皇路店 ~小龙窝断裂交汇处涌出,井中混合水温 38度,推测深部水温 93 度以上,水中含钠、钙、硫酸根、碳酸根、氯和氟离子等,含偏硅酸达矿泉水标准,还有锰、铝、钒、锌、铬和第 6 页(共 12 页)铜等元素,水质有望成为医疗热碱水,对发展养殖业、农业亦有一定的意义。现已发现独山矿泉水,泉水含偏硅酸 52~58.5 毫克/ 升、锌0.66~1.90 毫克 /升,属含锌偏硅酸重碳酸钙镁型水,并含有锯、澳30 多种有益于人体健康的微量元素,感官指标、污染指标、微生物指标均符合国家标准。矿泉水由大气降水、地表水体渗入地下经过溶滤地下深部独山岩体各种矿物后,通过断层通道由泉、井、矿坑(巷)涌出。1.1.3 地表水资源量全市多年平均地表水资源量是 61.69 亿立方米,折合径流深232.7mm;其呈现山区多于盆地的区域分布特点。桐柏山区地表水资源最丰富,淮河上游王家坝以上南岸区多年平均地表水资源量5.29 亿立方米,折合径流深 391.8mm;唐白河区多年平均地表水资源量 37.54 亿立方米,占全市的 60.8%;丹江口以下区地表水资源量最少。南阳市地表水资源量年际变化大,丰枯非常悬殊。据多年分析,最大的年份可达 186.37 亿立方米,而最小年份仅为 17.44 亿立方米,丰枯倍比为 10.7 倍。1.2 水质1.2.1 水化学特征南阳市地表水矿化度以二、三级为主,属中低矿化度水。市辖淮河流域矿化度为二级的面积占 70.0%;市辖长江流域天然水质好,矿化度为二级的面积占 56.3%,属低矿化度水;矿化度为三级的面积占 43.7%,属中等矿化度水。总硬度分布与矿化度基本一致,总硬度介于 100~300mg/L 之间。其中在 100~150mg/L 之间的软水占31.2%,在 150~300mg/L 的适度硬水占 68.8%。根据阿列金分类法,南阳市地表水均为重碳酸盐类水,水化学类型共划分为 3 种,其中 CⅡCa 型水为主要类型,分布面积最广,约占南阳市水体总面积的 60.2%,CⅠCa 型面积占 14.4%,CⅢCa型占 25.4%。1.2.2 地下水水质评价第 7 页(共 12 页)全市地下水水化学类型主要为 HCO3-型,占评价区面积的97.3%;HCO 3-+SO42-型占评价区面积的 2.7%。矿化度<=1g/L 的监测井占总数的 53.6%,300~450mg/L 的检测井占总数的32.1%,450~550mg/L 的监测井占总数的 14.3%。全市地下水 PH 值绝大部分在 7.0~8.0,占监测井总数的 92.9%。PH 值在 6.5~7.0 的占监测井总数的 7.1%,7.0~7.5 占监测井总数的 82.1%,7.5~8.0 占监测井总数的 10.7%。在全市的 66 眼地下水水质监测井中,Ⅰ类水有 4 眼,占6.1%, Ⅱ类水有 12 眼,占 18.2%;Ⅲ类水有 33 眼,占 50.0%;Ⅳ类水有 11 眼,占 16.7%;Ⅴ类水有 6 眼,占 9.1%,即劣质水井(Ⅳ、Ⅴ类水,下同)共有 17 眼,占全部水质监测井的 25.8%。在全市平原区 9.14 亿立方米地下水中,地下水 I 类水资源量为1.29 亿立方米,占总资源量的 14.6%;地下水 Ⅱ类水资源量为 2.93亿立方米,占总资源量的 32.0%;地下水Ⅲ 类水资源量为 2.48 亿立方米,占总资源量的 27.2%;地下水Ⅳ类水资源量为 1.25 亿立方米,占总资源量的 13.7%;地下水Ⅴ类水资源量为 1.18 亿立方米,占总资源量的 12.9%,即劣质地下水为 2.43 亿立方米,占到总资源量的26.6%。1.2.3 水功能区水质评价南阳市境内长江、淮河两流域 5 条主要河流共划定一级水功能区 42 个,二级水功能区 17 个。一级区划河长为 1572.6km,二级区划河长为 120.4km。水功能区水质监测断面 38 个,评价河长1542.3km。全市 38 个水功能区中,全年达标 27 个,达标率71.1%;评价河长 1542.3km,达标河长 1275.5km,占评价河长的82.7%;汛期合肥汛期分别有 91.2%和 56.8%的功能区达标,达标河长分别占评价河长的 98.3%和 76.4%。评价结果显示全市水功能区水质现状与功能区水质目标要求存在一定的差距。1.2.4 河流水质评价白河、唐河、湍河 3 条河流污染物氨氮、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、总磷沿城从保护区、保留区进入开发利用区呈逐渐上升态势,表明开发利用区工矿企业、人口相对集中,大量的污废水
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