湟水流域基巖裂隙水的基本特征及儲(chǔ)存規(guī)律

嚴(yán)維德　高學(xué)忠　張豐雄　馬月花　賈小龍　尚小剛

摘 要：湟水流域是青海省政治文化經(jīng)濟(jì)的中心，然而，水資源的不足嚴(yán)重制約著地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，影響著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)。五十年來(lái)對(duì)第四紀(jì)地層中的地下水勘察較多，但對(duì)基巖裂隙水工作甚少，該文在充分利用前人及近幾年的工作成果，對(duì)基巖裂隙水的形成、分布做了闡述，并總結(jié)了分布規(guī)律；研究開(kāi)發(fā)分布于基巖山區(qū)內(nèi)多達(dá)8.41億立方米/年的地下水資源，尤其是在現(xiàn)有技術(shù)條件下，開(kāi)發(fā)水量較豐富、水質(zhì)好的碳酸鹽類(lèi)裂隙溶洞地下水，對(duì)彌補(bǔ)在引大濟(jì)湟等調(diào)水工程下，仍然存在的城鎮(zhèn)供水水源不足，后備水源缺乏，山區(qū)人畜飲用水困難，具有現(xiàn)實(shí)且不可替代的作用。

關(guān)鍵詞：湟水流域 基巖山區(qū) 地下水 裂隙水

中圖分類(lèi)號(hào)：P641 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（b）-0097-02

湟水流域位于青海省東部，是青海省政治文化經(jīng)濟(jì)的中心，也是全省的糧食主產(chǎn)區(qū)和工業(yè)集中分布區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)分布著全省70%以上的耕地、64%以上的常住人口和46%以上的工業(yè)產(chǎn)值。其內(nèi)的西寧市是青海省省會(huì)，海東市是國(guó)家2013年批準(zhǔn)新成立的一個(gè)新型城市。

由于流域內(nèi)自產(chǎn)地表水資源和已探明的河谷區(qū)第四系松散巖類(lèi)地下水資源總量與地區(qū)工農(nóng)業(yè)發(fā)展需求相距很大，水資源不足已成為嚴(yán)重制藥地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最主要因素之一，尤其是，近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化的推進(jìn)和人口的增加，供水矛盾越來(lái)越突出，目前正在實(shí)施的引大濟(jì)湟等工程雖然對(duì)緩解供需矛盾起到很大作用，但是，西寧市、海東市等主要城鎮(zhèn)，甘河、臨空等工業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀供水仍不能滿(mǎn)足，后備水源更無(wú)著落，山區(qū)近百萬(wàn)人畜飲用水仍用積雨工程或微咸地下水解決，規(guī)劃的小城鎮(zhèn)建設(shè)大多無(wú)供水水源保障。

現(xiàn)有資料顯示，流域內(nèi)的基巖山區(qū)分布有每年達(dá)8.41億立方米（230萬(wàn)噸/d）的地下水，且水質(zhì)好，深入研究這類(lèi)地下水的形成、分布、運(yùn)移及儲(chǔ)存規(guī)律，探索對(duì)其的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)解決上述供水矛盾有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 基巖山區(qū)地下水形成的自然條件

湟水流域西到日月山，南達(dá)拉脊山，北以大坂山為界，地理坐標(biāo)東經(jīng)100°42′-103°04′，北緯36°02′～37°28′，面積16 097km2，其中，山區(qū)面積達(dá)10 530.64km2，行政區(qū)劃分別隸屬西寧市與海東市。

地形上整個(gè)流域呈北西西-南東東向展布，由海晏-湟源、日月、西寧、大通、樂(lè)都、民和等一系列呈串珠狀分布的小盆地組成，東西長(zhǎng)近230km，南北寬50～100km?？傮w表現(xiàn)為西高東低，最高點(diǎn)位于拉脊山西段的野牛山，海拔4893m，最低點(diǎn)位于民和東部湟水干流河谷中，海拔1650m。

按地貌形態(tài)可分為高山與中高山、低山丘陵、盆（谷）地平原等三類(lèi)，高山與中高山區(qū)海拔多在3500m以上，山體多由變質(zhì)巖、碎屑巖組成，呈北西西向展布，

成因?yàn)榍治g構(gòu)造型。山體多遭冰凍剝蝕，表部破碎，有大量塊碎石堆積，山坡及

陡坎處基巖裸露，山頂處古冰川地貌發(fā)育。低山丘陵區(qū)海拔一般為2 700～3 500m，由第三系等紅色碎屑巖組成，多呈低緩圓形梁狀山丘，被現(xiàn)代溝谷所切割。山間盆地海拔1 650～2 750m，多由現(xiàn)代耕殖土及砂礫石組成，地形平坦。

流域具有寒長(zhǎng)暑短，多風(fēng)少雨，四季不分明的特點(diǎn)，山區(qū)多年平均氣溫在1℃左右，屬高寒半濕潤(rùn)山地氣候，盆地為1.5～7.9℃，屬冬寒夏涼的高原大陸性氣候，多年平均降水量隨地形的增高而增大，多在400～800mm之間，僅東部西寧-民和間谷地區(qū)降水量小于350mm。

湟水河發(fā)源于大坂山中段的黑林嶺山，由西向東流經(jīng)，全長(zhǎng)342km，有大小支流73條，年平均徑流量16.05億立方米。

在大地構(gòu)造上湟水流域?qū)倨钸B加里東褶皺帶，由于擠壓形成兩側(cè)隆起中間凹陷的斷陷山間盆地，斷裂多呈北西西向展布，嚴(yán)格控制著山體走向。

流域內(nèi)出露的地層由老至新有前震旦系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系、第三系和第四系?？傮w上講地層發(fā)育不完全，空間上分布也不平衡，前震旦系僅見(jiàn)于日月山一帶，震旦系廣泛分布于流域周邊，并組成盆地基底的大部分，下古界主要分布在大坂山、拉脊山、老爺山一帶，老地層多為變質(zhì)巖，震旦系中統(tǒng)花石山群和寒武系中統(tǒng)毛家溝群，分別由碳酸巖組成。另外，山區(qū)褶皺構(gòu)造軸部及斷裂構(gòu)造附近普遍分布有侵入巖巖體。中新生界紅色碎屑巖組成各盆地兩邊的丘陵及部分盆地的基底，第四系主要覆蓋在丘陵頂部和組成河谷平原。

2 基巖山區(qū)地下水的類(lèi)型及特征

根據(jù)地下水的賦存條件、水理性質(zhì)及其水動(dòng)力特征，流域內(nèi)的基巖山區(qū)地下水主要有碎屑巖類(lèi)裂隙孔隙水、碳酸鹽類(lèi)裂隙溶洞水、基巖裂隙水三種類(lèi)型。

2.1 碎屑巖類(lèi)孔隙裂隙水

流域內(nèi)的碎屑巖類(lèi)孔隙裂隙水主要分布在各盆地邊緣及內(nèi)部的第三紀(jì)、白堊紀(jì)、侏羅紀(jì)等礫巖、砂礫巖、砂巖和部分泥巖中。有潛水和承壓（自流）水兩種類(lèi)型。

碎屑巖類(lèi)孔隙裂隙潛水賦存在砂礫巖的孔隙及砂巖、泥質(zhì)巖的風(fēng)化帶、裂隙帶內(nèi)，表現(xiàn)為分布零散，受巖性及構(gòu)造控制明顯?？傮w上其富水性具有：從盆地邊緣水量中等——貧乏，向盆地中心的水量貧乏——極貧乏過(guò)渡。地下水水質(zhì)較差，礦化度多大于3g/L。

碎屑巖類(lèi)孔隙裂隙承壓（自流）水在各盆地內(nèi)均有分布，賦存于以泥質(zhì)巖層為隔水頂、底板的砂礫巖、砂巖中，并具有多層分布的特征?？傮w上地下水富水性較差，單井涌水量小于1 000m3/d，多在30～300m3/d之間，但在導(dǎo)水?dāng)嗔鸭捌溆绊憛^(qū)水量較豐富，單井涌水量可達(dá)3 000m3/d以上，如西寧盆地。大致以云固川和海子溝為界，西部地下水水質(zhì)較好，多為礦化度小于g/L的淡水，以東則多為微咸水或咸水，礦化度最高可達(dá)148g/L。

2.2 碳酸鹽裂隙巖溶水

此類(lèi)地下水分布面積達(dá)554km2，占山區(qū)面積的7%。主要分布于拉脊山中、西段，大坂山東段的中高山區(qū)，其中，大坂山東段主要分布在樂(lè)都北山——松多——等等嶺、互助南門(mén)峽和大通老爺山一帶，南部拉脊山中、西段主要分布在湟源藥水——湟中青石坡——湟中藥水灘一帶，含水層巖性主要為結(jié)晶灰?guī)r、白云巖、大理巖等。侵蝕基準(zhǔn)面以上地下水多為潛水，單泉流量為0.1～10l/s，地下水水質(zhì)好，礦化度多小于0.5g/L。浸蝕基準(zhǔn)面以下多為承壓（自流）水，水量較為豐富，尤其是在構(gòu)造發(fā)育地帶單井涌水量均在1000m3/d以上，最大可達(dá)6 000m3/d。地下水水質(zhì)好，礦化度小于1g/L左右。

2.3 裂隙水

此類(lèi)地下水主要由前中生界基巖裂隙水構(gòu)成，分布在大峽、小峽及樂(lè)都北山，巖性為變質(zhì)巖、侵入巖。在寶庫(kù)河一帶泉水流量100～500m3/d，個(gè)別大于500m3/d，為礦化度小于0.5g/l的HCO3型水。大通樺林鄉(xiāng)7處泉水流量達(dá)7 119.36m3/d，為礦化度小于0.2g/l的HCO3-Ca型水。樂(lè)都北山、大小峽一帶的變質(zhì)巖區(qū)單泉流量均小于100m3/d，礦化度多在0.3～0.6g/L之間，少數(shù)達(dá)1～2g/L。大坂山南麓及拉脊山西段水量在40-100m3/d有3處泉水，水量在100～500m3/d有3處，大于500m3/d的2處為礦化度小于0.6g/L的HCO3-Ca與HCO3﹒SO4-Ca﹒Na型水。拉脊山的上莊、元石山勘探證實(shí)水位降到1.47m時(shí)水量達(dá)39.57m3/d，為礦化度小于0.4g/L的HCO3-Mg型水，并存在承壓現(xiàn)象，最高水頭31.88m，涌水量428.8m3/d。樂(lè)都北山單泉流量小于10m3/d，海拔高處礦化度小于1g/L，低處則在1～3g/L之間，水質(zhì)為SO4﹒Cl-Na型水。引勝溝的倉(cāng)家峽、王家莊一帶有承壓水存在（下圖），涌水量達(dá)1 781m3/d，上游礦化度高，下游則小于1g/L，屬HCO3﹒SO4-Ca﹒Mg型水。

3 基巖裂隙水分布規(guī)律

（1）在空間分布上，從前面論述中可以看出，研究區(qū)內(nèi)基巖裂隙水在空間上有明顯的分帶特征，海拔3 500m以上的中高山區(qū)，以南側(cè)拉脊山中高山區(qū)為主，依基巖裂隙密集處與風(fēng)化殼上在大氣降水相對(duì)富集的地帶凍結(jié)層水多數(shù)以下降泉的形式出露，流量相對(duì)北側(cè)的大坂山東段要大，泉水要多，海拔越高泉水越多，流量相對(duì)較大，是中高山區(qū)的主要水源之一，但受季節(jié)影響較大。在海拔3 200～3 500m的低中山區(qū)，在祁連山東段大坂山、老爺山、互助北山、樂(lè)都北山一帶，以灰?guī)r為主的含水層中受灰?guī)r巖溶裂隙及構(gòu)造裂隙影響，加上補(bǔ)給較遠(yuǎn)，地下水量多在1 000m3/d以上，并且降深小，是解決東部城鎮(zhèn)居民、工業(yè)園區(qū)、城鎮(zhèn)的主要首選地，相對(duì)而言南側(cè)拉脊山低中山區(qū)由于受巖性控制，加之補(bǔ)給不暢，泉水流量及鉆孔揭露水量相對(duì)較小，多在500m3/d以下，而且礦化度也較高。

（2）在巖性上，研究區(qū)內(nèi)基巖裂隙水嚴(yán)格受巖性控制，特別是受結(jié)晶灰?guī)r的控制，從大坂山一直到北山由于在中低與中高山區(qū)分布著大面積結(jié)晶灰?guī)r，不論從單泉、泉群及鉆孔資料看，地下水出露多、流量大、水質(zhì)好，而拉脊山以東由于灰?guī)r基本沒(méi)有出露，不論泉水出露還是水量都相對(duì)少而小。此外大、小峽及樂(lè)都北部中高山區(qū)變質(zhì)巖分布區(qū)水量多在500m3/d以下，在中低山區(qū)的低山丘陵區(qū)第三系、白堊系、侏羅系、三疊系分布的泥巖、砂巖、砂礫巖區(qū)，由于巖性本身含水性較弱，加之補(bǔ)給不足，水量普遍較小，大通北側(cè)水量小于500m3/d，局部承壓水除大于1000m的地?zé)崴?，流量也較小，可見(jiàn)巖性對(duì)地下水有明顯的控制作用。

（3）在水質(zhì)差異上，從基巖裂隙水的水文地球化學(xué)方面看也表現(xiàn)出不論水平方向還是垂直方向上都具有明顯的分帶性。垂直方向上海拔越高礦化度越低。拉脊山的中高山區(qū)泉水受大氣降水補(bǔ)給影響，地下水礦化度多小于1g/L，屬HCO3-Ca及HCO3-Ca﹒Mg型水，海拔2300-3500m的中山區(qū)礦化度多在1-1.6g/L，屬HCO3-Ca-Mg及SO4﹒HCO3-Ca﹒Mg型水。海拔2000-2300m的中低山區(qū)，礦化度多在1～3g/L，大于3g/L的微咸水主要分布在海拔1800～2000m的盆地邊緣，高礦化度咸水主要分布在西寧盆地中心地帶及深部高中溫地?zé)崴?。在南北方向上南?cè)地下水礦化度多高于北山地帶，這主要與巖性有關(guān)，灰?guī)r及侵入巖地區(qū)礦化度較低，砂巖、砂礫巖、泥巖地區(qū)相對(duì)較高，當(dāng)然也與地下水徑流途徑及補(bǔ)給有著直接的關(guān)系。

4 結(jié)語(yǔ)

水與人口和資源并稱(chēng)為人類(lèi)21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的三大社會(huì)問(wèn)題。其中水是一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，尤其是淡水資源是基礎(chǔ)自然資源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源。我省雖處三江源頭，但淡水資源嚴(yán)重不足，特別是人口、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)集中分布的湟水流域，是青海省政治文化經(jīng)濟(jì)的中心，淡水資源的貧乏已嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。人類(lèi)生存、社會(huì)發(fā)展需要我們尋找大量的淡水供水水源地，然而，經(jīng)過(guò)水文工作者數(shù)十年的努力奮斗，淺表層的淡水資源已基本了解并得到開(kāi)發(fā)利用，尋找新的供水水源是擺在新一代水文工作者面前的重大課題，湟水流域斷裂帶的不斷發(fā)現(xiàn)和成功開(kāi)發(fā)，不僅對(duì)利用裂隙水建設(shè)較大規(guī)模的集中供水水源的可能性做了成功嘗試，而且對(duì)新的水源尋找做了探索，充分發(fā)揮其潛在作用，需要進(jìn)一步開(kāi)展調(diào)查研究工作。

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