关于巢湖水文地质特征的研究Word文档格式.docx
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摘要
合肥市是安徽的省会城市,同时也是较严重缺水的城市,随着经济的发展使其与水资源之间的危机矛盾日趋严重。
为了解决居民用水问题,省市联动、统一调配，合肥市将从大别山区引水入库，使其有效的保障了省城大建设和市民生活用水。
虽然水资源匮乏,但境内的大水缸并未完全得到利用,因而出现合肥人抱着巢湖这一大水缸却要向其他区域借水这一困窘。
同时由于经济的发展，越来越多人开始关注由于经济过快发展所带来的环境问题，而巢湖是我国的五大淡水湖之一，又是合肥最重要的水源，可是却日趋严重，由于经济的过快发展越来越多的污水的排入巢湖，使巢湖成了合肥的污水汇集处即作为纳污水体，同时又受下游巢湖闸的阻隔影响，导致其水体交换能力变差，使巢湖污染越来越严重，本文通过巢湖污染对其周边的地下水产生影响和范围做出判断，并对巢湖周边的地质做简单的调查研究。
关键词：
巢湖污染；
地下水；
地质特征
Thestudyofhydrologicalgeologycharacteristicsofchaohulake
Abstract
Hefeiisthecapitalcityofanhuiprovince,isalsoacityofseverewatershortage,alongwiththedevelopmentoftheeconomywithmoreandmoreseriouscrisisofcontradictionbetweenwaterresource.Linkageinordertosolvetheproblemofresidentialwater,provincesandcities,unifieddeployment,hefeiwillbefromDaBieShanOudiversionintotheTreasury,theeffectiveguaranteeoftheprovincialcapitalconstructionandtheresidentslivingwater.Althoughscarcity,butwithintheterritoryofthebigtankhasnotfullygetuse,thusinhefeipeopleholdingthechaohualargetankisborrowedfromotherareasofwatertheembarrassment.
Becauseoftheeconomicdevelopmentatthesametime,moreandmorepeoplebegintopaycloseattentiontotheenvironmentalproblemsbroughtbytheeconomicrapiddevelopment,andchaohulakeisoneofthefivelargestfreshwaterlakeinChina,isthemostimportantwatersourceofhefei,buthasbecomeincreasinglyserious,duetothe?
KeyWords：
Chaohulakepollution;
Groundwater;
Geologicalcharacteristicsof
1引言
1.1研究目的意义
巢湖作为我国五大淡水湖之一，占地面积为800平方千米，水容量约为40亿m3.，由于湖水较浅，又为合肥市工业用水的主要水源，又是接纳合肥及巢湖周边生活污水及工业废水的主要收纳水体，巢湖本与长江相联通，由于80年代末，巢湖闸的建立，使其与长江的交换速率降低，同时受农村面源污染和工业废水的排放影响，使巢湖水体污染日趋严重，但由于巢湖储水量巨大水量充沛，是合肥的重要水源，也是合肥作为水质型缺水的战略储备水源。
因此对巢湖周边的水文地质影响有重要研究意义，特别是巢湖周边的地下水情况以及巢湖周边的地质情况对水体的影响，为巢湖作为合肥战略储备水源做相应的调查和准备。
1.2研究内容
此次论文，通过对论文阅读和资料的分析，以及实习调查，针对巢湖的水文地质特征的研究，从而对巢湖地下水情况，以及周边地质情况作出分析，其中地质情况主要集中在巢湖北部，其原因由于北部多山地质情况明显，水文研究为巢湖周边，即巢湖西部马家山及凤凰山一带，在石炭、二叠、三叠系石灰岩中，发育有岩溶水。
其中以三叠系膏溶角砾岩中水量为最大。
凤凰山、大尖山一带泥盆系五通组石英砂岩中亦储存部分地下水。
以及周边受农村化肥等面源污染，以及生活污水，工业废水等点源污染的污水下渗对巢湖地下水造成污染，还有地质情况所造成的自身污染，迁移情况情况。
1.3研究方法
主要为调查法，通过对资料的阅读，以及实习调研等方式，获取信息，。
而对巢湖水文地质特征的研究。
2研究区域概况
2.1地理位置及社会经济概况
巢湖湖区位于合肥市南15千米，属合肥市内湖。
地理位置为东经117度16分～东经117度51分、北纬30度25分～北纬31度43分之间，属于长江下游的左岸水系，为我国第五大淡水湖。
且巢湖东西长54.5千米，南北宽21千米，湖岸线长170多千米。
水位8米时，面积755平方千米，容积17.17亿立方千米，深度2～5米（水位为水面的海拔高度，水深为水面到水底的高度）。
中庙三面环湖，处于巢湖区域中心。
湖心岛姥山、孤山镶嵌湖区的中、西部。
以中庙—姥山—齐头嘴为界，将巢湖划分为东、西两大湖区，现由合肥市的巢湖市、庐江县、肥东县和肥西县四县环抱。
西半湖区面积约为250平方千米，东半湖区面积约为500平方千米。
2.2地形地貌
巢湖流域地处江淮丘陵地带，其地形地貌初步可以划分为下几类：
中切割低山区、浅切割低山区丘陵区、丘陵岗地区、岗冲地和冲积平原。
同时巢湖流域四周分布有银屏山、冶父山、大别山、防虎山、浮槎山等低山丘陵，并形成东西长、南北窄的不规则形状，地形为西高东低、中间低洼平坦。
使巢湖湖泊形态呈东西两端向北翘起，中间向南突出，成凹子形，状如鸟巢。
且流域地貌呈构造侵蚀地形。
其中巢湖沿岸以冲积平原为主。
海拔高度不高普遍在几米至十几米之间，同时由于流水的侵蚀作用和几天主要的干流河流汇集，使巢湖沿岸大多为冲击平原地形地质形状不明显，因此地质调查稍远于巢湖。
2.3水文气象条件
2.3.1气象气候
巢湖流域属亚热带和暖温带过渡性的副热带季风气候区，气候温和湿润。
年平均温度15-16度，1月平均气温2-3度，7月平均气温28-30度。
极端最高气温39.2度，极端最低气温-20.6度。
无霜期224-252天，大于10度积温4900-5100度。
历年土壤最大冻结深度9-11厘米。
流域内降水量年际变化较大，多年平均降水量为1100毫米，降水在时间分布不均，最大年降水均值为1450毫米，最小年均值为630毫米，丰、枯水年相差2.3。
春季3-5月降水占年降水量的28%，夏季6-8月占年降水量的39%，秋季9-11月占年降水量的21%，冬季12-2月占年降水量的11%。
尤其是每年6、7月份由于副热带太平洋高气压与北方冷空气交锋而形成的梅雨季节，雨量集中，局部地区5-9月降水量占全年降水量的65%，从而形成了较大的地面径流。
降水在流域内空间分布也不均，西部降947.0-1596.5毫米（最大年降水均量），最高降水量2248.8毫米。
夏季暴雨特别多，以1954年为例，30天降水高达629毫米，形成大面积洪涝灾害。
1991年春夏之交又发生历史上罕见的大水灾，盐湖地区灾情十分严重，也导致了部分地区水土流失严重。
流域主导风向，夏季为东南风，冬季为东北风，历年最大风速18m／s，多年平均风速4.1m／s，年大风（≥18m／s）出现日数为20.8天。
多年均湿度77%，最大湿度81%，出现在3月，最小湿度70%，出现在10月。
多年平均气压为1014.0百帕，最高达1044.8百帕。
2.3.2水系
巢湖水系密度较大，纵横交错，有大小河流共33条，呈放射状型直接或间接汇入巢湖。
而这些河流又可以划归为7个相对较小的河流水系，即杭埠河—丰乐河水系、派河水系、南淝河—店埠河水系、柘皋河水系、白石山河水系、裕溪河与兆河水系。
2.4水文地质条件
2.4.1巢湖湖泊水文特征
在1961年东口门建巢湖闸之前，巢湖属于过水性河流型浅水吞吐湖泊，水量吞吐能力较大。
流域形成的径流量多年平均为30.3×
108m3，长江经裕溪河进入巢湖的交换水量多年平均为13.6×
108m3，二者比值为1：
0.45。
1954年洪水期，虽然上游形成的径流量与江水入湖水量分别增至78×
108m3和37×
108m3，但二者之比值仍为l：
0.47。
建闸后，巢湖变为人工控制水量的半封闭性水体，流域形成的径流量多年平均为34．9×
108m3，长江入湖交换水量多年平均仅1．6×
108m3。
交换水量陡然下降88.24％，湖泊换水周期达133d，几乎丧失了原来的自然吞吐能力。
巢湖水量和水位常受河流水情所控制，入湖径流的补给系数（流域面积除以湖泊面积）为12。
地面径流量占入湖水总量的74．55％，而湖面降水面积占14．35％。
流域内各河流水量主要由雨水补给，因年际和年内降水分配不均，产水量波动较大，因而水旱自然灾害时有发生。
巢湖湖流因受闸坝控制，除汛期开闸泄洪时湖水有梯度流（吞吐流）外，非汛期主要是风生流（吹流），流速很小，一般仅0.02～0.10m／s。
2.4.2巢湖流域地质特征
一、地震
巢湖位于郯城一庐江地震带东侧，处于华北地震区长江中下游地震带内，该区地壳相对不稳定，历史上曾发生多次地震。
据史料记载，自1339年至1989年间，影响本地区的地震计有63次。
（其中破坏性地震有1585年巢湖南部发生的5．75级和1654年庐江至枞阳间发生的5.2级地震）。
2005年l1月26日，受九江地震影响，本区西部庐江县也有较明显震感。
根据1／400万《中国地震动参数区划图（GBl8306．2001）》，本区地震动峰值加速度分区绝大部分为0.05g，地震烈度Ⅵ度区；
局部地震动峰值加速度为0．10g，地震烈度Ⅶ度区。
研究区地震动峰值加速度为0.109，相应区域地震基本烈度为7度。
[1]
二、矿产资源
区内主要为沉积作用有关的沉积矿产。
矿产有煤、白云石、化工石灰岩、熔剂石灰岩、水泥石灰岩、耐火粘土、陶用粘土等，其中石灰岩、白云岩的储量均属大型，在安徽省占有重要位置，是华东地区水泥、化工、溶剂、建材原料的重要基地之一。
虽然区内矿产丰富，但煤、铁矿等因其矿层（体）规模小，厚度不大，均无工业价值；
区内主要开采矿种为石灰岩、砂岩、粘土。
石灰岩与白云石矿：
区内石灰岩发育较好，分布很广，主要成矿时代为石炭纪、二叠纪、三叠纪，矿层多、厚度大，是本区主要矿产之一。
根据工业用途不同可分为：
化工原料矿产、冶金辅助原料矿产、水泥原料矿产及建筑石料矿产。
耐火粘土、陶用粘土：
此类粘土矿层位较多，分布较广，主要含矿地层为上泥盆统五通组、下石炭统高骊山组及下二叠统银屏组。
五通组粘土矿：
晚泥盆世五通期是区内较好的粘土矿成矿期，粘土矿层较厚，质量较好，但沿走向稳定性较差。
以巢湖市狮子口粘土矿为例简介如下：
位于巢湖市北部狮子口，俞府大村向斜北翼，出露地层为五通组，地层产状倾向南东，倾角60度左右。
含矿岩系为五通组上段，中薄至薄层状石英砂岩，含铁石英砂岩及粘土、粉砂质粘土岩等，共有九层粘土岩，以粉砂质粘土为主，层位稳定，厚度变化不大，一般l～3m，其中有两层厚度较大，质量较好，为本区主要粘土矿层。
一层为褐黑色粘土岩，厚6.72m，另一层为褐黑色粘土岩、灰白色粘土岩，厚3.56m。
矿石成分主要为高岭石、伊利石，其他少量次要矿物为石英和微量褐铁矿。
含粉砂泥状、泥状结构，块状、薄层状构造。
物理性能耐火度1650℃～1710℃，可塑指数13％～17％。
该类型粘土矿属滨岸、湖泊沼泽相沉积类型。
按化学成分及工艺性能标推划分，可作为：
三级耐火粘土和陶瓷原料，现有当地群众土法开采利用。
高骊山组粘土矿：
由于沉积环境复杂，故仅在曹家山见工业矿体。
曹家山粘土矿位于巢湖市西北曹家山、平顶山向斜北西翼，出露地层有五通组至船山组，地层倒转，倾向320度～330度，倾角50度左右。
含矿岩系为高骊山组粉砂质粘土岩、粘土岩、杂色页岩、泥灰岩等组成，粘上矿物在该组下部。
矿层厚3．32m，不稳定，走向延伸1500m。
矿体由灰黑、灰红、浅黄、灰白色粘土岩组成。
底部为含褐铁矿泥岩，顶板为紫红色泥岩。
矿石物理性能：
耐火度1580℃～1710℃，烧结度1205℃，烧结范围1205℃～1330℃，白度53.7％。
该类型粘土矿可作为三级耐火材料，经工业试验可作粗陶瓷原料。
现有当地群众开采利用。
三、地下水类型
裂隙岩溶水
岩溶又称为喀斯特，它是在以碳酸盐岩为主的可溶性岩石分布区，由水流与可溶性岩石相互作用的过程以及由此产生的各种地质现象的总和。
在地表典型的岩溶地貌有石林、孤峰、落水洞、波立谷等，地下则形成溶孔、溶洞、暗河等。
在岩溶孔隙中保存和运动的地下水便是岩溶水
分布于俞府大村向斜和平顶山向斜石炭系和二叠系岩石中，岩性主要为灰岩。
共厚250m，出露面积达5Km２，以扁井，王乔洞、石刀山为代表岩溶发充，有裂隙岩溶水。
泉水出露规模较大的有金银洞泉、白姑洞泉。
金银洞泉,最大流量150m3／h，一般20－30m3／h，流度为１米／分。
受大气降水控制，季节性影响较明显，为裂隙岩溶水，属下降泉。
裂隙水
裂隙水是指保存在坚硬岩石裂隙中的地下水。
岩石裂隙空间是裂隙水储存和运动的场所，所以裂隙的类型、性质和发育程度等直接影响裂隙水的埋藏、分布与运动规律。
与孔隙水一样，按埋藏条件，可分为裂隙潜水和裂隙承压水。
巢湖区域裂隙水方要分布于泥盆系五通组和三叠系及侏罗磨山组砂岩中。
磨山组底部细砂岩破碎带有承压水，从灯塔大队附近钻孔揭露承压水头高度18.5米，水温23℃。
松散岩层孔隙水
孔隙水:
主要赋存在松散沉积物颗粒间孔隙中的地下水。
在堆积平原和山间盆地内的第四纪地层中分布广泛。
是工农业和生活用水的重要供水水源。
孔隙水的分布、补给、径流和排泄决定于沉积物的类型、地质构造和地貌等。
不同成因的沉积物中，存在着不同的孔隙水。
在山前地带形成的洪积扇内，近山处的卵砾石层中有巨厚的孔隙潜水含水层;
到了平原或盆地内部，由于砂砾层与粘土层交互成层，形成承压孔隙水含水层。
在平原河流的中、下游地区的河床相的砂砾层中，存在着宽度和厚度不大的带状孔隙水含水层。
在湖泊成因的岸边缘相的粗粒沉积物中，多形成厚而稳定的层状孔隙水含水层。
在冰川消融水搬运分选而形成的冰水沉积物中，有透水性较好的孔隙水含水层。
深层孔隙承压水往往远离补给区。
离补给区越远，补给条件越差，补给量有限，故深层孔隙承压水的开采应有所节制。
这种水分布不广，仅在冲沟两侧和向斜核部堆积的第四系亚砂土，夹碎石块中含孔隙水，厚度不大，一般在5－10米，且受大气降水控制。
另有上更新统（相当于下蜀组）粘土底部含有砂姜呈层状或透镜状分布，也是较好的含水层。
2.4.3地下水开采、补给、径流、排泄条件
一、开采
调查测区地下水的开发利用主要在褶皱构造两翼栖霞灰岩中进行，栖霞灰岩中岩层面裂隙及少量横向断层中所储存的裂隙水与岩溶水，对于岩溶水由于需要一定的补给时间与补给来源，在此地下水应注意合理开发，不宜盲目开采，否则将造成地下水枯竭以及地面坍塌等工程地质灾害。
本区西部马家山及凤凰山一带，在石炭、二叠、三叠系石灰岩中，发育有岩溶水。
此外，本区第四纪广泛分布，虽厚度不大，但含有河、湖相细粉砂岩，且具有一定范围的补给区，故此部分地下水具有一定的开采价值。
补给
地下水的补给来源主要有大气降水，湖泊河流渗漏补给、井灌回归补给、及地下水径向测流补给，由于该地区为巢湖，并有多条河流汇入和流出，使得地下水的补给以湖泊河流渗漏为主，因此巢湖的水质就关乎地下水的水质状况。
排泄条件
概述：
地下水失去水量的过程，就是地下水的排泄。
其排泄方式有点状排泄（泉）、线状排泄（向河流泄流）及面状排泄（蒸发）三种。
在排泄过程中，地下水的水量、水质及水位均相应的发生变化。
其中蒸发排泄仅消耗水分，盐分仍留在地下水中，所以蒸发排泄强烈地区的地下水，水的矿化度比较高。
由于该地区属于季风副热带湿润气候，四季明显，同时湖泊发育完整，主要以地下径流和人工抽取地下水为主，以潜水蒸发，泉涌和流泄为辅的地下水排泄方式。
其中，泉点有半汤温泉、金银洞泉，流泄水有紫薇洞，王乔洞等，地表蒸发主要是巢湖湖泊水体蒸发和地表径流蒸发等。
3特征性分析
3.1巢湖湖水理化特征
巢湖是一个蓝藻型富营养湖泊，湖水具有如下理化特征：
3.1.1水温分布均匀
巢湖多年平均水温17．3℃，水平分布均匀，东、西湖分别为19．9℃和20．6℃。
夏季水温最高为32．6℃，且无明显分层现象；
冬季水温最低为5．2℃，一般年份仅出现岸冰，冰期短、冰层薄。
水面下0.5m的次表层水温年际变化为15．3～19．8℃。
3.1.2透明度低
湖水中总悬浮固体为40～l000mg／L，浊度为28～162度（比浊法浊度单位），并含有大量带负电荷的粘土矿物胶体微粒和外来的腐殖质，后者溶解成胶状分散于水中。
由于悬移质泥沙含量高，藻类遍布全湖，对太阳光的散射和吸收强，水呈褐色，透明度只有0．16m，冬季低至0．13m。
3.1.3pH值偏碱性
据1984年测定，巢湖pH的范围值为7．55～8．22，年平均为7．9l，其四季变化为：
春季7．81，夏季8．09，秋季8．18，冬季7．57。
湖水pH值波动与蓝藻生物量变化规律十分吻合，“水华”大量发生时，pH值明显升高，最高值可达10．2。
3.1.4矿化度低
可溶性固体含量为150mg／L，总硬度（以CaO计）为37．2mg／L，总碱度（以CaC03计）为56．7mg／L，矿化度约72．13mg／L，属低矿化度湖水，这与流域地表径流丰富，地表可溶性盐分少有一定关系。
因此，巢湖为碳酸盐、钙组I型淡水湖泊。
年平均电导率为166us／cm，西湖189us／cm，东湖140us／cm。
3.1.5营养盐负荷率高
据2002年监测，湖水总氮的年平均值为2．38mg／L，总磷的年平均值为0．17mg／L，加之有机污染物浓度较高，如高锰酸盐指数为5．09mg／L，促进了湖水富营养化。
3.1.6溶解氧含量高
一般情况下湖的上、下层均为好氧状态，DO年平均值为9．21mg／L，饱和度达98．3％。
秋、冬季高于春、夏季。
冬季温度低，大气复氧增强，DO高达12．12mg／L，而夏季藻类“疯长”，在夜间黑暗条件下消耗水中大量氧气，加之有机物好氧分解等，造成局部水体出现氧亏，鱼类窒息死亡现象时有发生。
3.2巢湖周边地下水的理化学特征
由于地下水不是化学意义上的纯水，而是一种复杂的溶液，赋存于岩石圈中的地下水不断
与岩石发生化学反应，并在与大气圈、水圈和生物圈进行水量交换的同时，产生各种化学成分，同时由于人为活动也使得地下水中的化学成分受到影响。
地下水中的气体成分主要以O2，N2为主还有CH4及H2S、CO2等。
地下水中主要离子成分比较多主要以氯离子（Cl-）、硫酸根离子（SO42-）、重碳酸根离子（HCO3-）、钠离子（Na+）、钾离子（K+）、钙离子（Ca2+）以及镁离子（Mg2+）。
其主要原因是因为这些元素极易容于水形成离子，但是巢湖地下水除这些外，还还比较富含磷元素，主要以磷酸根离子为主（PO43-）。
3.2.1巢湖流域含磷地层地质概况
因为巢湖流域由于特殊的地质构造，天然的磷背景值很高，如巢湖流域北岸的肥东县和巢湖市的居巢区一带，广泛分布着古老的含磷变质岩系，含磷变质岩系中的含磷层位在多处构成了中、小型的工业磷矿床，是安徽省重要的产磷层位和产磷区之一。
其分布范围南起孤山，北至文集，西自南淝河，东到苏家湾—柘皋一线，总面积达500km2以上，大小磷矿星罗棋布。
该区分布着三种类型的磷矿石：
磷灰岩、硅质磷灰岩和钙质磷灰岩，三种矿石的P205含量分别为20．30％，10．20％和20．33％。
巢湖地处富磷地质区，周围几乎全部被磷矿资源所包围，流域内矿产资源比较丰富，无论西部、西南部或北部，都具备成矿地质背景，Fe、S、明矾石以及各类石灰岩是四种主要矿产资源，并且分布相对集中，容易形成矿业基地。
但多矿种共生、伴生，尤其是巢湖北岸地层中的含磷层，与巢湖水体富营养化密切相关，富磷地层的自然风化以及人为开采所导致的磷流失必然最终汇入巢湖。
同时也是巢湖地下水含磷比较高的内因之一。
3.2.2岩源磷的流失
由于巢湖流域降雨充沛，周边地形起伏不定，多陡坡。
这种环境特别利于富磷地层侵蚀与磷素的快速运移。
流域内天然水体发育完整，这就为岩源磷向巢湖的输入提供了有利条件。
巢湖汇水河流有30多条，有些河流直接流经已开采磷矿区，或富磷地层的出露区经地表径流进入河流水体，导致大量磷素随河流下渗进入地下水。
同时巢湖流域磷矿低效率开采等人类干扰活动将显著加速流域内磷矿资源的耗竭速率，其产生的高通量物质隐流可对巢湖水体造成潜在的影响。
由于地质构造、地形地貌的影响，从磷矿区和含磷地层发源的水系大部分都汇入巢湖影响巢湖周边地下水。
其中从磷矿和含磷地层出露区起源的河流有店埠河、歧阳河、炯炀河、山王河、桐荫河、柘皋河等。
南淝河（支流店埠河）、岐阳河、炯炀河、柘皋河等河流补给来源于含磷岩层出露区的地表径流，每年有大量的磷质通过物理、化学和生物作用进入巢湖，尤其是近几十年来由于大规模开采磷矿，导致进入巢湖的磷急剧增加。
磷质绝大多数是通过河流带入湖泊的，首先在入湖口处沉积下来，从而导致这些河流入湖口处底泥总磷含量要高于南岸河流入湖口处的总磷含量。
3.3巢湖污染对地下水的补给、污染等影响
入侵原因湖水入侵地下水必须具备两个条件，其一是水动力条件，其二是水文地质条件。
这两个条件必须同时具备，才会发生污染湖水入侵，但是，人为的改变地下水动力条件才是发生巢湖污水入侵的主要原因。
开采井的不合理布局和超量开采是湖水入侵的最主要原因，不合理的开采必然会导致地下水动力场的均衡状态
降雨量的影响。
降雨量的多少直接影响着地下水补给量的多少。
而往往在降雨量较少的年份，地下水开采量又偏大，使地下水的动力条件发生显著变化。
也就是说，降雨量小的年份，地下水补给量减少，开采量增加，淡水水位降低，极易发生湖水入侵。
由于巢湖的湖水富营养化比较严重，而
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