范小军，汪 力，李 超，杨筱寒，谭昌军，杨 怡

(湖北省地质局 第七地质大队，湖北 宜昌 443100)

宜昌市主城区一带浅层地下水，是城区建设与地下空间开发的影响因素之一。1988年湖北省水文地质工程地质大队利用原有资料编制了1∶5万宜昌市水文地质图及说明书，重点评价了宜昌市域范围地下水类型及富水程度。2019年湖北省地质局第七地质大队编制了宜昌市资源环境承载能力调查评价——工程地质与水文地质钻探总结报告，工作范围为宜昌市主城区，东至伍家岗区柏临河，西至点军区桥边镇，南至点军区艾家村，北至夷陵区蔡家河村，施工水文地质钻孔7个，工程地质钻孔43个，孔深30～150 m(钻孔分布参见图1)。本文主要依据上述钻孔水文地质资料 ，对宜昌市主城区浅层地下水形成的自然条件，区内地下水的类型、分布、水位以及渗透性与富水性特征进行系统地论述。

1 地下水形成的自然条件

1.1 地形地貌

宜昌主城区位于大巴山东部余脉—江汉平原的过渡地带，自北西向南东地势渐缓。主城区一带主要为岗状低丘地貌，地面标高一般50～150 m。

1.2 气象水文

宜昌市属亚热带大陆性季风气候，气候温和适宜，四季分明。多年平均气温16.9 ℃，夏季平均气温27.7～28.9 ℃，极端最高气温43.9 ℃，冬季平均气温3.4～6.5 ℃，极端最低气温零下8～9 ℃。日照强烈，多年平均日照1 723.2 h。主导风向为东南风。区内雨量充沛，多年平均降雨量1 158.9 mm，多集中于6、7、8三个月份。多年平均蒸发量1 271 mm，略高于降水量，其中42%的蒸发集中于夏季。潮湿系数0.91，多年平均绝对湿度16.5 mb，多年平均相对湿度77%。

长江是区内最大地表水流，宜昌江段多年平均径流量为4 551亿m3，多年平均水位标高44.23 m，多年平均汛期水位标高47.22 m，最低水位标高38.87 m。主城区左岸支流有黄柏河、临江溪，右岸支流有卷桥河。

1.3 地层

宜昌主城区位处黄陵断穹南东翼的单斜凹陷盆地内，区内地层总体倾向南东，倾角5°～15°。自北西向南东分布地层依次为奥陶系灰岩、白垩系砂岩夹泥岩与砾岩(参见图1)。白垩系地层与奥陶系地层呈不整合接触。奥陶系地层分布于主城区北西缘，白垩系地层广泛分布于主城区。第四系松散堆积物盖层主要分布于长江及其支流两岸。

2 各类型地下水的分布与补径排特征

根据宜昌主城区浅部分布的各地层岩性与地下水的含水空隙状态，地下水类型总体上可分为4类(参见图1)，即松散砂卵石孔隙水、碎屑岩裂隙水、砾岩裂隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水。各类型地下水分布、补径排特征分述如下。

图1 宜昌市主城区浅层水文地质简图Fig.1 Shallow hydrogeological map of Yichang City1.全新世冲积物；2.更新世冲积物；3.白垩系罗镜滩组；4.白垩系五龙组；5.白垩系石门组；6.奥陶系南津关组；7.地质界线；8.正常岩层产状；9.钻孔编号/水位标高(m);10.平水期水位标高等值线；11.第四系砂卵石孔隙含水层；12.白垩系五龙组砂岩夹泥岩裂隙含水层；13.白垩系罗镜滩组、石门组砾岩裂隙含水层；14.奥陶系南津关组灰岩裂隙岩溶含水层；15.工程地质钻孔；16.工程地质钻孔兼监测孔；17.水文地质钻孔兼监测孔。

(1) 松散砂卵石孔隙水：主要赋存于长江及其支流一级阶地第四系冲洪积砂卵石中。该类型地下水主要接受大气降水及碎屑岩地下水的补给，洪汛季节则也接受长江及其主要支流地表水的补给。地下水主要排泄于长江及其主要支流。

(2) 碎屑岩裂隙水：主要赋存于宜昌单斜凹陷盆地低丘区的白垩系五龙组砂岩夹泥岩中，在宜昌主城区广泛分布。该类型地下水主要接受大气降水和地表水的补给，在与碳酸盐岩的含水岩组交界地带，也接受碳酸盐岩裂隙岩溶水的侧向补给，补给量取决于裂隙发育程度。地下水主要以下降泉的形式就近排泄于地表及直接排泄于河流，局部也可见到上升泉形式排泄，地势较高地区常以层面渗水排泄为主。

由于受到裂隙发育不均一且连贯性差的控制，地下水径流途径短，具有地表、地下水多次循环互相补给的特点。由于含水岩组的展布受到宜昌单斜凹陷盆地的控制，其含水岩组的岩性颗粒由凹陷盆地边缘向中心由粗变细，因此，地下水交替条件也由盆地边缘向中心由好变差。根据盆地边缘地下水矿化度及二氧化碳含量均低于盆地中心、长江北岸均高于南岸，说明盆地边缘和长江南岸地下水交替条件略好于盆地中心和长江北岸。

(3) 砾岩裂隙水:主要赋存于宜昌单斜凹陷盆地边缘丘陵区的白垩系石门组砾岩中。地下水主要接受大气降水和地表水的补给。在与碳酸盐岩含水层交界附近，也接受岩溶水的侧向补给；隐伏地带也接受碎屑岩裂隙含水层地下水的补给。地下水多以下降泉的形式排泄于地表或直接排泄于河流。在倾伏地带，也以上升泉的形式排泄。在与碎屑岩裂隙含水层交界地带，也侧向补给碎屑岩裂隙水。

(4) 碳酸盐岩裂隙岩溶水:主要赋存于黄陵断穹南西缘低山区的奥陶系南津关组灰岩中，分布于宜昌市主城北西山区。大气降水除直接渗入补给地下水外，还集中成地表水体，通过落水洞、岩溶裂隙大流量地注入地下；长江主要支流在汛期也短时间局部补给地下水；西北部高地裸露的碳酸盐岩裂隙岩溶水侧向补给本区地下水。地下水的排泄方式，在包气带常以下降泉形式排泄于地表；在季节变动带则以直接向地表河流排泄为主，枯水季节也以泉水形式排泄。

地下水的运移主要受地形、岩溶、构造及地层产状的控制，地下水垂直、水平循环强烈。潜水在包气带内，主要是顺裂隙、层面或岩溶管道运移；在季节变动带和水平循环带内，主要受构造的控制，一般在向斜、背斜构造带以平行构造线方向运移为主；承压水的运移，主要受上下隔水层产状的控制。地下水总体流向为由北西向东南，长江两岸附近以流向长江为主。

3 地下水位动态特征

根据宜昌市主城区资源环境承载能力调查评价——工程地质与水文地质钻孔平水期终孔静水位测量结果，宜昌市主城区浅层各类型地下水平水期钻孔水位埋深与标高见表1-表4，动态监测钻孔平水期与丰水期水位及差值见表5，平水期钻孔地下水水位等值线参见图1。

表1 松散砂卵石孔隙水钻孔静水位埋深与标高一览表(2019年11月)(单位：m)Table 1 List of buried depth and elevation of static water level in loose sand pebble pore water drilling

表2 碎屑岩裂隙水钻孔静水位埋深与标高一览表(2019年11月)(单位:m)Table 2 List of buried depth and elevation of static water level of fractured water drilling in clastic rock

表3 砾岩裂隙水钻孔静水位埋深与标高一览表(2019年11月)(单位:m)Table 3 List of buried depth and elevation of static water level of conglomerate fissure water drilling

表4 碳酸盐岩裂隙岩溶水钻孔静水位埋深与标高一览表(2019年11月)(单位：m)Table 4 List of buried depth and elevation of borehole static water level in carbonate fissure karst water

表5 动态监测钻孔平水期(2019年11月)与丰水期(2020年7月)水位对比一览表(单位：m)Table 5 Comparison of water level of dynamic monitoring boreholes in normal water period (November 2019) and wet water period (July 2020)

全区地下水位埋深0.50～29.86 m，平均埋深5.63 m；地下水位标高39.00～120.00 m，平均标高72.93 m。地下水水力梯度一般0.16～0.004，平行长江方向、地势低平地段地下水水力梯度较小，垂直长江方向、地势起伏较大地段地下水水力梯度较大。

区内浅层地下水的承压性以潜水为主，在碳酸盐岩裂隙岩溶含水层上分布有碎屑岩或砾岩，当松散砂卵石孔隙含水层上部分布有粘性土层时，被掩盖的含水层则以承压水为主。

地下水位在丰水期较平水期升高0.50～8.25 m，水位变化主要受季节性大气降水影响，丰水期水位上升，枯水期水位下降。各类型地下水钻孔揭露水位及变化分述如下。

(1) 松散砂卵石孔隙水：揭露钻孔19个(见表1)。地下水位埋深0.82～16.35 m，平均埋深5.47 m；水位标高39.00～91.30 m，平均标高67.16 m。动态监测钻孔5个，丰水期水位较平水期水位升高0.72～8.25 m(参见表5)。地下水水位变化主要受地表水位的控制，例如位于长江一级堆积阶地的ZK29孔，丰水期水位埋深8.10 m，平水期水位埋深16.35 m，水位变幅8.25 m，水位变化基本上与长江水位同步。

(2) 碎屑岩裂隙水：揭露钻孔27个(参见表2)。地下水位埋深1.10～24.10 m，平均埋深5.34 m；水位标高43.90～116.30 m，平均标高74.62 m。动态监测钻孔1个，丰水期水位较平水期水位升高2.14 m。

(3) 砾岩裂隙水：揭露钻孔2个(参见表3)。地下水位埋深0.50～2.70 m，水位标高43.90～116.30 m。动态监测钻孔2个，丰水期水位较平水期水位升高0.50～0.54 m。

(4) 碳酸盐岩裂隙岩溶水：揭露钻孔2个(参见表4)。地下水位埋深0.63～29.86 m，水位标高76.14～76.37 m。动态监测钻孔1个，丰水期水位较平水期水位升高5.74 m。

4 地下水含水层的渗透性与富水性

根据宜昌市资源环境承载能力调查评价——工程地质与水文地质钻孔稳定流抽水试验成果，显示出宜昌市浅层各类型地下水含水层单位涌水量与渗透系数，分别见表6-表9。

表6 松散砂卵石孔隙含水层单位涌水量与渗透系数结果表Table 6 Results of unit water inflow and permeability coefficient of unconsolidated sandy pebble porous aquifer

表7 白垩系五龙组砂岩夹泥岩裂隙含水层单位涌水量与渗透系数结果表Table 7 Results of unit water inflow and permeability coefficient of Cretaceous Wulong formation sandstone with mudstone fracture aquifer

表8 白垩系石门组砾岩裂隙含水层单位涌水量与渗透系数结果表Table 8 Unit water inflow and permeability coefficient of conglomerate fractured aquifer in Shimen formation of Cretaceous

表9 奥陶系南津关组灰岩裂隙岩溶含水层单位涌水量与渗透系数结果表Table 9 Unit water inflow and permeability coefficient of Ordovician Nanjinguan limestone fissure karst aquifer

松散砂卵石孔隙含水层单位涌水量0.015 8～0.841 9 L/s·m，渗透系数0.198 3～24.76 m/d，富水性弱—中等。

白垩系五龙组砂岩夹泥岩裂隙含水层单位涌水量0.000 053～0.083 5 L/s·m，渗透系数0.000 4～3.123 m/d，富水性极弱—弱。

白垩系石门组砾岩裂隙含水层单位涌水量0.000 554～0.004 7 L/s·m，渗透系数0.000 8～0.06 m/d，富水性极弱。

奥陶系南津关组灰岩裂隙岩溶含水层单位涌水量0.052～0.183 L/s·m，渗透系数0.10～0.41 m/d，富水性弱—中等。

各含水层的富水程度主要取决于岩土体中孔隙、裂隙的发育程度，区内各含水层的富水性均匀性差。白垩系五龙组砂岩夹泥岩裂隙含水层、石门组砾岩裂隙含水层渗透性与富水性极差，可视为相对隔水层。

5 地下水的化学特征

地下水的化学特征受岩性及地下水循环交替条件的控制。区内雨量充沛，浅层地下水循环强烈，地下水多为重碳酸型。

碳酸盐岩裂隙岩溶水含水介质岩性较为单一，地下水化学类型多为重碳酸钙镁型或重碳酸钠型。该类型地下水绝大部分以硬水为主，pH值多在7.0～7.8，总矿化度多在0.4 g/L左右，总硬度多在17～20°DH。具有化学类型单一、低矿化度、高硬度的化学特征。

碎屑岩孔隙裂隙水、砾岩裂隙水地下水化学类型多为重碳酸钙型。pH值多在6.8～8.0，总矿化度大多在0.25～0.5，硬度较高，多在17～20°DH，以硬水为主。

松散砂卵石孔隙水地下水化学类型多为重碳酸钙镁型。pH值多为6.8～7.5，总矿化度在0.66～1.3 g/L，局部较高，为2.8 g/L，总硬度较高，多在13～25°DH，局部高达44°DH。绝大部分地下水的铁离子均超出中国人畜饮用水铁离子含量的标准。

从整个区域来看，由北西至南东地下水化学类型由复杂到单一，总矿化度、总硬度由低变高，地下水由软水到硬水，松散砂卵石孔隙水局部出现微咸水。

6 结语

宜昌市主城区浅层赋存的松散砂卵石孔隙水、碎屑岩裂隙水、砾岩裂隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水，以潜水为主，局部弱承压。地下水位埋深0.50～29.86 m，平均埋深5.63 m。地下水位标高39.00～120.00 m，平均标高72.93 m。地下水水力梯度一般0.16～0.004，平行长江方向、地势低平地段的地下水水力梯度较小，垂直长江方向、地势起伏较大地段的地下水水力梯度较大。地下水位在丰水期较平水期升高0.50～8.25 m，水位变化主要受季节性大气降水影响，丰水期水位上升，枯水期水位下降。松散砂卵石孔隙含水层与奥陶系南津关组灰岩裂隙岩溶含水层富水性弱—中等，白垩系五龙组砂岩夹泥岩裂隙含水层与石门组砾岩裂隙含水层富水性弱，可视为相对隔水层。区内雨量充沛，浅层地下水循环强烈，地下水多为重碳酸型。

本文总结论述的宜昌市主城区浅层地下水赋存特征，主要依据2019年度宜昌市资源环境承载能力调查评价——工程地质[1]与水文地质钻探[2]资料，其中地下水的化学特征参考了《宜昌市水文地质图说明书》(1∶5万)[3]。宜昌市资源环境承载能力调查评价——工程地质与水文地质钻探工作基本覆盖了宜昌市主城区范围，对区内分布的各类地层均有钻孔控制，系统论述了区内浅层(地表以下30～150 m深度)地下水含水层的水位、渗透性、富水性特征，具有较强的代表性。本文研究成果，可作为宜昌市主城区建设，尤其是地下空间建设的水文地质参考依据。