大同縣孔隙地下水富集規(guī)律研究

張 飛，寧顯林，臧紅飛

(太原理工大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024)

大同縣孔隙地下水富集規(guī)律研究

張 飛，寧顯林，臧紅飛

(太原理工大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024)

為了更合理的開(kāi)發(fā)和保護(hù)大同縣的地下水資源，在綜合研究大同縣地質(zhì)環(huán)境條件及地下水勘察資料的基礎(chǔ)上，分析了大同縣孔隙地下水富集規(guī)律及其影響因素，并對(duì)大同縣孔隙地下水進(jìn)行了富水性分區(qū)。本研究對(duì)大同縣地下水資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

孔隙地下水;富集規(guī)律;單位涌水量;大同縣

水資源短缺是制約大同縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的主要瓶頸之一。伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大同縣地下水開(kāi)采量逐年遞增，其中以黨留莊水源地和二三十里鋪水源地地下水開(kāi)采規(guī)模最大，并且已引發(fā)了一定的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。全面深入的研究大同縣地下水運(yùn)移及富集規(guī)律，對(duì)合理開(kāi)采地下水，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義。

國(guó)內(nèi)外對(duì)孔隙地下水富集規(guī)律已經(jīng)做了大量研究，而孔隙水作為大同縣主要的地下水賦水類型，還未對(duì)其進(jìn)行相關(guān)研究，馬有卿等從水文地質(zhì)環(huán)境及地下水供水的角度對(duì)大同縣地下水進(jìn)行了水文地質(zhì)分區(qū)，并對(duì)供水前景做出了規(guī)劃預(yù)測(cè)，但并未分析大同縣地下水的運(yùn)移、富集規(guī)律。本文在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合大同縣的地質(zhì)環(huán)境條件，以抽水井的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析了本區(qū)孔隙地下水的運(yùn)移及富集規(guī)律。研究成果可為大同縣孔隙地下水的開(kāi)發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 區(qū)域概況

大同縣地處塞外高原，屬干旱大陸性季風(fēng)氣候。1956～2000年系列多年平均降水量 391.5 mm，最大降雨量 656.4 mm(1964年)，最小降雨量232.6 mm(1965年)。年均蒸發(fā)量為1 909 mm，最大蒸發(fā)量為 2 367.5 mm(1972年)，最小蒸發(fā)量為1 539 mm(1964年)，蒸發(fā)主要集中在4－8月份。

大同縣水系較為發(fā)育，多呈樹(shù)枝狀。境內(nèi)河流主要有桑干河、御河、坊城河。桑干河屬海河流域永定河水系，御河、坊城河屬海河流域桑干河水系。

2 孔隙水含水巖組的劃分

大同縣盆地內(nèi)堆積了新生界巨厚的松散物，為孔隙水賦存提供了良好的場(chǎng)所。受地質(zhì)、古地理環(huán)境等因素的影響，孔隙水的分布規(guī)律具有一定的差異性。依據(jù)含水介質(zhì)的巖性特征，地下水類型及賦存條件，將本區(qū)松散巖類孔隙水含水巖組劃分如下:

2.1 火山丘陵孔隙裂隙水

主要為玄武巖裂隙水，分布于金山、閣老山、昊天寺、大同—陽(yáng)原公路北側(cè)及桑干河北岸的東、西沙窩一帶。相對(duì)富水區(qū)主要分布于賀店，艾家洼、大北莊一帶。含水巖組主要由中、上更新統(tǒng)火山彈、火山砂、砂及粉細(xì)砂、粗中砂組成，厚10～22 m，地下水位埋深 24 m，單位涌水量 1.30 ～1.61 L/s·m。

2.2 傾斜平原孔隙水

分布于北部采涼山前，南部馬頭山和東部豐稔山前，含水層埋深、厚度、巖性、富水性及水位埋深在不同地段差異較大。洪積扇裙主要分布于南山前小王 －東后子口一帶，該區(qū)面積約119 km2，含水巖層為礫石、卵石、粗中砂，厚 7～54 m，地下水位埋深 30 m，單位涌水量 1.5～2.1 L/s·m。西駱駝坊至任家小村一帶，地表巖性多為上更新統(tǒng)沖洪積物。含水巖性為粉砂、粗砂、中砂，厚 8～11 m，單位涌水量 7.8 L/s·m。二十里鋪、周士莊、下榆澗、聚樂(lè)堡及桑干河南岸郭家莊、施家會(huì)一帶，地表巖性為上更新統(tǒng)亞砂土、砂礫石。含水層巖性為中粗砂、砂含礫石，厚10～69 m，單位涌水量1.1～2.38 L/s·m。水化學(xué)類型為 HCO3－Ca·Mg型及 HCO3－Na·Mg型，礦化度 0.3 ～0.46 g/L，pH 值 7.7 ～8.5。

2.3 沖湖積平原孔隙水

分布于縣境中部及桑干河、御河河谷地帶，富水區(qū)主要分布于倍加造以西一帶及古河道分布區(qū)，含水層巖性為粗砂、中砂、細(xì)砂，厚55～68 m，地下水位埋深1.3～7 m，單位涌水量為5.0～8.8 L/s·m。地下水水化學(xué)類型為 HCO3－Ca·Mg型，HCO3－Na·Mg型。礦化度 0.45 ～0.98 g/L，pH 值 7.8 ～8.2。

本次提升面積為4 021 m2。該節(jié)點(diǎn)也是居民活動(dòng)的重要節(jié)點(diǎn)之一，在節(jié)點(diǎn)處設(shè)計(jì)硬質(zhì)鋪裝、景觀亭和樹(shù)池坐凳等，供居民休息活動(dòng)。在植物配置上，為居民營(yíng)造林下空間，提供在夏季遮陰納涼的空間場(chǎng)所，且植物季相變化明顯，四季景色各異。圖5為城府南街與唐和路節(jié)點(diǎn)效果圖。

3 孔隙水富集規(guī)律

3.1 孔隙水富集規(guī)律

受含水巖組巖性、水動(dòng)力條件等綜合因素的影響，大同縣孔隙地下水運(yùn)移及富集在區(qū)域上存在明顯的差異性，孔隙水運(yùn)移及富集規(guī)律歸納如下:

(1)孔隙地下水徑流總體受到地形地貌的控制，其徑流方向由山區(qū)向平原，自河流上游向下游流動(dòng)，河床為地下水的強(qiáng)徑流區(qū)，地下水總的運(yùn)動(dòng)方向是自南、北向桑干河徑流，最后通過(guò)桑干河河谷向陽(yáng)原盆地運(yùn)動(dòng)。在黨留莊水源地、二三十里鋪水源地等個(gè)別地區(qū)，由于開(kāi)采量較大，形成了較大的地下水降落漏斗，地下水流向隨之發(fā)生了變化。

(2)孔隙水的運(yùn)移方式受補(bǔ)給機(jī)制及地形地貌的制約，運(yùn)移方式主要表現(xiàn)為垂直入滲、水平面狀徑流。

(3)地下水的富集規(guī)律與地下水的運(yùn)移規(guī)律相對(duì)應(yīng)，即由含水巖組及地勢(shì)構(gòu)造等控制，含水巖組是孔隙地下水富集最基本條件，根據(jù)孔隙水含水系統(tǒng)特征及其徑流規(guī)律等，沖湖積平原區(qū)為地下水匯集區(qū)，區(qū)域內(nèi)古河道交錯(cuò)分布，含水層多為中粗砂，富水性強(qiáng)。傾斜平原區(qū)內(nèi)部分有古河道分布地區(qū)，地下水儲(chǔ)存空間好，地下徑流強(qiáng)烈，富水性強(qiáng)。

3.2 影響孔隙水富集的主要因素

特定沉積環(huán)境中形成的成因類型不同的松散沉積物，受到不同的水動(dòng)力條件控制，從而呈現(xiàn)巖性與地貌有規(guī)律的變化，決定著賦存于其中地下水的特征。其中孔隙水含水巖組沉積物成因及變化是地形和水流狀態(tài)作用的結(jié)果。

3.2.1 地形地貌

大同縣整體地勢(shì)為南北高，中間低。地勢(shì)的起伏走向，大致呈西東展布，南北排列，北東高于南西。地形變化為漸變形式，所以孔隙含水層也是連續(xù)漸變的，具體由傾斜平原區(qū)砂礫石、粗砂轉(zhuǎn)變?yōu)槠皆瓍^(qū)的中粗砂、細(xì)沙。沉積厚度也由薄向厚呈漸變式轉(zhuǎn)化。顆粒較粗，沉積厚度較大的沉積物為地下水的富集提供了很好的儲(chǔ)水空間。

3.2.2 河流水系及古河道

大同縣河流水系發(fā)育，河道中沉積有顆粒較粗的砂，巖性粗，滲透性好，利于接受地表水和降雨的入滲補(bǔ)給，雨季河道中匯集的大量降水入滲補(bǔ)給地下水，加之河谷區(qū)地下水埋藏深度大，蒸發(fā)微弱，以溶濾作用為主，往往形成水質(zhì)較好的富水區(qū)域。

大同縣境內(nèi)傾斜平原區(qū)與沖湖積平原區(qū)內(nèi)分布有大量的條帶狀古河道，古河道巖性主要以礫石、砂為主，透水性好，古河道河床以外則淤積粘性土，構(gòu)成很好的相對(duì)隔水邊界;古河道以接受降雨補(bǔ)給和粘土層側(cè)向越流補(bǔ)給，富水性強(qiáng)。

3.2.3 孔隙含水巖組特征

根據(jù)大同縣水文地質(zhì)分區(qū)結(jié)果，大同縣孔隙地下水可分為三個(gè)部分，即火山丘陵區(qū)孔隙水、傾斜平原孔隙水、沖湖積平原孔隙水?；鹕角鹆陞^(qū)孔隙水主要含水巖組由中、上更新統(tǒng)火山彈、火山砂、砂及粉細(xì)砂、粗中砂組成;平原區(qū)孔隙含水巖組則根據(jù)分布位置的不同而有所差異，靠近山前的含水巖組以礫石、卵石、粗中砂為主，隨著地形變緩，顆粒逐漸變細(xì)，含水巖性變?yōu)橐苑凵?、粗砂、中砂為主?/p>

3.2.4 地下水補(bǔ)給與排泄條件

大同縣孔隙地下水系統(tǒng)主要的補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，補(bǔ)給方式主要是面狀入滲和河谷地帶短程水系的集中入滲補(bǔ)給。在面狀補(bǔ)給區(qū)，降水以垂直下滲為主;在河谷地帶，地表水集中入滲補(bǔ)給。另外，基巖山區(qū)裂隙水側(cè)向補(bǔ)給、灌溉入滲等也是孔隙地下水補(bǔ)給來(lái)源。

地下水的主要排泄方式有潛水蒸發(fā)、泉水排泄、人工開(kāi)采及地下側(cè)向徑流排泄等。以蒸發(fā)方式排泄地下水在整個(gè)縣域內(nèi)普遍存在，尤以地下水位埋藏較淺的各河谷更為明顯。河谷是地下水排泄場(chǎng)所，各河地表徑流除短時(shí)間洪水外，皆由地下水補(bǔ)給形成。側(cè)向徑流排泄主要是桑干河兩岸松散堆積物以地下水徑流向陽(yáng)原盆地排泄。

3.3 孔隙水富水性分區(qū)

根據(jù)控制孔隙水的運(yùn)移、富集規(guī)律的構(gòu)造特征和單井出水量等，按照統(tǒng)一口徑、統(tǒng)一為單位降深，將巖溶水的富水性劃分為:大于5 L/s，1～5 L/s和小于1 L/s三個(gè)等級(jí)。

3.3.1 單井涌水量大于5 L/s

主要分布于沖積平原區(qū)樊莊、蔡莊、解莊、獨(dú)樹(shù)、營(yíng)坊溝一帶，地表巖性為上更新統(tǒng)沖積堆積亞砂土，含水層巖性為粗砂、中砂、粉細(xì)砂，厚 5.5 ～68 m，涌水量 5.5 ～8.0 L/s，以及傾斜平原孔隙水區(qū)西駱駝坊至任家小村一帶，地表巖性多為上更新統(tǒng)沖洪積物。含水巖性為粉砂、粗砂、中砂，厚8～11 m，單位涌水量 7.8 L/s。

3.3.2 單井涌水量1～5 L/s

分布于沖湖積平原桑干河北側(cè)的利仁皂、邢莊、黨留莊、馬連莊、官堡、陳莊、郭家莊至舊橋一帶。地表巖性為亞砂土、亞粘土，含水層巖性為粗中細(xì)粉砂，厚3.5～78 m，單位涌水量 1.65～2.9 L/s。傾斜平原區(qū)二十里鋪、周士莊、下榆澗、聚樂(lè)堡及桑干河南岸郭家莊、施家會(huì)一帶，地表巖性為上更新統(tǒng)亞砂土、砂礫石。含水層巖性為中粗砂、砂含礫石，厚10～69 m，單位涌水量 1.1～2.38 L/s。傾斜平原洪積扇分布區(qū)南山前小王—東后子口一帶，地表巖性為全新統(tǒng)砂卵石、礫石，含水層為礫石、卵石、粗中砂，厚7～54 m。單位涌水量1.5～2.1 L/s?；鹕角鹆昕紫端畢^(qū)賀店、艾家洼、大北莊一帶，含水巖組由火山彈、火山砂、砂及粉細(xì)砂、粗中砂組成，厚 10 ～20 m，單位涌水量 1.30 ～1.61 L/s。

3.3.3 單井涌水量小于1 L/s

主要分布火山丘陵孔隙水區(qū)瓜園—養(yǎng)老洼及沿桑干河北岸南水地、于家寨、魚兒澗一帶，含水層均以層狀或似層狀玄武巖。裂隙發(fā)育及粗、中、粉細(xì)砂，厚65.3 m，單位涌水量0.8 L/s。以及沖積平原常家堡、千千村、西紫峰、東水地一帶。地表巖性為亞砂土、亞粘土，含水層巖性為粉細(xì)砂，厚8～40 m，單位涌水量 0.4 ～0.6 L/s。

4 結(jié)論

(1)大同縣地下孔隙水富水性強(qiáng)的地區(qū)主要集中分布在傾斜平原區(qū)與沖湖積平原區(qū)古河道發(fā)育、含水層以礫石、粗砂為主的地區(qū)。其他地區(qū)地下水富水性較弱。

(2)影響地下水富集的只要因素有地形地貌條件、河流水系及古河道、孔隙含水巖組特征及地下水補(bǔ)給與排泄條件等。

(3)根據(jù)大同縣孔隙地下水富水性劃分結(jié)果及其開(kāi)采現(xiàn)狀，建議大同縣以引黃水作為地下水替代水源，對(duì)地下水實(shí)施逐步的關(guān)井壓采措施，以保護(hù)涵養(yǎng)地下水源。地下水可作為特殊干旱年大同市、大同縣的后備水源。

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Study on Enrichment Regulation of Groundwater in the Datong County

ZHANG Fei，NING Xian－lin，ZANG Hong－fei
(College of Water Conservancy Science and Engineering，TaiYuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi)

In order to more reasonable exploitation and protection of groundwater resources in the Datong county，the article is based on geological environmental conditions and groundwater exploration material，analyses the enrichment regulaton and influencing factor of Groundwater，then divides water abundance of groundwater into partition. The study has important significance on the sustainable utilization of groundwater resources in the Datong county.

Pore groundwater;enrichment regulation;units－inflow and the Datong county

TV211.1+2

A

1004－1184(2012)01－0036－02

2011－09－26

張飛(1985－)，男，山西汾陽(yáng)人，在讀碩士研究生，主攻方向:水文學(xué)與水資源(水文地質(zhì)方向)。