2.3　水文地质特征

2.3.1　河北平原水系特征

河北平原内的主要河流均汇入海河，属于海河流域南系。据统计，海河南系共有14座入平原河道的大中型水库，主要河流及拦蓄特征见表2.2。

2.3.1.1　大清河水系

发源于太行山东麓，支流繁多，水流湍急，主要分南北两支流。北支为拒马河，北拒马河先后纳入小清河、琉璃河、夹括河等支流；南拒马河纳易水河，至河北白沟后称大清河，易水河经安各庄水库调节进入华北平原。南支有瀑河、漕河、唐河、沙河、郜河、磁河等，分别经瀑河水库、龙门水库、西大洋水库、王快水库、口头水库和横山岭水库调节进入华北平原，均汇入白洋淀，后汇入大清河，在天津西与子牙河汇合入海河。白洋淀、白草洼、兰沟洼、乐淀、文安洼等均为该水系重要洪水调节场所。

2.3.1.2　子牙河水系

上游分为滹沱河、釜阳河两个支流。北支滹沱河发源于山西五台山南侧，由黄壁庄水库调节后进入平原，在河北献县与南支滏阳河汇合后称子牙河。滏阳河发源于太行山南段东麓邯郸峰矿区，汇太行山东侧20余条短小河流，呈扇形水系，在山前由泜河的临城水库、沙河的朱庄水库和澄阳河的东武仕水库调节进入华北平原。在区内由大陆泽、宁晋泊、千顷洼等洼地调节洪水。1963年后修筑滏东排河及子牙新河，主要径流由子牙新河入渤海。

2.3.1.3　漳卫南运河水系

上游有漳河、卫河两大支流，北支漳河由发源于山西的清漳河和浊漳河组成，在太行山区汇合后称为漳河；南支为发源于山西陵川县的卫河，在焦作附近经岳城水库调节后进入华北平原，沿途纳入淇河、安阳河等支流，与漳河相汇后称为漳卫河、南大排河、捷地减河等，主要径流经漳卫新河入渤海。

2.3.1.4　黑龙港及运东水系

发源于平原的南排河和北排河水系。均为排沥河流，穿过南运河入渤海。

2.3.2　地下水系统水文地质特征

地下水系统是具有水量、水质和能量输入、运移和输出的地下水基本单元及其组合。是指在时空分布上具有相同地下水循环规律的一个独立单位，即在一定的边界条件限制下由若干具有一定独立性，又相互联系、相互影响的子系统构成。地下水系统术语的命名，是为了更好地进行地下水评价。根据一般的划分原则，华北平原不存在完整的区域分布连续隔水层的地下水系统。河北平原地下水系统是海河平原地下水系统（一级）中4个二级地下水系统，1个一级地下水系统的1个三级地下水子系统。

2.3.2.1　永定河平原地下水系统

与南部大清河地下水系统相接，并以黏土性为弱透水边界，划分为2个子系统：永定河冲洪积扇子系统和永定河古河道带子系统，其中，冲积海积地下水系统与大清河、子牙河冲积海积地下水系统界线不清，合并在子牙河地下水系统。

（1）永定河冲洪积扇子系统。分布面积4116km2，扇体中上部砂卵砾石层厚，裸露面积大，地下水储存丰富，是流域地下水系统的主要补给区。浅层含水层由单层结构过渡到双层结构，岩性以砂、卵石为主；单井涌水量10～40m3/（h·m）；水化学类型以HCO3-Ca·Na型和HCO3-Ca·Mg型水为主，TDS为0.3～1.0g/L。

（2）永定河古河道带子系统。分布面积为2437km2，浅层含水层岩性以中砂、细砂为主，下伏咸水，导水系数50～100m2/d；单并涌水量10～20m3/（h·m）；TDS<2g/L，以HCO3·Cl-Na·Mg型水为主。

深层含水层岩性为中砂、细中砂，厚度为20～40m，单井涌水量4～8m3/（h·m），TDS<1g/L，氟含量2～4mg/L，以HCO3-Na型水为主。

2.3.2.2　大清河平原地下水系统

南与子牙河地下水系统相邻，自西向东由砂性土透水边界，过渡为黏性土弱透水边界。面积为14774km2。该系统可分为5个子系统。

（1）拒马河-大石河冲洪积扇子系统。分布面积为3578km2，厚度15～30m。含水层为单层和密切联系的双层结构，岩性以粗砂和卵砾石为主；导水系数在冲洪积扇轴部为1000～5000m2/d，扇间带为300～500m2/d，其他地段为500～1000m2/d；单井涌水量在冲洪积扇上部为20～50m3/（h·m），局部大于50m3/（h·m），前缘与扇间为10～20m3/（h·m）；为HCO-Ca·Na型水，TDS<0.5g/L。

（2）瀑河-漕河冲洪积扇子系统。分布面积为1366km2。含水层为单层及双层结构，岩性以粗砂、中砂为主；导水系数在冲洪积扇轴部为500～1000m2/d，前缘及扇间带为100～300m2/d；单井涌水量一般为5～10m3/（h·m），局部小于5m3/（h·m）及10～20m3/（h·m），为HCO3-Ca·Na型水，TDS<1.0g/L。

（3）唐河-界河冲洪积扇子系统。分布面积为3650km2。含水层为单层及双层结构，岩性以含砾砂、粗砂为主；导水系数为500～5000m2/d，扇缘小于500m2/d。单井涌水量扇轴部大于50m3/（h·m），中部为20～50m3/（h·m），下部为10～20m3/（h·m），扇间带5～10m3/（h·m）；以HCO3-Ca·Na型水为主，TDS<1.0g/L；扇缘有高氟水分布。

（4）大沙河-磁河冲洪积扇子系统。分布面积为2461km2。含水层呈单层及双层结构，岩性以粗砂、砾石为主，厚度20～50m；导水系数在扇轴部为1000～5000m2/d，前缘及扇间带小于500m2/d；单井涌水量在冲洪积扇上部为30～50m3/（h·m）及大于50m3/（h·m），中下部为10～30m3/（h·m），前缘为5～10m3/（h·m）；属HCO3-Ca·Na型水，TDS<1.0g/L。

（5）大清河古河道带子系统。分布面积为3719km2。以有咸水分布为其特点，在咸水体之上分布有条带状浅层淡水或微成水；含水层以薄层细砂、粉砂为主，属于多层结构，总厚度10～20m；导水系数一般小于100m2/d；单井涌水量2.5～10m3/（h·m）；水化学类型复杂，咸水水化学类型为SO·HCO·Cl-Na·Mg和SO·Cl-Na·Mg型，TDS为1～3g/L。深层含水层岩性以中砂、细中砂为主，厚度均为20～40m；单井涌水量4～8m3/（h·m）；TDS<1g/L：以HCO3-Na型水为主。

2.3.2.3　子牙河平原地下水系统

南与漳卫河地下水系统相接，为河间带黏性弱透水边界，穿过多个深层地下水漏斗中心区，与邻区基本不发生水量交换，分布面积23805km2。该系统包括5个子系统。其中子牙河冲积海积子系统与北邻的大清河冲积海积平原子系统界线不清。

（1）滹沱河冲洪积扇子系统。分布面积为4327km2。含水层由单层结构向双层及多层结构过渡，垂向连续性好；含水层岩性以租砂、砾石、卵石为主，总厚度10～40m。导水系数在西部为1000～5000m2/d，东部为100～300m2/d；单井涌水量大部分为10～30m3/（h·m），个别区大于50m3/（h·m）；水化学类型为HCO3-Ca·Na，TDS<0.5g/L。

（2）滏阳河冲洪积扇子系统。分布面积为4914km2。含水层呈单层结构，岩性粗砂、卵石、砾石为主；向东变为以中砂、粗砂为主。导水系数在冲洪积扇轴部为1000～5000m2/d，扇间带为100m2/d；单井涌水量多数为10～30m3/（h·m），扇上部为30～50m3/（h·m），扇间及前缘地带为2.5～5.0m3/（h·m）及5～10m3/（h·m）；多为HCO3-Ca型水，TDS<1g/L。

（3）滹沱河古河道带子系统。分布面积为5054km2。含水层呈多层结构、带状形态，岩性以中砂、细砂为主，厚度5～15m；浅层淡水呈岛状或条带状分布，底界深度一般10～20m，局部20～50m；导水系数大部分为50～100m2/d，局部达300～500m/d；单井涌水量西部为5～10m3/（h·m）。东部为2.5～5.0m3/（h·m），局部<2.5m3/（h·m）。深层含水层组岩性以中砂、细砂为主，厚度30～ 60m，单井涌水量多为5～15m3/（h·m），以HCO3-Na型水为主，TDS<1.0g/L。

（4）子牙河下游古河道带子系统。分布面积为6490km2。有咸水分布。含水层呈多层结构、带状展布，岩性以粉砂、细砂为主，局部为中砂、粗砂；导水系数为50～100m3/d；单井涌水量为2.5～5.0m3/（h·m），东部小于2.5m3/（h·m）。咸水水化学类型为SO·Cl-Na·Mg和Cl-Na·Mg型，TDS为3～10g/L。深层含水层也呈多层结构，岩性粉细砂为主，厚度50～100m，单井涌水量西部为3～6m3/（h·m），以HCO3·Cl-Na型水为主，TDS 1.0g/L左右。

（5）子牙河中下游冲积海积子系统。永定河、大清河和子牙河三个系统在冲积海积平原交叉汇集，之间界线不清，故归为一个系统分布面积为3020km2。含水层组的上段为成水体，以下为深层淡水岩性以粉细砂、细砂、粉砂为主，单层厚度2～5m；单井涌水量小于2.5m3/（h·m）。水化学类型以HCO3-Na型为主，TDS为0.5～0.75g/L。咸水TDS从内陆向滨海由3g/L逐渐增加到10g/L，水化学类型由SO·Cl-Na·Mg型或Cl·SO-Na·Mg型，变为Cl-Na型。

2.3.2.4　漳卫河平原地下水系统

东南与古黄河地下水系统为邻，边界由西部的砂性土透水边界，向东过渡为河间带黏性土弱透水边界。分布面积为18194km2，与邻区在局部地段发生水量交换。包括3个子系统。

（1）漳卫河冲洪积扇子系统。分布面积为4969km2。浅层含水层呈单层及双层结构，岩性由卵砾石、中粗砂，过渡到含细砂，粉细砂；底界埋深一般在40～60m；导水系数由大于1000m2/d逐渐过渡到300～500m2/d；单井涌水量由40～50m3/（h·m）变为10～25m3/（h·m）；扇前缘局部地段并常有季节性泉水溢出；TDS 0.3～2.0g/L，以HCO3-Ca·Mg型水为主，在扇缘有HCO3·Cl-Na·Mg和HCO3·SO4-Mg·Na型。深层含水层组底界埋藏100～180m，厚度60～100m，岩性由卵砾石，过渡到中粗砂，厚度20～30m；导水系数200～300m2/d；单井涌水量5～10m3/（h·m）。水化学类型以HCO3·Cl·Mg型水为主。

（2）漳卫河古河道带子系统。分布面积为11563km2。浅层含水层以多层结构为主，岩性多为细砂，有浅层成水及高氟水分布。浅层淡水分布在河道带及其附近，底界埋深10～20m或20～30m；导水系数为50～100m2/d；单井涌水量在古河道带为2.5～5.0m3/（h·m），在边缘地带小于2.5m3/（h·m）。水化学类型以HCO3·Cl-Na·Mg型水为主，TDS为1.0～2.0g/L。深层含水岩性以细砂为主，厚度与富水性差异大；在枣强、翼州、南宫一带见中砂，也是地下水开采集中区。在沧州一带富水性较弱。以HCO3-Na型为主，TDS<1.0g/L。

（3）漳卫河冲积海积子系统。分布面积为1662km2。浅层含水层呈多层结构，地下水径流滞缓，垂向排泄强烈，咸水广泛分布。仅在局部有小片浅层淡水。浅层淡水含水层以粉砂为主，厚度小于10m，单井涌水量小于2.5m3/（h·m）。咸水含水层以粉砂为主，TDS>5.0g/L，水化学类型为Cl-Na，Cl·SO-Na·Mg型。深层含水层以薄层粉砂为主，单井涌水量2.5m3/（h·m）左右，TDS 1.5g/L左右，以Cl·SO4-Na型为主。

2.3.2.5　古黄河中、下游平原地下水系统

古黄河中、下游平原地下水系统位于河北平原东南部，西北临子牙河地下水系统。为河道带黏性土弱透水边界，东南临现代黄河影响带地下水系统。分布面积10684km2。古河道带地下水子系统分为6个三级系统，其中在河北平原分布1个三级系统。

古黄河冲积海积子系统，分布面积10684km2。以咸水为主，仅在海兴农场一带有地下淡水分布，导水系数为10～50m2/d，咸水TDS>5g/L，以Cl-Na型或Cl-Na·Mg型水为主。深层淡水仅在北段分布，含水层以薄层粉砂为主，以Cl·SO4-Na型为主，TDS为1.5g/L左右。

2.3.3　地下水含水层组水文地质特征

研究区域主要位于华北地区内的Ⅱ级构造单元华北断凹内，地质构造变动强烈，使河北平原内的太行山脉以及燕山山脉不断隆起。同时，研究区域内的滹沱河等水系也为河北平原的沉积搬运了丰富的物源。地层岩石主要为厚度在350～550m范围内的第四系岩石。西部的堆积物厚度较薄，到东部厚度逐渐增加，上下部的沉积物颗粒较细，中部较粗。

研究区域最重要的淡水资源为第四系的第三、四含水组的深层地下水，在深层地下水体系中，含水介质主要为松散岩类，含水层组为多层交叠的松散岩类孔隙含水岩组。它在山前平原和中东部平原顶界深度以及底界深度各有不同。含水层中的颗粒由山前平原的大颗粒物（如砾石、卵石）向滨海平原的小颗粒物（如粉砂、细砂）变化；在含水层的上部及含水层与含水层之间多数以亚砂土相隔，这种条件有利于河北平原内的农作物灌溉以及河流的入渗（图2.2）。含水层的厚度在三个子平原中也有所不同，由山前平原向中部平原区以及最后至东部滨海平原时厚度均逐渐变薄，而在沿着沉积的方向逐渐变厚。

2.3.3.1　第一含水层组

山前平原由冲洪积扇、扇间与扇前地带两个水文地质特征不同的地区所组成。在滹沱河、沙河、唐河、拒马河等主要河流所形成的冲洪积扇地区，第一含水层组呈扇形分布。含水层粒度粗、厚度大、垂向连续性强，属单、双层含水结构，透水性好，导水系数多大于5000m2/d，单井涌水量20～30m3/（h·m）。含水体直接裸露于地表，或被薄层亚砂土、亚黏土及不稳定黏土层所覆盖，含水层之间无隔水层分布，具有强入渗补给及储水条件。又因近山平原地带含水体与山区河谷平原含水体相连接，故侧向径流条件良好。地下水水力性质属潜水-微承压水类型。地下水矿化度多小于1g/L。石家庄以南的太行山东麓，多为碳酸盐岩层发育区，降水多转化为裂隙-岩溶水，未形成规模较大的河流，冲洪积扇不甚发育或规模较小，且多呈孤立零星的分布格局。

中部平原地区的第一含水层组的含水层，呈北东向条带状，主河道带多呈单、双层含水结构，且上覆层与含水层之间，弱透水层（亚砂土）比较发育，降水补给条件较好。其中分布以细砂及粉砂层为主，一般厚度为10～30m，导水系数100～300m2/d，单井涌水量为5～10m3/（h·m）。古黄河与滦河河道带的含水层常见厚度为20～30m，厚者达40～50m，导水系数300～500m2/d，单井涌水量为10～15m3/（h·m）。魏县及大名一带局部导水系数为500～1000m2/d。地下水水力性质属于河道带型弱径流潜水及潜水-微承压水。浅层淡水体厚度20～40m，水质结构为较单一的淡水-成水类型，咸水顶界面埋深多大于30m。与山前平原交接处的河道带，以及大名县城以东的漳卫河、古黄河河道带，分布有规模不大的全淡水区。河道间带含水层不发育，为较单一的薄层状、多层结构细砂，厚度一般小于10m。京津以南各河流的中下游，有规模不大的、呈北东向及北东东向断续分布的无砂层区，含水层之上与含水层之间，广泛分布有黏土及亚黏土，降水入渗条件、径流条件和补给条件均差，导水系数为50～100m2/d，单井涌水量为2.5～5m3/（h·m）。成水广泛发育，矿化度一般为3～5g/L，最高达到7～10g/L。其顶界面埋深小于10m，水质结构多为淡水-成水型或全成水型。

2.3.3.2　第二含水层组

山前平原地区的第二含水层组，亦呈扇形分布。

自西而东由2～3套中细砂-中粗砂-砾石、卵石（或含砾粗砂）岩性韵律组成，透水性与富水性均强。含水层之间及其与第一含水层组之间，有不稳定薄层黏性土层分布，垂直入渗及水平补给条件较好，地下水水质良好。本含水层组的分布范围、含水层厚度及粒度，均大于第一含水层组。

中部平原地区的第二含水层组，其呈北东向条带状、舌状展布，是以河流冲积作用及湖沼堆积作用形成的中细砂、细砂为主的含水层组。渗透性及富水性均较山前平原减弱，单井涌水量一般为5～10m3/（h·m），局部10～15m3/（h·m）或小于5m3/（h·m）。由于本含水层组与第一含水层组之间，一般都分布有较厚的黏土层或亚黏土层，而且含水层之间多为亚黏土层，尤其是河道间带，隔水性更好。故垂直入渗补给条件较差，侧向径流缓慢。加之，处于干旱的古气候条件下，地下水中盐分积聚。因此，使这个地区广泛分布有成水含水层（特别是本含水层组上段的含水层）。成水含水层的厚度，自西向东逐渐加厚。但是，在衡水地区西北部及沧州地区子牙河以西地段，隔水层或弱透水层较薄，垂直入渗条件较好，成水体厚度也相应减小。

2.3.3.3　第三含水层组

山前平原地区的第三含水层组，由冲积、洪积与冰川冰水堆积作用所形成。含水层以中粗砂、砾石、卵石为主，呈扇状展布，并联成扇裙。本含水层组，由3～4套中细砂-中粗砂砾石、卵石（或含砾粗砂）岩性韵律构成，但含水层组下段砂、砾石，卵石遭受不同程度的风化，在石家庄以北单井涌水量为20～50m3 /（h·m），扇间地带10～20m3/（h·m），石家庄以南为5～15m3/（h·m）。而且，在位于山麓前缘地带的京广铁路附近，夹有含“泥砾”的卵石，富水性较第二含水层组差。因受新构造运动影响，石家庄以南的山施前缘地带，第三含水层组的地层较薄，含水层不连续，并多为“泥砾”及含土较多的砾石、卵石，其富水性与石家庄以北相比，显著变弱。第三含水层组与上覆第二含水层组之间，除滹沱河、拒马河及滦河等河流所形成的、规模较大的冲洪积扇上部与中部无良好隔水层外，一般均有单层厚度大于5～10m的亚黏土层分布。垂向补给条件较差，但侧向径流补给条件相对较好。

中部平原地区第三含水层组的含水层，以中砂、中细砂为主。含水层结构，呈北东东-北东向舌状、条带状展布。它由3～4套细砂-中砂岩性韵律构成，单层厚度较大，粒度、厚度都比第二含水层组大，分选性亦比较好，透水性较强，一般单井涌水量为5～15m3/（h·m），局部15～20m3/（h·m）及2.5～5m3/（h·m）。在本含水层组与第二含水层组之间，普遍有厚达10m以上的亚黏土层分布，而且，含水层之间多为钙化亚黏土，补给条件较差。据大量勘探资料表明，在文安、大城及青县北部等地区，第三含水层组的含水层，以中砂、中粗砂为主，厚度达到70～100m，单层厚度20～30m，分布较为稳定，呈盆状含水结构，并且周边未见粗粒度含水层，可能为一三角洲堆积。其含水层的富水性及渗透性，均较周围地区强。

2.3.3.4　第四含水层组

河北平原第四含水层组的地下水，矿化度较第三含水层组略有增高，除滨海平原个别地区达到2g/L左右之外，其他地区全都小于2g/L。地下水水力性质均为承压水。

山前平原地区的第四含水层组，系由冲积、洪积、湖积及冰川-冰水堆积所形成的3～4套中细砂-含砾中粗砂岩性韵律构成。其展布形态呈扇状及带状，分布范围比第三含水层组小。本含水层组的含水层不甚发育，并有不同程度的风化与胶结，渗透性与富水性较第三含水层组明显减弱。由于含水层之间，以及与第三含水层组之间，均为较厚层黏土相隔，在山麓前缘地带，一般以厚层黏土与前第四纪地层呈不整合接触，形成阻水边界，故垂向与侧向补给条件均差。石家庄以北地区，单井涌水量10～20m3/（h·m），局部5～10m3/（h·m）；石家庄以南地区，单井涌水量5～10m3/（h·m），局部为2.5～5.0m3/（h·m）。

中部平原与滨海平原地区的第四含水层组，含水层以中细砂及细沙为主，系厚层黏土、亚黏土与含水砂层交替沉积，风化与胶结程度较高，渗透性及富水性均较弱。由于上覆层及含水层之间为厚层黏土与亚黏土，又远离补给区，故侧向径流补给微弱。单井涌水量以5～10m3/（h·m）及2.5～5.0m3/（h·m）为主，黄骅一带小于2.5m3/（h·m）。

河北平原的地下水类型为潜水-微承压水，水质为淡水，区域内蕴藏的地下水大部分为潜水，只有很少的地区内为承压水。浅层地下水的水位均大于0，最高水位达80m，而东部滨海平原区的水位却小于10m。地下水水化学类型从西向东依次由重碳酸盐型过渡到硫酸盐-氯化物型、氯化物型，矿化度程度逐渐加深，并遵循运移规律。在滨海平原地区，盐分较大，与海水倒灌也有一定关系。