陜西省華陰、潼關(guān)渭河灘區(qū)地下水特征及動(dòng)態(tài)研究

茹建國(guó),張全貴, 張建軍

(1.陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,西安　710054; 2.陜西地礦綜合地質(zhì)大隊(duì),西安　714000)

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陜西省華陰、潼關(guān)渭河灘區(qū)地下水特征及動(dòng)態(tài)研究

茹建國(guó)1,張全貴2, 張建軍1

(1.陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,西安710054; 2.陜西地礦綜合地質(zhì)大隊(duì),西安714000)

華陰、潼關(guān)渭河灘區(qū)地下水豐富，水位埋藏淺，地表水渭河和它的補(bǔ)排關(guān)系，地下自身補(bǔ)給、排泄和徑流規(guī)律、多年動(dòng)態(tài)特征以及水質(zhì)狀況，是本篇論文研究的重點(diǎn)。摸清以上地下水的特征和規(guī)律，對(duì)華陰、潼關(guān)渭河灘地區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用前景，分析對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。

渭河灘；地下水特征；開(kāi)發(fā)利用前景

1　自然概況

1.1地形地貌特征

華陰、潼關(guān)渭河灘區(qū)地處關(guān)中盆地東南部、渭河流域下游。地理坐標(biāo)為東經(jīng)109°53′49.84″～110°11′16.22″，北緯34°35′02.16″～34°40′02.51″。西以華陰市的方山河為界，東至潼關(guān)縣的裂斜溝，北臨渭河，南依渭河防護(hù)堤。

工作區(qū)為渭河南岸河漫灘，地形西高東低，地形平坦，呈條帶狀沿渭河南岸分布。工作區(qū)最高點(diǎn)位于華陰市方山河口，高程339.00 m，最低處位于潼關(guān)縣裂斜溝口，高程330.00 m(圖1)。

1.2氣象與水文特征

區(qū)內(nèi)屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，平原地區(qū)年平均氣溫13.5℃～14.7℃，年平均降雨量599.0 mm。

華陰、潼關(guān)灘區(qū)地處黃河流域的渭水下游，境內(nèi)支流發(fā)源于南部山地，自南向北注入渭水。

渭河，自西向東橫貫關(guān)中平原，在潼關(guān)港口花園入黃河，全長(zhǎng)818 km，流域面積1.35×104km2，是黃河的最大支流。據(jù)華縣下廟水文站資料，渭河多年平均徑流量94.8×108m3，平均流量253.6 m3/s。

研究區(qū)渭河支流情況如表1。

表1　主要河流情況一覽表

2　地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造

2.1地層巖性

區(qū)內(nèi)淺層(50 m)第四系沉積物，分布于渭河河漫灘，自上而下出露地層有全新統(tǒng)上、下段堆積物，主要巖性有粉土、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂、中粗砂等。

(1) 全新統(tǒng)上段沖積物(Q42al)：主要為粉土，淺黃色，稍密，粉砂含量較高，易液化，廣泛分布于渭河河漫灘，厚度一般2～4 m。

(2) 全新統(tǒng)下段沖積物(Q41al)：主要為粉質(zhì)粘土、細(xì)砂、中粗砂等，分布于渭河河漫灘，上覆全新統(tǒng)上段沖積物。

2.2區(qū)域構(gòu)造

本區(qū)南部長(zhǎng)期隆起的構(gòu)造單元，現(xiàn)仍在上升。北部地質(zhì)構(gòu)造單元屬于汾渭斷陷，該區(qū)基巖深埋，以華山斷裂旁的華山凹陷為最深，內(nèi)有第四系沉積物，厚達(dá)1 000 m，基底中不同方向的斷裂錯(cuò)綜復(fù)雜。

固市-潼關(guān)大斷裂，大致沿渭河一線東西向展布，斷面北傾，傾角55°～70°，該斷層現(xiàn)在仍有活動(dòng)。

華山山前大斷裂，位于華山北緣和西緣山麓地帶，為斷面向北或北西傾的正斷層，傾角60°～80°。山地北坡高達(dá)200～500 m的斷層三角面至今清晰明顯。該斷裂是兩大地質(zhì)構(gòu)造單元的分界線。

觀北-潼關(guān)斷裂，大致以黃浦峪口經(jīng)觀北鄉(xiāng)在豈峪東北進(jìn)入潼關(guān)縣，走向北東，傾向北西。該斷層構(gòu)成汾渭地塹內(nèi)兩個(gè)不同的地質(zhì)構(gòu)造單元，斷層以西為夫水凹陷，以東為潼關(guān)隆起。

圖1　華陰、潼關(guān)渭河河谷地形地貌圖

3　灘區(qū)地下水特征

3.1渭河灘區(qū)地下水類型及特征

華陰、潼關(guān)渭河灘區(qū)淺層(50 m)地下水為松散巖類孔隙潛水，含水層主要為粉砂、細(xì)砂、中粗砂層等，隔水層主要為粉質(zhì)粘土，含水層與隔水層相對(duì)穩(wěn)定平緩連續(xù)。

極強(qiáng)富水區(qū)(>100 m3/h)，滲透系數(shù)25.94～39.36 m/d，水位埋深淺，水位年變幅0.5～1.15 m，主要由降水入滲和渭河水側(cè)向徑流補(bǔ)給。補(bǔ)給條件優(yōu)越，單井涌水量大于3 000 m3/d。

3.1.1潛水位的動(dòng)態(tài)變化

區(qū)內(nèi)潛水含水巖組受氣象、水文以及人為因素綜合影響。50多年以來(lái)，黃河三門(mén)峽水庫(kù)的興建、二華排水干渠的開(kāi)挖以及工業(yè)開(kāi)采量的逐年增大，從而導(dǎo)致了不同時(shí)期潛水水位動(dòng)態(tài)的差異。

區(qū)內(nèi)潛水可劃分為水文型、降水型和降水開(kāi)采型三個(gè)動(dòng)態(tài)類型區(qū)：

(1) 水文型區(qū)

分布于傍渭河約2.5 km范圍內(nèi)的漫灘和一級(jí)階地以及渭河支流兩側(cè)，地表水與潛水間的水力聯(lián)系密切，潛水位起伏與河水位基本吻合，只是在上升幅度上小于河水位。

據(jù)1985年距渭河不同距離觀測(cè)孔資料，距渭河近，潛水位上升幅度大，滯后時(shí)間短，反之則反。不同距離處潛水位與河水位變幅比，距河1.5 km范圍內(nèi)，△H潛/△H河(潛水水位變幅/河水位變幅)大于0.1，河水位的升降直接影響著潛水位，而距河1.5～2.6 km范圍內(nèi)的一級(jí)階地區(qū)，△H潛/△H河小于0.4，在此范圍內(nèi)，潛水位的升高是由于潛水向渭河排泄受阻，水位壅高以及接受降水入滲補(bǔ)給所致。據(jù) 1974～1992年動(dòng)態(tài)資料大致以柳葉河為界，東西兩部水位動(dòng)態(tài)特征略有不同。之西，年均水位變幅大，反映了枯、豐水年交替的特征，如B18孔(圖2)；之東，年平均水位的多年變幅則很小(B532-1孔及B624孔)，如華陰北社鄉(xiāng)北的B632-1孔。

圖2　B18孔與渭河水位過(guò)程線(1991年)

(2) 降水型區(qū)

渭河一級(jí)階地中后部，二、三級(jí)階地及洪積扇區(qū)。潛水水位的升降主要受降水量大小的影響。以B20、B111、B502三孔多年動(dòng)態(tài)資料為例，1992年各孔潛水位下降值分別是：B20孔2.36 m，B41孔2.70 m，B602孔2.86 m，平均每年下降0.34～0.41 m。與1980年相比，降水量相當(dāng)，潛水位基本一致，這一現(xiàn)象充分說(shuō)明了近年來(lái)潛水位普遍下降主要是由于降水量偏枯引起的。1974～1992年間，二者直線相關(guān)系數(shù)達(dá)0.741 8，顯示直線相關(guān)關(guān)系。年內(nèi)降水主要集中在7、8、9三個(gè)月，占全年降水量的50%以上，潛水位多在l l、l 2月份才達(dá)到最高值，其水位動(dòng)態(tài)與降水量變化基本吻合。

(3) 降水開(kāi)采型區(qū)

主要分布于渭河一級(jí)階地區(qū)的秦電水源地，西北二合成藥廠水源地和華縣城區(qū)、華陰市區(qū)以及洪積扇區(qū)的大、中型廠家的集中供水源地。該區(qū)實(shí)測(cè)的潛水位動(dòng)態(tài)曲線可以看作是由大氣降水的周期性成分與人工開(kāi)采的趨勢(shì)性變化成分迭加而成的(圖3)。如位于黃河機(jī)械廠和冶金車輛廠附近的B235和B236孔水位過(guò)程線就反映了降水與開(kāi)采兩種成分迭加的結(jié)果(圖4)。秦電一期水源地的B239、三期的B507、B531及華陰城區(qū)附近B23孔、華縣蓮花寺石渣廠及鋼鐵冶煉廠水源地附近的B664-1孔潛水水位均反映了人工開(kāi)采的不同程度影響。這些孔水位過(guò)程線不同于降水型水位動(dòng)態(tài)曲線，1984年后，由于降水偏枯，區(qū)內(nèi)潛水水位均呈明顯下降的趨勢(shì)，降水開(kāi)采型區(qū)的水位下降幅度大于純降水型水位的下降幅度。1976～1980年的年均降水量與1989～1991年的年均降水量相當(dāng)，降水型動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為兩個(gè)時(shí)期潛水位基本一致，降水開(kāi)采型動(dòng)態(tài)則不同，后期潛水位低于前期潛水位1.0～1.6 m；1983、1984年潛水位普遍升高，但集中開(kāi)采區(qū)潛水位上升值一般小于非集中開(kāi)采區(qū)。從多年動(dòng)態(tài)趨勢(shì)看，水位動(dòng)態(tài)隨降水量的周期性變化較明顯，人工開(kāi)采使?jié)撍挥邢陆档内厔?shì)，但遇豐水年，水位一般將得到恢復(fù)。年內(nèi)降水主要集中在7、8、9三個(gè)月，但由于夏季開(kāi)采量大和降水補(bǔ)給的滯后性，這一時(shí)期潛水位往往偏低。

圖3　B20、B41、B50孔水位與降水量歷時(shí)曲線

1.降水量；2.開(kāi)采量；3.潛水水位圖4　B235、B236孔水位與降水量、開(kāi)采量關(guān)系圖

3.1.2潛水補(bǔ)給、徑流、排泄特征

華陰、潼關(guān)渭河灘區(qū)潛水地下水資源豐富，為松散巖類孔隙潛水，含水層主要為細(xì)砂及中粗砂等，含水層厚度穩(wěn)定連續(xù)，有豐富的補(bǔ)給來(lái)源。

(1) 潛水的補(bǔ)給特征

渭河灘區(qū)潛水地下水主要為大氣降水入滲及渭河水側(cè)向徑流補(bǔ)給，灘地巖性主要為砂土，地下水位埋深較淺，有利于大氣降水的入滲補(bǔ)給，降雨入滲系數(shù)0.25左右；渭河水與潛水水力聯(lián)系密切，渭河水位高程普遍高于灘區(qū)附近的潛水水位高程，渭河水直接通過(guò)含水層側(cè)向徑流補(bǔ)給地下水。

(2) 潛水的徑流特征

根據(jù)灘區(qū)地下水高程等值線可以看出，地下水位埋深從河堤向渭河逐漸由深變淺，水位高程逐漸由低變高；由渭河上游方山河到下游裂斜溝，地下水位埋深沒(méi)有明顯的變化，地下水位高程由高變低。因此，灘區(qū)潛水位總體上從北向南、由西往東徑流。

(3) 潛水的排泄特征

在渭河一級(jí)階地后部及山前洪積扇裙前部形成東西向的洼地，稱為“二華夾槽”。在洼地地下水位埋深很淺，豐水期地下水直接出露地表，二華夾槽兩側(cè)地下水向夾槽排泄，渭河灘區(qū)地下水通過(guò)一級(jí)階地由北向南排泄。因此，灘區(qū)潛水地下水總體上從北向南到二華夾槽排泄，由西往東徑流向渭河下游排泄。

在渭河灘地上施工的機(jī)井開(kāi)采地下水灌溉農(nóng)作物及部分生活用水，是渭河灘地地下水的排泄方式之一，灌溉為季節(jié)性開(kāi)采，開(kāi)采量不大。

3.2渭河灘區(qū)水質(zhì)特征

(1) 渭河水質(zhì)特征

根據(jù)地質(zhì)資料，渭河水質(zhì)較好，水化學(xué)類型為HCO3-Na·Ca型淡水，礦化度一般小于0.26～0.70g/l，總硬度168.94～339.47 mg/l，總堿度130.47～301.22 mg/l，pH質(zhì)7.2～7.8，懸浮物524.6～2 239.4 mg/l。

(2) 渭河河谷潛水水質(zhì)特征

渭河灘地潛水水質(zhì)良好，多屬HCO3-Na·Ca型淡水，局部出現(xiàn)HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca、HCO3·SO4·Cl- Na·Ca型淡水或微咸水。礦化度0.50～1.40 g/l。

洪積平原區(qū)與渭河沖積平原區(qū)潛水水化學(xué)特征明顯有異，二華夾槽區(qū)由于人為因素的影響和自然環(huán)境的演變，導(dǎo)致潛水水化學(xué)類型較為復(fù)雜?？偟膩?lái)說(shuō)，區(qū)內(nèi)以淡水為特征，一般礦化度0.2～0.9 g/l，總硬度40～260 mg/l，pH值7～7.6，氯離子含量30～70 mg/l，硫酸根離子30～100 mg/l。

山前洪積扇中后部是渭河河谷地下水主要補(bǔ)給區(qū)之一，且地形坡降大，水交替積極，礦化作用微弱，潛水化學(xué)組分基本上反映了當(dāng)?shù)亟邓乃瘜W(xué)特征，屬HCO3·SO4-Ca型淡水，其礦化度一般小于0.4 g/l。

西北二合成制藥廠附近，潛水受其污染，表現(xiàn)為SO4-Ca型微咸水，礦化度達(dá)2.96 g/l。渭河沖積平原、塬前洪積扇以及山前洪積扇前緣地帶，水化學(xué)類型較為復(fù)雜，但總的以HCO3-Ca或HC03-Na·Ca、HC03-Ca·Mg型淡水為主。HCO3·SO4·Cl-Na型淡水或微咸水沿一級(jí)階地前緣東西向呈不連續(xù)的條帶狀分布。HCO3·SO4-Ca型淡水主要分布于羅敷河-長(zhǎng)澗河的一級(jí)階地區(qū)。

潛水礦化度絕大部分小于1.0 g/l，僅下列地帶的礦化度大于1.0g/l，出現(xiàn)微咸水：西北二合成藥廠附近、蓮花寺滑坡處、秦嶺電廠第二分廠，以及渭河一級(jí)階地前緣的王宿鎮(zhèn)西、方山排水站和北社鄉(xiāng)西北等地。由南向北礦化度變化規(guī)律是：由洪積扇至渭河階地，礦化度升高，至二華排水溝兩側(cè)，受其影響，礦化度降低，向北至一級(jí)階地前緣礦化度增高，到渭河漫灘受渭河影響，礦化度又降低。潛水氯離子含量一般小于60 mg/l，硫酸根離子含量一般小于100 mg/l，總硬度一般小于450 mg/l。

據(jù)區(qū)內(nèi)枯、豐水期水化學(xué)分析資料，豐水期潛水水化學(xué)組分含量低于枯水期，但其水化學(xué)類型基本一致。潛水水化學(xué)的這種年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化主要與豐水期降水入滲與河水側(cè)滲補(bǔ)給淡化作用有關(guān)。潛水水化學(xué)多年動(dòng)態(tài)資料表明，隨著潛水水位降低，潛水朝著淡化的方向發(fā)展，除Ca離子外，其它常規(guī)離子均有不同程度的降低，尤以Cl和Na+K降低最為明顯。

4　結(jié)論

(1) 華陰、潼關(guān)渭河灘區(qū)為渭河南岸河漫灘，沿渭河南岸條帶狀不均勻分布，局部地段地形平坦開(kāi)闊。地層巖性主要為全新統(tǒng)沖積相的粉土、粉質(zhì)粘土及細(xì)砂、中粗砂等。

(2) 華陰、潼關(guān)渭河灘區(qū)淺層(50 m)地下水為松散巖類孔隙潛水，灘區(qū)潛水地下水量豐富，含水層主要為粉砂、細(xì)砂、中粗砂層等，隔水層主要為粉質(zhì)粘土，含水層與隔水層相對(duì)穩(wěn)定平緩連續(xù)，為極強(qiáng)富水區(qū)(>100 m3/h)。灘區(qū)地下水主要由大氣降水下滲和渭河水側(cè)向徑流補(bǔ)給，灘區(qū)潛水地下水總體上從北向南、由西往東徑流，排泄方式為機(jī)井開(kāi)采和向渭河下游、二華夾槽排泄。

(3) 灘區(qū)潛水地下水位埋深小于10 m，由河堤向渭河地下水位埋深逐漸變淺。豐水期地下水位埋深4.35～9.10 m，枯水期地下水位埋深5.44～9.70 m，地下水位年變幅0.50～1.15 m，渭河河水位年變幅1.50～3.00 m，地下水位年變化與渭河河水位基本同步。

(4) 渭河灘地潛水水質(zhì)良好，多屬HCO3-Na·Ca型淡水，局部出現(xiàn)HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca、HCO3·SO4·Cl- Na·Ca型淡水或微咸水。礦化度一般小于0.50 g/l。

[1]陜西地礦第二工程勘察院.陜西省華陰、潼關(guān)渭河灘區(qū)地下水位調(diào)查報(bào)告[R].2016.4.

[2]陜西省地質(zhì)調(diào)查院.關(guān)中盆地地下水資源評(píng)價(jià)報(bào)告[R].2002.10.

[3]陜西省地礦局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì).陜西省華陰、華縣平原區(qū)水文地質(zhì)勘察報(bào)告[R].1992.10.

[4]張茂省,朱立峰,王曉勇.關(guān)中盆地地下水系統(tǒng)分析與地下水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用對(duì)策[J].第四紀(jì)研究,2005,25(1):15-22.

THE FEATURES AND DYNAMIC CONDITIONS OF UNDERGROUND WATER IN TONGGUANWEIHETAN DISTRICT,HUAYIN CITY,SHAANXI PROVINCE

RU Jian-guo1，ZHANG Quan-gui2，ZHANG Jian-jun1

(1.Shaanxi Institute of Geo-Environment Monitoring,Xi’an710054,China; 2.Shaanxi Geological Comprehensive Brigade,Xi’an714000,China)

The underground water in Weihetan District is rich and close to the ground. It’s discharge and replenishment with it's surface water(Wei River), it’s underground self-replenishment, discharge, runoff rules, dynamic features and water quality in these years are the main points of this paper. It is significant to figure out it's features and regular patterns in order to exploit it and facilitate local economic development.

Wei River shoal; features of underground water; exploitation prospect

1006-4362(2016)03-0065-05

2016-04-10改回日期：2016-06-20

X143;P641

A

茹建國(guó)(1962-)，男，水工環(huán)工程師，長(zhǎng)期從事水工環(huán)地質(zhì)監(jiān)測(cè)工作。E-mail:2067188470@qq.com