石嘴山東部平原區(qū)地下水運移與水化學分布規(guī)律研究

段 佳

(寧夏水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)勘察院，寧夏 銀川 750021)

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石嘴山東部平原區(qū)地下水運移與水化學分布規(guī)律研究

段 佳

(寧夏水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)勘察院，寧夏 銀川 750021)

2012年石嘴山東部平原區(qū)地下水運移與水化學分布規(guī)律研究，結果表明：山前洪積傾斜平原水質(zhì)好，總溶解固體(TDS)值均小于1 g/L；沖湖積平原淺層地下水、承壓水排泄區(qū)水質(zhì)最差；黃河東岸陶樂一帶TDS含量高的主要原因是該地區(qū)本底值高。局部地區(qū)強烈開采地下水形成降落漏斗，未引起水化學明顯改變。此項研究對石嘴山市地下水資源的調(diào)配與開發(fā)利用提供依據(jù)。

地下水運移；淺層地下水；承壓水；水化學；石嘴山平原區(qū)

研究區(qū)位于寧夏最北端，石嘴山市東部區(qū)域，東靠內(nèi)蒙古鄂爾多斯市、南連自治區(qū)首府銀川市，西倚賀蘭山，北接內(nèi)蒙古烏海市，研究區(qū)面積3 973 km2。

研究區(qū)屬中溫帶干旱氣候區(qū)，降水稀少，平均降水量183.25 mm，平均蒸發(fā)量1 800 mm，平均氣溫9.7℃。研究區(qū)地勢由西向東降低，山前洪積扇海拔高度約1 095～1 450 m，沖湖積平原區(qū)地形較平緩，海拔高度約1 078～1 130 m，從地貌類型可分為臺地(石嘴山臺地和陶樂臺地)、石嘴山盆地、黃河平原(圖1)。

1 地下水運移特征

研究區(qū)地下水類型有松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水和基巖裂隙水，主要以第四系松散巖類孔隙水為主，分布面積占研究區(qū)面積的93%以上，第四系松散巖類孔隙水進一步可分為潛水、承壓水，此次針對潛水中淺層水與第一承壓含水巖組研究[1]。

1.1 淺層地下水運移特征

賀蘭山山前洪積傾斜平原含水層顆粒粗大，松散，水力坡度大于10‰，因此地下水徑流速度在這一地帶較快，徑流方向由西向東。黃河平原中部沖湖積平原含水層顆粒變細，徑流速度變緩，部分地區(qū)地下水溢出形成湖泊，地下水總體流向北東，最后排泄至黃河。姚伏—平羅—靈沙一帶水位相對較高，此線以東潛水直接向黃河排泄。石嘴山盆地地下水徑流除石嘴山鋼廠一帶，其余地區(qū)自西向東流向黃河。

山前洪積傾斜平原潛水徑流速度快，平原中部沖湖積平原潛水徑流緩慢[2]。洪積、沖湖積平原潛水徑流特點是：含水層物質(zhì)顆粒由南向北、由西向東變細，水力坡度由2‰過渡為0.3‰～0.1‰。在豐水期(灌溉期)除開采強度較大的石炭井附近、平羅火車站、石嘴山鋼廠等地區(qū)外，渠系、田間滲漏補給地下水，潛水位普遍上升，溝谷排泄地下水現(xiàn)象比較明顯，地下水向黃河排泄(圖2)。

在大武口區(qū)石炭井、北武當廟、平羅縣火車站、石嘴山鋼廠等地區(qū)，由于大量開采地下水形成地下水位降落漏斗，地下水徑流方向呈放射狀流向漏斗中心。

1.2 承壓地下水運移特征

本次僅對研究區(qū)內(nèi)第一承壓含水巖組(50～170 m深度范圍內(nèi))徑流特征進行研究。

在研究區(qū)西部承壓水徑流條件好，含水層顆粒較粗，水力坡度大于5‰，徑流速度較快，徑流方向由西向東。黃河平原中部含水層巖性變細，水力坡度由1‰～2‰變?yōu)?.2‰～0.7‰，徑流速度緩慢，徑流方向由南偏西流向北偏東(圖3)。

1-縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)；2-水系；3-石嘴山界線；4-研究區(qū)范圍；5-臺地；6-石嘴山盆地；7-黃河平原

圖1 研究區(qū)范圍及地貌類型

1-縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)；2-水系；3-石嘴山界線；4-研究區(qū)范圍；5-地下水等水位線；6-地下水類型界線；7-地下水流向

圖2 淺層地下水流場圖

由于近年來強烈開采地下水，在平羅縣火車站東南地區(qū)及東北地區(qū)，形成承壓含水巖組降落漏斗，地下水呈放射狀流向漏斗中心[3]。

2 地下水水化學空間分布特征

2012年8月在研究區(qū)內(nèi)采集了淺層水與承壓水樣品共120件，對區(qū)內(nèi)地下水化學分布規(guī)律進行了系統(tǒng)研究。地下水水化學特征，由于受氣候、地形、地質(zhì)及巖性多種因素影響，形成了復雜多變的水化學類型，在分布上各含水巖組之間既相互聯(lián)系又各不相同。

1-縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)；2-水系；3-石嘴山界線；4-研究區(qū)范圍；5-等水壓線；6-地下水類型界線；7-單一潛水區(qū)界線；8-基巖裂隙水；9-單一潛水區(qū)；10-碎屑巖類裂隙孔隙水；11-地下水流向

圖3 承壓水流場圖

2.1 淺層地下水中總溶解固體(TDS)的分布特征

研究區(qū)內(nèi)淺層地下水樣品取樣深度在30 m以上的點占到71%，其中有部分點取樣深度小于10 m。淺層地下水水化學成分從南到北呈帶狀分布[4]，根據(jù)《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-93)(Ⅲ類水TDS值小于1 g/L)[5]，TDS值小于1 g/L的面積約占平原區(qū)的55%，主要分布在包蘭鐵路以西及黃河兩側區(qū)域；TDS值1～3 g/L的面積約24%，分布在沖湖積平原中南部區(qū)域，并在西永固東北側零星分布；TDS值3～6 g/L的面積約16%，主要分布在沖湖積平原區(qū)中北部地區(qū)，并在黃河以東等地區(qū)零星分布；TDS值大于6 g/L的面積約4.5%，主要分布在陶樂附近，并在惠農(nóng)南側零星分布。(圖4)

2.2 承壓地下水中總溶解固體(TDS)的分布特征

除單一潛水區(qū)外，平原區(qū)承壓含水巖組水質(zhì)西部好于東部，南部好于北部，包蘭鐵路以西、平羅附近及黃河東岸中南部地區(qū)TDS值均小于1 g/L，向東北TDS值逐漸增高至大于6 g/L(圖5)。

1-縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)；2-水系；3-石嘴山界線；4-研究區(qū)范圍；5-TDS分區(qū)界線；6-地下水類型界線；7-基巖裂隙水；8-碎屑巖類裂隙孔隙水；9-TDS值<1 g/L；10-TDS值1～3 g/L；11-TDS值3～6 g/L；12-TDS值>6 g/L

圖4 淺層地下水TDS分區(qū)圖

1-縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)；2-水系；3-石嘴山界線；4-研究區(qū)范圍；5-地下水類型界線；6-單一潛水區(qū)界線；7-TDS分區(qū)界線； 8-基巖裂隙水；9-單一潛水區(qū)；10-碎屑巖類裂隙孔隙水；11-TDS值<1 g/L；12-TDS值1～3 g/L；13-TDS值3～6 g/L；14-TDS值>6 g/L

圖5 承壓水TDS分區(qū)圖

3 地下水運移與總溶解固體(TDS)關系分析

淺層地下水與承壓水徑流方向基本一致，地下水經(jīng)過溶濾、濃縮，脫碳酸、脫硫酸等作用，地下水補給區(qū)、徑流區(qū)、排泄區(qū)的水化學特征明顯。賀蘭山山前洪積傾斜平原主要接受大氣降水補給，水力坡度較大，徑流速度較快，地下水TDS含量低；地下水運移過程中，黃河沖湖積平原徑流速度趨緩，隨著時間的推延，淺層地下水水位埋深較淺，蒸發(fā)作用帶走水分，地下水逐漸濃縮，TDS值不斷升高，排泄區(qū)地下水進一步濃縮，故地下水排泄區(qū)TDS值最高。承壓水補給來源主要由越流補給和側向徑流補給，經(jīng)過巖層的吸附、分解、遷移等作用，承壓水比淺層水水質(zhì)略好，但總體上，隨著承壓水向北東方向徑流，排泄區(qū)TDS值亦最高。

黃河東岸陶樂附近地區(qū)為引黃灌區(qū)，水文條件與黃河西岸沖湖積平原相似，其北東-南西一帶TDS值較高，TDS值多大于6 g/L，鑒于該地區(qū)無其他工業(yè)等活動，推測淺層地下水TDS值較高的原因是該地區(qū)TDS本底值較高。

由于大量開采地下水，導致局部地區(qū)形成地下水位降落漏斗，從而使局部地區(qū)地下水運移方向發(fā)生改變，經(jīng)過幾年甚至幾十年的強烈開采，其周圍地下水水化學未發(fā)生明顯變化，說明強烈開采地下水不會引起水化學變化。

4 結語

(1)山前洪積傾斜平原受地形、大氣降水等因素影響，淺層地下水及承壓水徑流速度快，水質(zhì)好，TDS值均小于1 g/L。

(2)沖湖積平原中，淺層地下水由于受氣候、灌溉影響和微地貌的控制，水化學特征復雜，總體上淺層地下水排泄區(qū)水質(zhì)最差。

(3)沖湖積平原中承壓水水力坡度較小，徑流速度緩慢，隨著承壓水向北東方向運移，TDS值也逐漸增高，承壓水排泄區(qū)—西永固以東地區(qū)TDS值最高，說明承壓水運移與TDS值相關性較好，承壓水排泄區(qū)水質(zhì)最差。

(4)黃河東岸陶樂一帶淺層地下水運移與TDS值相關性差，TDS值高的主要原因是該地區(qū)TDS含量本底值高。

(5)石炭井、北武當廟、平羅縣火車站、石嘴山鋼廠等地區(qū)，由于大量開采地下水，形成地下水位降落漏斗，導致局部地下水運移方向改變，其TDS值并未變化，說明地下水強烈開采引起的地下水徑流條件變化不會進一步引起水化學變化。

[1]尹秉喜，余秋生. 銀川平原地下水補給及水質(zhì)分布綜合研究[M].銀川：陽光出版社.2014.11.

[2]薛奇. 銀川平原地下水補徑排特征及其變化規(guī)律[J].地質(zhì)災害與環(huán)境保護.2011 (01):55-61.

[3]徐映雪，邵景力，崔亞莉，等. 銀川平原地下水流模擬與地下水資源評價[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì).2015 (03):13-18.

[4]王曉娟. 銀川平原地下水化學成分演化規(guī)律及其形成機制研究[D].長安大學.2005.

[5]地下水質(zhì)量標準(GB/T 14848-93)[S].

Study on Groudwater Movement and Hydrochemical Distribution in Eastern Plain of Shizuishan

DUAN Jia

(Institute of Hydrogeology and Engineering and Environmental Geology of NingXia，Yinchuan 750021，NingXia)

To study on the groundwater flow and the hydrochemical distribution in eastern plain of Shizuishan,the result showed that the groundwater quality is well and the TDS values are all <1g/L in the tilt piedmont alluvial plain; Alluvial lake plain of shallow groundwater, confined water discharge area of the worst water quality. Taole along the Yellow River east coast, the TDS content in shallow groundwater is mainly due to the high background values in the region.Intense exploitation of groundwater in some areas formed cone of depression, did not cause signific changes in water chemistry.The study on the formulation and development of Shizuishan provide the basis for the use of groundwater resources.

Groundwater movement；shallow groundwater；confined water；hydrogeological chemistry；Shizuishan plain

2016-06-06

段佳(1984- )，女，寧夏銀川人，工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)方面研究。

P641.2

A

1004-1184(2016)06-0010-03