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本区含水层组的划分原则，主要是在第四纪地质分层的基础上，根据含水层的发育程度、含水层的岩性、含水层的富水性、地下水补给径流排泄条件等主要的水文地质要素，进行含水层组划分的。
区内由砂与黏性土类相间多次叠加形成的巨厚沉积物，具有较为明显的沉积韶律和旋回性，而这种沉积物的厚薄、含水砂层的粗细，是由构造沉降作用和水流强度的大小所控制。含水层的发育程度在水平方向上表现了明显的差异性，而在垂向上也同样表现了阶段性的变化，因此可以利用不同深度上的含砂比，作为含水层组划分的依据。
地层中砂层粒度的大小，明显地反映了当时沉积时下降速度、水流的大小以及物质来源方向，在水平和垂向上均具有一定的差异。在垂向上，从上到下具有细—粗—略粗—细的变化趋势，砂层中矿物成分的风化程度亦随深度有逐渐加重的趋势，利用不同沉积阶段中岩性的粗细及砂层中矿物的风化程度变化，进行含水层组划分，亦是一个重要的依据。
含水层富水性的大小与砂层粒度的粗细、风化程度紧密相关，同时与砂层的压密程度、胶结状况有直接的影响。含水砂层出水量的大小，多与上面提到的砂层粒度的大小是一致的。总的看来，按深度（垂向变化）地层的富水性（出水率）有较为明显的变化，按含水层组的排列顺序从上到下其水量变化是大—中等—较大—较小，这种垂向上有规律的变化可以作为含水层组划分的依据之一。
深层淡水水化学类型在垂向上的变化不够明显，可能与各含水层的水交替条件较好有一定的关系。从地表到200余米深度内，含水层的矿化度变化比较显著，在含水层组划分上有一定的参考意义。
按目前本区所揭露的深度，依据上述含水组划分原则，将第四系划分了四个含水层组（图3-1）。
图3-1衡水地区水文地质剖面图
本组为第四纪晚期堆积物，相当于第四系全新统（Q 4 ）地层，底板深度一般为50～70m（图3-2），是一套河流冲积沼泽洼地相，由泥砂质组成的沉积物，直接受大气降水补给或河渠渗入补给。本组除发育有微承压的浅层淡水外，尚包括一部分咸水层和西北部的全淡水层。含水层岩性西部粒度大，由中砂或中细砂组成，并呈东西向宽条带状分布，砂层厚15～30m，局部小于10m。地下水水化学类型从西向东作HCO 3 -Ca·Mg·Na水，HCO 3 ·SO 4 ·Cl-Ca水过渡，矿化度小于2g/L。西北部全淡水区水量丰富，水位降低5m时的单井出水量50～120m 3 /h，而在其他零星或条带状分布的浅层淡水区，砂层厚度5～20m，出水量10～50m 3 /h。本组下部和第二含水组上部赋存的咸水层，咸水层的厚度自西向东逐渐增大，矿化度最高的部位集中在冀县、衡水、武邑一带，一般最高达25～30g/L，说明这一带是处于水交替条件差的一个集盐部位。
图3-2第Ⅰ含水组底板等高线图
本组相当于上更新统（Q 3 ）地层，底板埋深中部浅、两侧深，一般为l50～180m（图3-3），是一套以河流沉积相为主的泥砂质沉积物和西北部的以冲洪积相及洼地泥沼相为主的沉积物。本组的中上部空间多被咸水占据，砂层由西向东由粗变细，由中粗砂逐变为粉细砂，总趋势是西粗东细，上细下粗，总厚度20～40m，局部达50m，西部砂层连续性好，为片状分布，向东则为明显的条带相间。在西北部与浅层淡水发生直接关系，直接接受大气降水补给，在有咸水存在的地方，天然条件下侧向补给是地下水的主要补给方式，但随着深层地下水的开采，地下水水头大幅度下降，浅层水的越流补给已成为主要补给来源。水化学类型在垂向上除淡水体和咸水体有明显的不同外，一般在淡水本身类型变化不明显。水平方向上有两个水循环交替作用方向：一个是由西北部HCO 3 -Na·Mg·Ca水向东南渐变为Cl-Na水；一个是由东部HCO 3 -Na水向西部渐变SO 4 ·Cl-Na（Cl·SO 4 -Na）水。矿化度的变化并不明显，一般均小于1g/L。本组出水量的大小与砂层的粗细、厚薄相一致，在水位降低5m时，西北部单井出水量为50～100m 3 /h，中部为25～50m 3 /h，但在砂层贫乏带的地方则不足25m 3 /h，东部由于咸水层占据了大部空间，淡水部分的出水量一般均小于50m 3 /h或更小至5m 3 /h。
图3-3第Ⅱ含水组底板等高线图
本组相当于中更新统（Q 2 ）地层，底板埋深中部浅，两侧逐渐加深，一般是由中部的250～270m至两侧的350m（图3-4）。为一套河流冲洪积相泥砂质沉积物和东部的冲积相或湖积相泥砂质沉积物。含水层岩性以中细砂为主，夹有粗砂或粉细砂。总的看来，本组砂层发育，砂层粒度是西部粗、中部细、东部较粗，垂向上的变化并不明显。本组黏性土层相对发育且呈大片连续性分布，具有一定的隔水作用。天然条件下地下水的补给方式以侧向补给为主。目前越流补给已成为主要补给方式。本组含水层出水量的大小与上述砂层的分布规律相一致。水位降深5m，单井出水量西部50～100m 3 /h，中东部40～60m 3 /h或20～40m 3 /h。
图3-4第Ⅲ含水组底板等高线图
水化学类型垂向变化不大，水循环交替方向与上组规律一致，即由西至东HCO 3 ·SO 4 -Na·Ca水，Cl·SO 4 -Na水，由东到西HCO 3 -Na水，HCO 3 ·Cl-Na水到中部则为Cl-Na水，矿化度均都小于1g/L。
本组相当于下更新统（Q 1 ）地层，底板埋深在450～640m（图3-5）。本组地下水承压性能最好，水头最大，为侧向径流补给。本组含水层为一套冲洪积相和三角洲相泥砂质沉积物，下部和东部是一套以湖相为主的泥砂质沉积物，中部各相沉积物相互交错，结构比较复杂。本组砂层较发育，分布特点是，自西向东有一定的倾斜性，并有由粗到细的变化规律，以中粗砂为主，厚度大，含砂比高，呈片状分布。中部较细以中细砂为主，偶见中粗砂，砂层厚度一般大于30m，而中部砂厚则小于20m，东南部砂层粒度和厚度相应有些增大。本组黏性土类也较发育且呈片状连续性分布，具有一定的隔水作用。
图3-5第Ⅳ含水组底板等高线图
水化学类型东部以HCO 3 -Na水向中部渐变为HCO 3 ·SO 4 -Na或Cl·HCO 3 -Na水，矿化度仍然不大于1g/L。
本组含水层的出水量较上组偏小，但在西、中、东区的变化上看与上组颇为相似，总的看来，西部砂层粗、厚度大。水位下降5m单井出水量60～80m 3 /h，中部20～50m 3 /h，东部60m 3 /h。