烏蘭察布市集寧區(qū)旗下營水源地水文地質(zhì)條件研究

高巧利，馬志超

(廣東省珠海工程勘察院，廣東 珠海 519000)

烏蘭察布市集寧區(qū)現(xiàn)有6處供水水源地，由于現(xiàn)有水源井經(jīng)過多年運(yùn)行，受季節(jié)和水源保護(hù)條件的影響，供水能力逐年下降，已滿足不了城區(qū)居民生活、生產(chǎn)的用水需要，城市供水十分緊張。因此，為了解決集寧區(qū)用水緊張的問題，烏蘭察布市水利局?jǐn)M開展從大黑河旗下營段調(diào)水至集寧區(qū)抗旱應(yīng)急供水的可行性調(diào)研工作。本文通過鉆探、抽水試驗(yàn)及水樣的化驗(yàn)分析，并結(jié)合相關(guān)研究成果[1-5]，對烏蘭察布市集寧區(qū)旗下營水源地地下水的類型、富水性特征、補(bǔ)徑排特征、水位動態(tài)特征進(jìn)行了分析。通過對烏蘭察布市集寧區(qū)旗下營水源地水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件的分析，可以為后期開展旗下營水源地可研提供依據(jù)。

1 研究區(qū)自然地理概況

1.1 地形地貌

研究區(qū)地形為剝蝕堆積山間溝谷洼地地形，一般谷寬1.5～3.0 km，谷中可分出河床、漫灘、沖積階地和坡洪積裙。坡洪積裙分布在溝谷兩側(cè)，主要由粘砂土、含礫粘砂土及泥質(zhì)砂礫石組成，一般向溝谷中心傾斜，坡度在10°左右。研究區(qū)海拔高程一般在1 200～1 400 m之間，地勢總體東高西低，地形最低點(diǎn)位大黑河沿岸，大黑河河谷比較平坦，勘探線附近海拔高程約1 240～1 250 m。研究區(qū)地貌按成因可劃分為三大成因類型，即構(gòu)造剝蝕地形、剝蝕堆積地形及堆積地形，根據(jù)其形態(tài)及特征又可進(jìn)一步劃分為低中山、丘陵及河谷平原三種形態(tài)類型。

1.2 氣象水文

研究區(qū)地處中溫帶，屬內(nèi)陸半干旱氣候區(qū)。冬季嚴(yán)寒，夏季干熱，春秋兩季則多風(fēng)沙，以西北風(fēng)為主。年平均風(fēng)速3.4 m/s，最大風(fēng)速33.0 m/s。雨量集中在每年七、八、九月份，占全年降水量的68%，多年平均降水量351.8 mm，多年平均蒸發(fā)量1 745.3 mm。年日照為3 130 h，多年平均氣溫在3.5℃，極端最高氣溫35.7℃，極端最低氣溫-33.8℃。一般年平均氣溫在1℃以下，無霜期132 d，最大凍結(jié)深度1.96 m。

研究區(qū)內(nèi)的河流有大黑河和拐角鋪河。大黑河在區(qū)內(nèi)是該河的中游段，拐角鋪河是大黑河中游的最大支流。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

2.1 地下水類型及特征

根據(jù)含水巖類、地下水賦存條件，區(qū)內(nèi)地下水可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水及基巖裂隙水。分述如下。

2.1.1 松散巖類孔隙水

主要賦存于溝谷中，分布在第四系松散堆積物中，含水層大部分屬于單層結(jié)構(gòu)。河漫灘及階地含水層厚度一般小于8 m，地下水埋藏淺，一般埋深2～5 m，透水性好，富水性較強(qiáng)，單井涌水量一般100～500 m3/d。大黑河河谷單井涌水量大于1 000 m3/d，礦化度多小于1 g/L，水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Na型水，水質(zhì)較好。

2.1.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

該類地下水主要分布于山前及河谷盆地深部，含水層巖性主要為砂巖、砂礫巖。在山前其厚度較小，多為幾米至幾十米，在河谷平原區(qū)其厚度較大，根據(jù)區(qū)域資料，可達(dá)幾十米至上百米。富水性較差，單井涌水量多為100～500 m3/d，局部地區(qū)大于500 m3/d。水質(zhì)受地下水補(bǔ)給、徑流及排泄條件影響大，礦化度多小于1 g/L，最大可達(dá)3 g/L，水化學(xué)類型多為CL·SO4·HCO3-Na型水。

2.1.3 基巖裂隙水

該類地下水主要分布于山區(qū)，基巖長期裸露地表，風(fēng)化裂隙較為發(fā)育，但裂隙發(fā)育程度不同，富水性差異較大，地下水埋深不穩(wěn)定。水位埋深一般大于8 m，涌水量一般小于30 m3/d。礦化度小于1 g/L，水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Na型水，水質(zhì)較好。

2.2 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件

松散巖類孔隙潛水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水的垂直入滲補(bǔ)給，其次有山區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給及河谷上游的側(cè)向徑流補(bǔ)給。該類潛水的徑流是由地形較高處沿溝谷向地形較低處運(yùn)動。其排泄形式為蒸發(fā)及向區(qū)外側(cè)向徑流排泄。碎屑巖類裂隙水的補(bǔ)給來源主要是接受上覆該類潛水的垂向補(bǔ)給，少部分來自山區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給。其徑流同潛水一樣，由地形較高處向地形較低處徑流。其排泄為側(cè)向徑流補(bǔ)給區(qū)外地下水?；鶐r裂隙水接受大氣降水補(bǔ)給后，側(cè)向補(bǔ)給松散巖類孔隙水。

3 研究區(qū)水文地質(zhì)條件分析

3.1 研究區(qū)地下水分布賦存特征

本區(qū)屬山間河谷型水文地質(zhì)類型，地下水的形成、賦存、運(yùn)移主要受地質(zhì)構(gòu)造、地貌形態(tài)、地層巖性及水文、氣象等諸多因素的綜合影響與控制。

低山丘陵區(qū)由于基巖裸露地表，堅(jiān)硬致密，表層雖有風(fēng)化，接受大氣降雨入滲補(bǔ)給條件仍很差，相反排泄條件則很好，因而基巖裂隙水呈現(xiàn)出含水不連續(xù)、水量貧乏、埋藏深度變化不定的特征。

黃土丘陵區(qū)，由于黃土具有大孔隙，柱狀節(jié)理發(fā)育的特點(diǎn)，有利于大氣降雨的入滲，但因其地勢較高，故以地下徑流的方式補(bǔ)給河谷洼地孔隙潛水含水層。因此，其水量很貧乏，多數(shù)地段呈現(xiàn)透水不含水的特征。

山間河谷區(qū)，由于地勢平坦、開闊，接受地表水、大氣降水、鄰區(qū)地下水條件好，成為本區(qū)最為富水的區(qū)域。

3.2 研究區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)

根據(jù)研究區(qū)水文地質(zhì)特征，可將研究區(qū)劃分為三個水文地質(zhì)區(qū)，分述如下。

3.2.1 低山丘陵基巖裂隙水水文地質(zhì)區(qū)

該水文地質(zhì)區(qū)主要分布于研究區(qū)西北部，巖性主要為太古界片麻巖、大理巖及零星分布的侵入巖。該區(qū)域地下水類型為基巖裂隙水。由于基巖裸露地表，長期遭受風(fēng)化剝蝕作用，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，接受大氣降雨入滲補(bǔ)給后形成基巖裂隙水，而后，地下水由高出向低處徑流，主要以地下水徑流的方式補(bǔ)給黃土丘陵區(qū)及河谷區(qū)。該區(qū)地下水埋深不定，含水層富水性不均一，隨地形和基巖裂隙發(fā)育程度變化很大，地形高、節(jié)理裂隙發(fā)育差而水位埋深大、富水性差；地形低、節(jié)理裂隙發(fā)育好，水位埋深淺、富水性相對好。該區(qū)單井涌水量一般小于100 m3/d，水化學(xué)類型多為HCO3-Ca型水，礦化度多小于0.5 g/L，含水層厚度及水位埋深變化較大。

3.2.2 黃土丘陵裂隙、孔隙水文地質(zhì)區(qū)

主要分布于山前及河谷兩側(cè)的黃土丘陵區(qū)。第四系黃土覆蓋于白堊系地層及基巖之上，主要巖性為粉土、粉質(zhì)粘土。黃土中孔隙、柱狀節(jié)理發(fā)育，有利于大氣降雨的入滲補(bǔ)給，形成裂隙孔隙潛水，而后以地下徑流的方式補(bǔ)給河谷區(qū)。該區(qū)以白堊系及基巖為隔水底板，受古地形控制，含水層分布不穩(wěn)定，富水性不均勻，只在地形低洼有利地下水聚集的局部地段水量相對較大，多數(shù)地段水量極小，多在100 m3/d以下，水位埋深多大于10 m，水化學(xué)類型多為HCO3-Ca·Mg型水，礦化度一般小于0.5 g/L。

3.2.3 河谷孔隙水水文地質(zhì)區(qū)

分布于研究區(qū)內(nèi)的大黑河河谷地帶，含水層主要為第四系沖積、沖洪積的砂卵礫石層組成。地下水主要補(bǔ)給來源為河水入滲補(bǔ)給、上游河谷、溝谷地下徑流補(bǔ)給、大氣降雨入滲補(bǔ)給、周邊黃土丘陵孔隙水補(bǔ)給、基巖裂隙水補(bǔ)給，補(bǔ)給源充足。地下水由上游向下游徑流，除人工開采及潛水蒸發(fā)外，地下水主要以地下徑流的方式排出區(qū)外。溝谷上游為地下水的徑流補(bǔ)給區(qū)，下游為徑流排泄區(qū)。該區(qū)含水層厚度約為15～35 m，水位埋深一般小于3 m。在河谷附近，單井涌水量多大于3 000 m3/d，在遠(yuǎn)離河谷地區(qū)，單井涌水量多為1 000～3 000 m3/d。水化學(xué)類型多為HCO3-Ca·Mg型，礦化度多小于0.5 g/L，為區(qū)內(nèi)最為富水的地段。

3.3 供水含水層水文地質(zhì)特征

研究區(qū)主要供水含水層為第四系礫砂層，分布于大黑河河谷地帶。

大黑河河谷在研究區(qū)內(nèi)長度3.12 km，為常年性河流。含水層巖性主要為礫砂。含水層厚度橫向上中部略大于河谷兩側(cè)，如位于河谷兩側(cè)的ZK1、ZK3井含水層厚度分別為為30.06 m和25.97 m，位于河谷中心地帶的ZK2井含水層厚度為33.17 m。含水層在縱向上由下游到上游略有減少，位于3條剖面之間的ZK5井含水層厚度為11.25 m，位于上游的ZK8井含水層厚度為11.03 m。

整個河谷區(qū)富含第四系孔隙潛水，富水性的變化規(guī)律與含水層的厚度相關(guān)，河床中部含水層厚度大于兩側(cè)?？傮w來說，研究區(qū)內(nèi)地下水徑流通暢，形成了良好的地下潛水，水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Mg，礦化度多小于0.5 g/L。

3.4 地下水補(bǔ)給、徑流及排泄條件

研究區(qū)位于大黑河河谷平原中，地下水的補(bǔ)給主要接受河水入滲補(bǔ)給、大氣降雨入滲補(bǔ)給、河谷上游地下水徑流補(bǔ)給。周圍的低山丘陵地下水向河谷匯集，由上游向下游徑流，最后通過人工開采及地下水徑流排泄。故本區(qū)處在地下水的補(bǔ)給徑流帶上?，F(xiàn)按不同水文地質(zhì)區(qū)，結(jié)合地質(zhì)、地貌等條件分述如下。

3.4.1 低山丘陵基巖裂隙水水文地質(zhì)區(qū)

本區(qū)屬區(qū)域地下水的補(bǔ)給區(qū)，接受大氣降雨入滲補(bǔ)給。雖然基巖表層風(fēng)化破碎，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，但很不均一，又多被泥土、砂石所充填，加之地形起伏較大、水利坡度也大，故接受大氣降雨補(bǔ)給量較少，基巖裂隙水相當(dāng)貧乏。

由于本區(qū)地勢較高，形成的基巖裂隙水以地下徑流的方式由高處向低處運(yùn)移，補(bǔ)給黃土丘陵區(qū)及山間河谷區(qū)，在水位埋藏淺的地段有部分水量以蒸發(fā)的形式而排泄。

3.4.2 黃土丘陵裂隙孔隙水水文地質(zhì)區(qū)

本區(qū)除普遍接受大氣降水的垂直入滲補(bǔ)給外，尚接受少量的基巖裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給。雖然黃土孔隙、裂隙較發(fā)育，但因地表遭受侵蝕切割嚴(yán)重，地形支離破碎，沖溝發(fā)育，加之本區(qū)降雨量小而集中，故不利于大氣降水的入滲，也不利于地下水的賦存，致使地下水極為貧乏。其形成的孔隙潛水以地下徑流的方式補(bǔ)給山間河谷、丘間溝谷砂礫石含水層。

3.4.3 山間河谷孔隙水水文地質(zhì)區(qū)

本區(qū)主要接受側(cè)向及垂向兩個方向補(bǔ)給。

1)側(cè)向補(bǔ)給主要包括：

(1)河、溝谷兩側(cè)低山區(qū)丘陵裂隙水與黃土丘陵孔隙水的地下徑流補(bǔ)給，其補(bǔ)給量的大小隨地形、巖性的不同而有所變化，一般黃土沖溝發(fā)育、匯水面積大的溝谷地段補(bǔ)給量較大，而沖溝不發(fā)育，匯水面積小的黃土臺地邊緣、基巖邊部則補(bǔ)給量小。

(2)河谷上游地下水徑流補(bǔ)給。

2)垂向補(bǔ)給包括：

(1)大氣降水入滲補(bǔ)給

本區(qū)上部覆蓋較薄的粉土，地下水水位埋深多小于3 m，降水入滲條件好。

(2)河流入滲補(bǔ)給

河流入滲補(bǔ)給是本區(qū)最大的補(bǔ)給源。大黑河河水徑流量較大，而且由本次施工資料可知，本區(qū)地下水水位埋深多小于3 m，含水層上覆的粉土厚度較薄，多小于2 m，隔水性較差，地表河水入滲容易。在本次所施工的8眼鉆孔中，離河谷近，單井涌水量隨之增加，也說明了地下水主要接受河水補(bǔ)給這一事實(shí)。根據(jù)計(jì)算可知，研究區(qū)地下水的補(bǔ)給來源主要為大黑河河水，地下水的補(bǔ)給受河水影響極大。由于河水流量極易受到外界環(huán)境比如降雨、上游開采量、季節(jié)等因素的影響，本區(qū)地下水的補(bǔ)給量可能會隨時變化。

3.4.4 排泄方式

本區(qū)地下水總的徑流方向與地表水流向一致。由于河谷區(qū)含水層以砂礫石為主，顆粒粗，透水性好，故地下水徑流條件好，最后在研究區(qū)西南的河谷區(qū)流出區(qū)外。其排泄方式主要有：

(1)本區(qū)地下水徑流出口為西南部的大黑河河谷處。雖然斷面狹窄但出口處的含水層厚度大、滲透系數(shù)大，為地下水的徑流創(chuàng)造了良好的條件。地下水徑流排泄是區(qū)內(nèi)的主要排泄方式。

(2)蒸發(fā)排泄：本區(qū)地下水水位埋深較淺，存在一定量的蒸發(fā)排泄，但是由于其面積較小，蒸發(fā)量有限。

4 結(jié)語

(1)根據(jù)含水巖類、地下水賦存條件，區(qū)內(nèi)地下水可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水及基巖裂隙水；根據(jù)研究區(qū)水文地質(zhì)特征，可將研究區(qū)劃分為低山丘陵基巖裂隙水水文地質(zhì)區(qū)、黃土丘陵裂隙、孔隙水文地質(zhì)區(qū)、河谷孔隙水水文地質(zhì)區(qū)，其中河谷孔隙水水文地質(zhì)區(qū)是區(qū)內(nèi)最為富水的地段。

(2)研究區(qū)位于大黑河河谷平原中，地下水的補(bǔ)給主要接受河水入滲補(bǔ)給、大氣降雨入滲補(bǔ)給、河谷上游地下水徑流補(bǔ)給。周圍的低山丘陵地下水向河谷匯集，由上游向下游徑流，最后通過人工開采及地下水徑流排泄。