張家口內(nèi)陸平原區(qū)地下水資源及其特征

摘要 根據(jù)1991—2003年內(nèi)陸平原區(qū)的水資源評價成果，結合內(nèi)陸平原區(qū)地下水動態(tài)資料分析，揭示了內(nèi)陸平原區(qū)地下水資源特征。以利于內(nèi)陸平原區(qū)地下水環(huán)境的保護和持續(xù)利用。

關鍵詞 內(nèi)陸平原區(qū)；地下水資源；特征

中圖分類號 P641 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）13-0044-02

Groundwater Resources and Its Characteristics in the Inland Plain Area of Zhangjiakou

SU Wei-jie

（Zhangjiakou Hydrology and Resources Survey Bureau， Zhangjiakou， Hebei 075000）

Abstract Based on the evaluation results of water resources in the inland plain area from 1991 to 2003， the characteristics of groundwater resources in the inland plain area were revealed， in order to facilitate the protection and sustainable utilization of the groundwater environment in the inland plain area.

Key words Inland plain area；Groundwater resources；Characteristics

獨特的自然條件形成了內(nèi)陸平原區(qū)特殊的地下水環(huán)境。地下水埋藏淺，易受污染，潛水蒸發(fā)強烈；含水層薄，類型復雜，成井困難，地下水環(huán)境十分脆弱。由多年的地下水埋深監(jiān)測資料可知，由于無度開采地下水，部分地區(qū)出現(xiàn)了淺層地下水含水層疏干，湖淖干涸，地下水位持續(xù)下降等現(xiàn)象。據(jù)調(diào)查，造成該現(xiàn)象發(fā)生的根本原因一是內(nèi)陸平原區(qū)地處寒溫帶大陸性季風氣候區(qū)北部，“十年九旱”，降水量偏少；二是壩上地區(qū)以錯季蔬菜為龍頭產(chǎn)品的多項農(nóng)業(yè)新品種的種植模式，改變了壩上地區(qū)原有的農(nóng)業(yè)種植模式，需要大量開采地下水資源，使農(nóng)業(yè)井的開采密度增加到可觀的0.65眼/km2，使內(nèi)陸平原區(qū)原本就十分脆弱的地下水環(huán)境雪上加霜[1]。這就需要引起水行政部門的高度重視，嚴格執(zhí)行取水許可制度，通過多種途徑節(jié)約水資源，使內(nèi)陸平原區(qū)有限的地下水資源得到持續(xù)合理地利用。筆者結合內(nèi)陸平原區(qū)地下水動態(tài)及水質(zhì)分析化驗資料，揭示了內(nèi)陸平原地下水資源特征，以期為內(nèi)陸平原地下水環(huán)境的保護和持續(xù)利用提供借鑒。

1 基本條件

1.1 區(qū)域自然地理

張家口市壩上地區(qū)處于內(nèi)蒙古高原南緣。北部為陰山余脈，丘陵成帶；南部地勢略高于北部，相對高度超過200 m；中部地勢平坦開闊，形成了廣大的內(nèi)陸河平原區(qū)，總面積4 795 km2，其間崗梁、灘地、湖淖相間分布，呈典型的波伏高原景觀。海拔1 300～1 500 m，地面起伏較小，大部分被草灘、草坡所覆蓋，內(nèi)陸湖淖眾多，占全市面積的315%，包括康保、沽源、張北3縣和尚義縣北部。

1.2 水文氣象條件

張家口市壩上地區(qū)屬寒溫帶半干旱大陸性季風氣候。夏季涼爽短促，冬季寒冷漫長，春秋季節(jié)多風。全年大部分時間受西伯利亞冷空氣南下影響，風多雨少，氣候干燥，干旱指數(shù)2.0～3.0。氣溫差異較大。年平均氣溫，1～3 ℃，極端最低氣溫-37 ℃。年日照時數(shù)3 000 h。多年平均降水量360～400 mm。

1.3 水文地質(zhì)

內(nèi)陸平原區(qū)含水層共分5個含水組，第1含水組由第四系全新統(tǒng)和中、下更新統(tǒng)的沖洪積、風積和湖積物形成，一般埋深小于60 m，水力性質(zhì)為潛水或微承壓水[2]。第2含水組由第四系中、下更新統(tǒng)的湖積物形成，埋深在60～150 m，水力性質(zhì)為承壓水，含水微弱。第3含水組是第三系孔隙裂隙含水巖組，由湖積物形成，一般頂板埋深小于20 m，底板埋深80～200 m，水力性質(zhì)為潛水或承壓水，具有較強的供水意義，但只在局部分布。第4含水組是第三系熔巖裂隙孔洞含水巖組，富水性不均，埋深變化大。第5含水組是基巖裂隙含水巖組，由火山堆積區(qū)域變質(zhì)陸相沉積形成，含水貧而不均，僅在壩緣構造構造裂隙帶中有富水段。

1.4 地下水的補、排條件

壩上平原呈獨特的地理景觀和氣象特征，地下水的主要補給來源是降水入滲，因此形成了與降水關系較為密切的動態(tài)變化過程（圖1）[2]。受降水入滲和灌溉回歸水的補給，地下水由南部或北部的山丘區(qū)向中部的湖淖匯集，垂直蒸發(fā)和人工開采為主要的排泄方式。

2 地下水資源評價

2.1 補給量

地下水動態(tài)規(guī)律是地下水補、徑、排特征的集中反映，除了與所處水文地質(zhì)單元的地質(zhì)條件有關外，還受人工開采和氣象因素的影響和制約。

采用平原區(qū)計算方法，根據(jù)水均衡原理，在某一時段內(nèi)地下水的補排平衡式為：

分項計算地下水的總補給量和總排泄量，并進行水平衡計算。以地下水總補給量扣除井灌回歸水量為地下水資源量[3-4]。

地下水補給量包括降水入滲補給量、山前側向補給量、渠系滲漏補給量、渠灌田間入滲補給量和井灌回歸補給量。各項補給量之和為總補給量。即

式中，Q補為地下水總補給量；

Pr為年降水入滲補給量；

Q側為山前側向補給量；

Q井為井灌回歸補給量；

Q渠為渠系滲漏補給量；

Q灌為渠灌田間入滲補給量。

其中，地表水入滲量很小，資料統(tǒng)計不便，不計算。

內(nèi)陸平原區(qū)地下水補給量計算結果：降水入滲26 138.5萬m3，山前側向3 150.0萬m3，井灌回歸710.3萬m3，總補給量29 998.8萬m3，資源量29 288.5萬m3。

2.2 排泄量

內(nèi)陸平原區(qū)地下水排泄項包括淺層地下水實際開采量、潛水蒸發(fā)量、河道排泄量和越流排泄量。計算公式為

式中，Q排為地下水總排泄量；

Q采為淺層地下水實際開采量；

ε為潛水蒸發(fā)量；

Q河排為河道排泄量；

Q越為越流排泄量。

其中，越流排泄量很小，不計算。

內(nèi)陸平原區(qū)地下水排泄量計算結果：

淺層地下水實際開采量5 408.2萬m3，潛水蒸發(fā)量19 510.6萬m3，河道排泄量2 729.8萬m3，越流排泄量0，總排泄量27 648.6萬m3。

2.3 補排平衡分析

采用下式進行補排平衡計算：

式中，Q總補 為淺層地下水總補給量；

Q總排為淺層地下水總排泄量；

ΔW為淺層地下水蓄變量；

X為絕對均衡差；

δ為相對均衡差。

計算得到補排均衡差為3.6%，符合《市級地下水資源評價細則》規(guī)定的計算要求。

3 地下水資源質(zhì)量

內(nèi)陸平原區(qū)地下水資源受其地質(zhì)條件的制約，水化學類型復雜。在內(nèi)陸平原區(qū)分布有大小不一的多個湖淖，湖淖周圍地下水埋藏較淺，地下徑流遲緩，蒸騰、濃縮作用強烈，水化學指標等值線在湖淖周圍呈島狀分布。在安故里淖—對口淖的大片區(qū)域，水化學類型多為HCO3·Cl-Ca·Mg，礦化度一般在1～2 g/L。在沽源城區(qū)，公雞淖爾、水泉淖爾和囫圇淖周圍出現(xiàn)NO3·HCO3·Cl-Ca和HCO3·NO3-Ca·Na型水。

在康?？h西、南部地勢低洼區(qū)，水化學類型復雜，水質(zhì)較差，出現(xiàn)了SO4·HCO3·Cl-Ca·Mg、Cl·NO3-Ca和HCO3·SO4-Na·Ca型水，礦化度一般在1～2 g/L。在尚義北部低洼處，出現(xiàn)Cl·NO3-Ca·Mg·Na、HCO3·Cl-Na·Mg型水，且出現(xiàn)了較大范圍的礦化度大于2 g/L的地下水區(qū)域。

內(nèi)陸平原區(qū)地下水資源存在較大區(qū)域的氟污染，一般近山地帶，地下水徑流較強烈，地下水交替頻繁，氟含量小于1 mg/L。張北縣境內(nèi)安故里淖—張飛淖—對口淖低洼地帶，還有康?？h李家地—大青溝—七甲一線以西，氟化物含量在1～2 mg/L。在尚義大蘇計周邊，出現(xiàn)了氟化物含量大于2 mg/L的區(qū)域。

由水質(zhì)監(jiān)測資料可知，內(nèi)陸平原區(qū)大部分地區(qū)水質(zhì)變化不大，在沽源平原等少數(shù)地區(qū)，由于開采水質(zhì)較好的第三系地下水進行農(nóng)業(yè)灌溉，使淺層地下水水質(zhì)得到好轉。在一些區(qū)域，由于自然環(huán)境的影響，加上部分人環(huán)境保護意識不強，致使生產(chǎn)、生活污水無序排放，加上農(nóng)業(yè)上農(nóng)藥、化肥無節(jié)制使用，部分地段出現(xiàn)地下水質(zhì)惡化現(xiàn)象。如在尚義出現(xiàn)了Cl·NO3型水，康保出現(xiàn)了SO4·HCO3·Cl型水，沽源出現(xiàn)了NO3·HCO3·Cl型水，而這些區(qū)域，在1990年以前水質(zhì)類型均為HCO3型水。

4 地下水資源特征

（1）內(nèi)陸平原區(qū)地下水資源雖然數(shù)量大，但分布面寬廣，地下水含水層薄，分布極不均勻，成井困難，給地下水開發(fā)利用帶來“找水難”的問題。

（2）內(nèi)陸平原區(qū)地下水資源主要源于降水補給，在多年平均地下水資源量中，降水入滲補給量占89.2%，源于降水的山前側向補給量占8.3%，這充分體現(xiàn)了內(nèi)陸平原區(qū)地下水資源源于當年降水量的特點，在年內(nèi)分配和年際變化上也與降水一致。

（3）內(nèi)陸平原區(qū)分布大小不一的多個湖淖，地下水徑流通過湖淖周邊向湖淖緩慢匯集。由于地下水埋深不斷變小，很多地下水出露到湖淖后轉化為地表水，由于長期的蒸發(fā)和強烈的濃縮作用，湖淖的地表水質(zhì)量很差，大多是不能利用的苦咸水，因此，內(nèi)陸平原區(qū)地下水徑流出露，使地下水資源利用價值降低或消失。

（4）內(nèi)陸平原區(qū)地下水主要排泄途徑為潛水蒸發(fā)，約占總排泄量的71%，其次是人工開采，約占20%，其他排泄量占9%，因為難以奪取的潛水蒸發(fā)量，導致地下水資源可利用系數(shù)很小，水資源開發(fā)利用困難[5-6]。

參考文獻

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