嘉陵江重庆段地下潜流水分布及可开采量储量计算.docx

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嘉陵江重庆段地下潜流水分布及可开采量储量计算

嘉陵江重庆段地下潜流水分布及可开采量（储量）计算

嘉陵江重庆段地下潜流水分布及可开采量

计算

陈文倩2005030201班指导老师:

李晓

摘要

小四宋体

关键词:

嘉陵江重庆段;边滩;心滩;地下潜流水分布;可开采量

英文题目

Abstract:

Keywords:

第1章前言.........................................................3

1.1工作来源....................................................3

1.2任务与要求..................................................3

1.3完成工作量..................................................3第2章自然地理条件.................................................5

2.1嘉陵江自然地理概况..........................................5

2.2调查区地理位置及交通条件....................................5

2.3调查区经济地理及旅游资源....................................5

2.4气象条件....................................................6

地形地貌....................................................72.5

第3章水文地质条件及水文特征.......................................8

3.1嘉陵江重庆段水文地质条件....................................8

3.1.1地层岩性...............................................8

3.1.2地质构造...............................................9

水文地质条件..........................................103.1.3

3.1.4地下潜流水的补、径、排关系............................11

3.2嘉陵江重庆段基本水文特征...................................12

嘉陵江重庆段河滩分布特征调查与分析..........................14第4章

4.1河滩分布调查结果...........................................14

边滩分布..............................................144.1.1

4.1.2心滩分布..............................................17

4.2嘉陵江重庆段河滩物质组成...................................18

4.3河滩分布及成因分析.........................................19

4.3.1边滩的形成与分布......................................19

4.3.2心滩的形成与分布......................................20

4.3.3未发育河漫滩原因分析..................................20第5章嘉陵江重庆段地下潜流水资源评价..............................21

5.1河滩的渗透性能与垂向入渗速度...............................21

5.2河滩地下潜流水容积储量计算.................................21

5.3江水补给量计算.............................................22

5.4河滩地下潜流水分布情况及可开采量分析.......................23

5.4.1地下潜流水分布特点....................................23

5.4.2地下潜流水可开采量分析................................24结论...............................................................25致谢...............................................................26参考文献...........................................................27

第1章前言

1.1工作来源

水是人类最宝贵的资源，且全球的淡水资源正日趋紧张。

我国的水资源人均拥有量远低于世界平均水平，故常有缺水之虑。

但在重庆市，长江嘉陵江两江在

区内淡水资源尤其丰富。

在现今这个市区内汇合后穿市而去，进入三峡库区，市

能源资源都极其紧张的时代，若能将这两江充足的地下潜流水，通过某些新技术如“水源空调”等，充分利用起来，用资源的充足来缓解能源的缺乏，做到取长补短，则显得尤为重要。

为此，受重庆渗滤取水公司的委托，成都理工大学环境与土木工程学院成立调研组对嘉陵江重庆段两岸边滩心滩进行调查，并根据调查数据分析嘉陵江重庆段地下潜流水的分布，以及对嘉陵江重庆段地下潜流水资源量进行计算与评价。

1.2任务与要求

为了准确的计算出嘉陵江重庆段两岸地下潜流水资源量，并查清其分布状况与特征，要求对长江、嘉陵江两岸的边滩和心滩进行详尽的调查和测算。

为此，成都理工大学开展嘉陵江重庆段两岸地下潜流水资源论证工作，具体工作内容如下:

（1）查明嘉陵江重庆段两岸的边滩和心滩分布情况。

（2）测量计算出各个滩地的面积。

（3）根据滩地的厚度，计算滩地的体积。

（4）结合滩地的渗透系数K计算地下水可开采量。

（5）对调查数据对嘉陵江重庆段地下潜流水资源量进行评价。

1.3完成工作量

水资源调查的技术路线和方法为，收集嘉陵江重庆段上相关的工程勘察资

料、区域水文地质资料和遥感影像，解译遥感影像，实地调查嘉陵江重庆段的水文地质条件和河漫滩、江心岛的分布情况，测量出滩地的面积，并根据滩地的厚度计算地下水资源量，进行地下潜流水可采储备量评价。

本次野外调查工作始于2009年3月10日，结束于3月20日;室内资料整理及处理数据工作于2009年4月10日完成。

完成的主要工作量见表1,1。

表1,1完成实物工作量统计表

序号工作项目工作量

21遥感地质解译1000km

2边滩、江心岛调查嘉陵江两岸共2条路线，约160km

4地质点调查49个

5砂样颗粒分析6件

26边滩总面积8.3142975km

27心滩总面积0.2947275km

第2章自然地理条件

2.1嘉陵江自然地理概况

嘉陵江是长江上游左岸的主要支流,流经陕西、甘肃、四川、重庆4省（直辖市）,干流全长1190千米,落差2300米,平均比降2.05‰。

全流域面积15.9万平方千米,占长江流域面积的9%。

流域北及北东面以秦岭、大巴山与黄河及汉江为界,东及东南面以华莹山与长江相隔,西北面有龙门山脉与岷江接壤,西及西南面与沱江毗连。

嘉陵江发源于秦岭南麓,流经甘肃徽县至略阳的两河口与源自甘肃礼县的西源西汉水汇合,过阳平关进入四川,在广元昭化镇与白龙江相汇,经苍溪在阆中、南部县有东河、西河汇入,再流经蓬安、南充、武胜,在重庆合川与

1,渠江、涪江相汇,构成巨大的扇形水系,向东南流经北碚抵重庆入长江。

2.2调查区地理位置及交通条件

重庆市简称渝，位于我国西南地区东部、长江上游，四川盆地东部边缘。

地跨东经105?

11′—110?

11′、北纬28?

10′—32?

13′之间的青藏高原与长江中下游平原的过渡地带。

本次调查区主要在重庆市大城区范围的中部和西北部，沿江边滩、心滩调查区为嘉陵江北温泉镇至朝天门段。

嘉陵江重庆段调查区地理坐标:

东经106?

23′,106?

35′,北纬29?

33′,29?

53′。

沿江所涉及区域包括北部新区、江北区、南岸区、巴南区、江津区、大渡口区、九龙坡区、渝中区、沙坪坝区和北碚区10个区。

交通位置图如2-1.

2.3调查区经济地理及旅游资源

重庆直辖市下辖40个行政区县（自治县、市），其中15个市辖区，4个县级市，4个自治县和17个县。

是我国面积最大、行政辖区最广、人口最多的中

图2-1交通位置图

央直辖市。

人口有3000万，有汉族、回族、苗族和土家族等，主要为汉族。

重庆是拥有丰富的生物资源、矿产资源、水能资源和独具特色的三峡旅游资源，具有极大的开发潜力。

她是中国西南地区和长江上游的经济中心城市、重要的交通枢纽和内河口岸，拥有汽车、机械、电力、化工、轻纺等综合性工业基地。

重庆市中心城区为长江、嘉陵江环抱，山清水秀，风景独特。

城市傍水依山，层叠而上，既以江城著称，又以山城扬名。

重庆具有三千年悠久历史，为重庆留下不少驰名中外的风景名胜、古老的历史遗迹和雄峻的自然奇观，如闻名海内外的山城夜景、充满古老气息的磁器口古镇和雄伟壮观的三峡风景等。

2.4气象条件

嘉陵江流域属于亚热带季风气候区,其气候特征主要受东南，西南季风和地形影响。

流域多年平均降水量为935.2毫米,由于地形复杂,降水面上分布很不均匀。

嘉陵江流域重庆段多年平均降雨量1094.1毫米，最大、最少年降雨量分别1384.5和740.7毫米，年均降雨天数为158.3日，降雨多集中于每年的5,9月，约占全年总降雨量的70%。

其历年年降水量变化见图2-2.

据“重庆国土资源”等资料显示，嘉陵江重庆段多年平均气温17.7,19?

，是重庆市平均气温常湿区之一。

其极端最低气温为1.8?

（1955年1月11日），极端最高气温为42.2?

（1953年8月19日），最大日温差17.7?

。

多年平均相对湿度79%，年绝对湿度17.7百帕。

常年风速较小，最大风速15.0米每秒，主要为偏北风或偏南风，静风频率平均为35,45%，主要气象灾害为春伏两旱、仲夏暴雨、春夏冰雹、深秋隆冬大雾等。

图2-2重庆年降水量时间序列

2.5地形地貌

嘉陵江重庆段位于川东平行岭谷区，地貌的发育严格受地质构造和岩性的控制，其隔挡式构造，使背斜成条状低山，向斜成宽缓丘陵，构造线与山脊线一致，呈北东——南北向展布并向西突出成弧形的近于平行排列。

山体呈“一山一槽二岭”或“一山二槽三岭”组合形态，区内计有缙云山、中梁山、铜锣山及长江以南的明月山、真武山，海拔400—1000米。

受地层岩性的控制，背斜轴部的石灰岩、白云岩形成岩溶槽谷，其底部平缓，其间缀有次一级残丘、溶蚀洼地等。

坚硬的砂岩组成单面山或台地，形成本区多样化的地貌景观（图2-3）。

河流横切背斜处形成峡谷，如调查区内的温塘峡、观音峡;流经向斜处河面转为宽阔，则呈宽谷。

故峡区内河道沿线峡谷、宽谷相间分布，呈葫芦状。

本调查区内包括现代河床、河漫滩与阶地，均沿嘉陵江河谷断续、零星分布。

区内河流以侵蚀作用为主，堆积作用较弱，属低弯型河流，底蚀和侧蚀作用均较强烈。

堆积作用主要是在河床宽缓开阔蜿流地带，形成沙洲、河漫滩，如井口场、磁器口，黄花园大桥下的边滩等地均属此类堆积，一般高出水面0—12米，堆积物为泥沙、卵砾石，是城市建设中的重要建材资源，沙洲与河漫滩的个体长度500—3000米，宽度200—1000米。

本调查区内为宽谷斜面状中深丘，标高190,280m，相对高差50,100m。

阶地沿嘉陵江河谷两岸零星分布，按沉积年代和成因类型及海拔高度，并根据沉积物特征，多系基座阶地，亦有内叠阶地和侵蚀阶地。

阶地堆积物一般具有二元结构，上部为河漫滩相砂粘土层;下部为河床相卵砾石层。

图2-3嘉陵江右岸地形地貌实景

第3章水文地质条件及水文特征3.1嘉陵江重庆段水文地质条件

3.1.1地层岩性

据区域地质图可知（图3-1），嘉陵江重庆段内出露的松散堆积层主要为第

al+plal+hl四系全新统粉质粘土（Q）及卵砾石层（Q）;基岩出露地层则主要为侏罗44

系中统上沙溪庙组（Js），其岩性为长石石英砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，2

另夹有少量三叠系下统嘉陵江组（Tj）、中统雷口坡组（Tl）和上统须家河组12

（Txj）。

3

al+pl

（1）第四系全新统粉质粘土（Q）4

主要分布于一级阶地和阶地前缘斜坡地带，厚9.90,24.55m。

冲洪积成因，浅部含腐殖质，黄褐色，一般呈塑状态，局部呈硬塑状态，砂质含量较高。

al+hl

（2）第四系全新统砂卵石层（Q）4

该组由河流冲洪积层逐渐堆积形成，主要分布于江一级堆积阶地下部、河床及其漫滩区。

在河床区则以低漫滩和心滩形式面露，较连续，直接覆盖于基岩河床和心滩上，由漂石、卵石、砾石和细砂、粉细砂组成。

松散状，粒级较齐全，且大致有两个明显的沉积韵律。

即作为取水滤床的心滩，从平面纵向看，上游有漂石、大卵石，中游为较大卵石，下游为小卵石，发育砂卵石层厚19.5m。

从钻孔揭露垂向深度变化的韵律看，一般厚度3,5m、平均厚度3.5,4m，上部0,2m左右为卵石夹砂，2m以下以砾石为主，含砂量增多，一般为细砂为主，含泥量少。

（3）侏罗系中统上沙溪庙组（Js）2

嘉陵江重庆段内，大量出露侏罗系中统上沙溪庙组基岩。

该组属一套强氧化环境下的河湖相碎屑岩建造。

按其岩性岩相特征，将上沙溪庙组从老至新划分为五个岩性段。

其岩性特征如下:

1一段（Js）:

为青灰色，褐黄色厚层块状中粗粒长石石英砂岩，长石砂岩，2

岩屑长石砂岩，与紫红色厚层泥岩，砂质钙质泥岩组成不等厚2-4个沉积旋回。

厚92-117米。

2二段（Js）:

主要为一套紫红色泥岩，砂质泥岩，钙质泥岩，钙质粉砂质泥2

岩，夹灰色紫灰色中——厚层块状中粒长石砂岩，长石石英砂岩3-4层。

3三段（Js）:

为灰色，紫灰色，褐黄色中至厚层块状中至粗粒长石石英砂岩，2

长石砂岩，岩屑长石砂岩夹紫红色泥岩，钙质砂质泥岩，粉砂岩，细砂岩薄层。

厚66-262米。

4四段（Js）:

为紫红色，棕红色泥岩夹紫灰红色，灰色，黄褐色砂岩，粉砂2

岩，细砂岩。

泥岩呈巨厚层状，层理不发育，显微波层纹，以富含钙质及粉砂质钙质结核并显杂色条带为特征。

本段所含砂岩不稳定，时有分叉，合并，尖灭，再现的现象。

厚228-588米。

5五段（Js）:

岩性为灰色，褐灰色，紫灰色中粗粒厚层块状长石砂岩，岩屑2

长石砂岩，长石石英砂岩，偶夹紫红色粉沙质泥岩，粉砂岩。

砂岩中含有大量的泥砾，分布不均匀，时有顺层呈条带状富集。

具有大型斜层理和交错层理。

底部与下伏泥岩具有冲刷现象。

本组在测区内的岩性岩相厚度变化虽然较大，但总的沉积环境没有改变，砂，泥岩沉积不连续。

图3-1区域地质图

3.1.2地质构造

嘉陵江流域跨越了不同的构造体系，包括摩天岭至米仓山纬向构造体系、华夏构造体系及新华夏构造体系等。

本次调查工作所处的嘉陵江重庆段属于新华夏

,2构造体系。

出露岩层主要为侏罗系砂、页岩，岩层倾角很小，断裂不发育，构造也比较简单。

根据区域构造图3-2，嘉陵江重庆段流域出现的主要构造有:

龙王洞背斜、二环山背斜等。

（1）龙王洞背斜:

在本调查区处于南倾没部位，北段从大毛坪入境，经市中区两路口，到大渡口倾没，长22公里。

轴线呈北5——30东，呈S型展布。

轴部地层由北向南渐新，为新田沟组至上沙溪庙组的三段。

两翼地层为上沙溪庙组。

该背斜向南倾伏明显。

（2）二环山背斜:

位于江北的白沙沱，环山之间，长7公里。

轴部最老地层为珍珠冲组，翼部为珍珠冲组至新田沟组。

两翼地层基本对称。

呈线性狭长背斜，与南温泉背斜呈斜列过渡关系，处于新华夏构造体系与经向构造体系复合部位。

图3-2区域构造纲要图

3.1.3水文地质条件

嘉陵江重庆段内主要发育有侏罗系中统上沙溪庙组砂岩（Js）和第四系全新2

hlal+统河漫滩砂卵石层（Q）两套含水岩组，主要地下水类型为红层承压水，覆盖4

面积占调查区的70%左右;另发育有少量的松散堆积层孔隙水、一般碎屑岩孔隙裂隙水等。

（1）红层承压水

红层承压水主要指赋存于上沙溪庙组（Js）岩层中的地下水，在本调查区2

内分布广泛，约占70%左右，但富水性较弱，而且极不均匀。

砂岩体成似层状和透镜体，且常有分岔、合并、尖灭现象，含水层间无水力联系，故本调查区红层承压水具有地表补给面小，贮水空间不大的特点，由此决定了其富水性不高的特点。

但因地貌、构造（特别是裂隙状况）及岩层三因素的辩证配置及排列组合形式多样化，造成红层承压水的富水性的分布不均，从而具有贫中有富，即“贫区中有富块”及“贫块中有富点”的特点。

总体来说，嘉陵江重庆段内红层承压水分布广泛，但水量贫乏，富水性较差，单井涌水量一般小于100立方米每天。

（2）松散堆积层孔隙水

此类地下水主要指零星分布于嘉陵江的河漫滩和沿江两岸阶地上的第四系

全新统和更新统之粉细砂、亚砂土、亚粘土及砂卵砾石层中的孔隙潜水，属低矿化度的重碳酸钙水。

富水程度取决于松散堆积物的岩性、分布位置和地形切割破坏的情况。

分布于河漫滩上和江心岛的沙砾卵石层孔隙潜水，因与江、河水有着极密切的水力联系，一般水量较丰富，但由于分布位置较低，常被洪水淹没，含水层厚度一般3.0,5.0米，砾石直径多小于10毫米。

分布一、二级阶地上的第四系松散堆积层，一般上部多为亚粘土、亚砂土，下部多为含砂砾石及砾卵石层，厚度不大。

从岩性组合上分析，上部透水性较差，一般含水弱，而下部大多透水性较好，阶地多为基座阶地，阶地面积不大，加之沟谷切割，贮水条件较差，故含水性一般较差，其所含的孔隙水多沿阶地边缘沟谷排泄或渗透补给其下伏的红层承压水。

（3）一般碎屑岩孔隙裂隙水

一般碎屑岩孔隙裂隙水含水层主要为三叠系须家河组（Txj），在本调查区3

内全部分布于嘉陵江重庆段北碚区，承压水头较高，富水性与裂隙发育程度、地形、构造部位及补给面积大小等因素有关。

泉流量一般为0.1,1升每秒，单井出水量100,500立方米每天，部分贫水区小于100立方米每天，富水性不均一，属矿化度低于0.5克每升的重碳酸钙水。

3.1.4地下潜流水的补、径、排关系

嘉陵江重庆段内含水介质为砂卵砾石层结构孔隙，地下水以地下潜流水形式赋存，并且按径流量的不同，有着不同的补给来源。

在洪水期和平水期间，嘉陵江水完全为垂向入渗补给地下潜流水，见图3-3;在枯水期则有江水垂向补给、侧向补给等多种形式，另有少量降雨的直接入渗补给，见图3-4。

该类水以孔隙潜流水的形式赋存，主要顺河流径流方向径流，并随江水起落互为补排关系，同时又是下伏基岩裂隙水的主要补给源。

该含水层砂卵石级配非

图3-3洪水期江水入渗补给示意图

图3-4枯水期江水入渗补给示意图

常良好，孔隙发育程度较高，补给源丰富且径流途径短，因此，潜水静储量有限但动储量丰富，是取水工程的主要水源。

3.2嘉陵江重庆段基本水文特征

嘉陵江属长江水系支流，具有明显的山区河流特征。

河道全长1,119公里，流域面积近16万平方公里，是长江支流中长度仅次于汉水，流量仅次于岷江的大江。

上游河谷狭窄，水流湍急，常有滑波、泥石流现象。

中游河床平缓，水面宽阔，河曲发育。

下游河道流向与四川盆地东部平行岭谷相交，河谷宽400,600米，水面宽150,400米，比降0.2‰,0.3‰。

根据四川省水文统计嘉陵江区资料显示，嘉陵江常年枯水位174.5,175.0米（江面宽300,340米），过水断面约960平方米，常年洪水位195米左右（江面宽500,550米），平均水位为179.36米，过水断面约1225平方米，嘉陵江洪水为暴雨促面的陡涨陡落型，单峰洪水过程历时3,5天，复峰洪水过程历时7,8天，20年一遇洪水位为203米，100年一遇（1981年7月）洪水位为206.51米。

据北碚水文站资料，嘉陵江多年平均径流总量657.7亿立方米，年均径流量为2120立方米每秒，最大洪水流量为44800立方米每秒，最枯径流量为484立方米每秒。

嘉陵江与长江汇合后最大流量61000立方米每秒，最小流量2260立方米每秒。

主汛期为每年7,9月，枯水期为每年11月,次年4月。

主汛期径流量占全年52.7%，输砂量占78.3%，推移量占90%以上。

嘉陵江是四川省内挟带泥沙最多的河流。

由于上游黄土区土质疏松，中下游紫红色页岩易于风化，加之岸坡很陡，耕垦过度，植被覆盖程度很差，造成坡面侵蚀强烈，致使流域内出现两个水土流失严重的地区，一个在河流上游的陕西、甘肃境内，一个在河流中下游的四川盆地中部丘陵区。

水土的严重流失，成为流域内泥沙产生的主要来源。

根据嘉陵江北碚水文站数据资料显示，嘉陵江重庆段集水面积为156142平方千米，从1954年至2003年，江水平均输沙率2.29千克

8每立方米，悬移质年输送量3020吨，北碚站多年平均径流量为659×10立方米，

8多年平均输沙量为1.15×10吨,含沙量为2.25千克每立方米。

然而近年来，在同流量下，嘉陵江的输沙量不断减少（见图3-5）。

产生这种现象的因素有两种，一个是自然因素，一个是人为因素。

自然因素的作用需要长时期的变化过程，而资料统计的水沙变化时间尺度较短，所以自然因素不可能对大流域的水沙关系产生重大影响。

短时间尺度的河流水沙关系变化，多和人类活动造成的流域下垫面侵蚀、产沙、输沙环境的变化有关。

嘉陵江流域内对河流减沙影响比较大的人为因素主要是水利工程拦沙和水土流失治理。

所以图3-5中反映出的水沙关系的变化，表明在嘉陵江流域上，水利工程的作用及水土流失治理措施成效已初步显现。

图3-5嘉陵江北碚水文站年径流量输沙量过程线图

嘉陵江重庆段自北向南入长江，河道经狭窄的温塘峡、观音峡后，河道突变开阔，河床加宽，河流流量不变，过水断面突然变大，使河水流速降低，形成较为平直的沉积河段。

枯水期河流两岸形成较为连续的砂卵石层河漫滩，江心岛发育较少，仅二郎滩和乌木滩两个。

本次调查区的上游段（澄江镇——悦来镇）河道比较平直，但右岸高程较左岸低，右岸为冲刷下蚀、侧蚀岸，左岸为冲洪堆积岸。

下游段（悦来镇——朝天门）河道曲折蜿蜒，河道凸岸接受河流搬运堆积，凹岸受到河水冲刷侵蚀，故河漫滩主要分布在凸岸。

总之，嘉陵江重庆段具有枯洪水季节明显、枯水期水位变化小、洪水期水位波动大、年水位差较大、河水流量变化大、洪流水位和流量变化快、历时较短、江水高浊度期短、低浊度期长等特点。

据推算，本江段常年洪水期江水平均流速为1.85m/s、百年遇洪水期其最大流速为2.24m/s。

另据勘察期间（枯水期）实测，江水流速一般在0.3,0.6m/s之间，主流线附近最大流速为1.27m/s。

第4章嘉陵江重庆段河滩分布特征调查与分析4.1河滩分布调查结果

嘉陵江重庆段上，除了温泉峡、观音