晉中市壽陽縣境內(nèi)巖溶地下水資源評價

宋鑫玥

（晉中市水文水資源勘測站，山西 晉中030600）

1 壽陽縣概況

壽陽縣位于晉中市北部，境內(nèi)河流分屬黃河和海河兩個流域，毗鄰太行山西麓。境內(nèi)屬溫帶大陸性氣候，是寒溫干燥區(qū)和寒溫半干燥區(qū)。壽陽縣境內(nèi)巖溶分布區(qū)屬娘子關(guān)巖溶大泉域的組成部分。壽陽縣境內(nèi)巖溶地下水分布區(qū)域總面積849 km2，其中裸露灰?guī)r區(qū)面積124 km2，隱伏灰?guī)r區(qū)面積695 km2。巖溶地下水由兩部分組成，一是降水入滲形成的本地地下水資源；二是太原東山巖溶地下水側(cè)向徑流形成的過境水。

壽陽縣屬于水資源相對緊缺的地區(qū)，人均用水量為56.6 m3/人，僅相當(dāng)于山西省平均水平的27.6%、晉中市平均水平的29.8%，巖溶地下水在壽陽縣的經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要的水源支撐與保障作用。

2 水文地質(zhì)條件

2.1 地質(zhì)概況

壽陽縣境內(nèi)地層出露較全，由老到新依次包括10種年代地層。巖溶分布區(qū)是一個向南傾斜的單斜蓄水構(gòu)造，隨著單斜構(gòu)造向南傾斜，奧灰?guī)r埋深增大，巖溶水的徑流條件逐漸減弱。區(qū)內(nèi)主要控水構(gòu)造有南北向蔡莊向斜、北西向大南溝背斜及南北向草溝背斜，長度分別約為16 km、19 km和8.5 km。

2.2 含水巖組劃分

通過實地勘察資料分析可知，境內(nèi)的主要含水層為奧陶系地層。該地層僅在壽陽縣北部一帶少量出露，大部分地區(qū)灰?guī)r頂面埋深在400～800 m之間，地下水位埋深在438～529 m之間，屬超深水位埋藏型巖溶區(qū)。

境內(nèi)的中奧陶統(tǒng)含水層隨由北至南的走向，埋深逐漸變深，富水的程度越來越弱，巖溶水的徑流也逐漸變的緩慢。由于單斜構(gòu)造上發(fā)育著次一級構(gòu)造，致使灰?guī)r富水性呈現(xiàn)不均一性。以巖石的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、巖性組合及巖溶裂隙的含水特征為依據(jù)，將境內(nèi)的中奧陶統(tǒng)劃分為峰峰組、上馬家溝組和下馬家溝組三個含水巖組。

2.3 巖溶裂隙發(fā)育特征

壽陽縣巖溶地下水的主要儲水空間和運移通道是溶蝕裂隙，這是境內(nèi)地下水巖溶中發(fā)育最好且最常見的巖溶形態(tài)，本區(qū)較常見的巖溶形態(tài)還有直徑小于2 cm的溶孔。

境內(nèi)構(gòu)造較為簡單，總體上為一向南傾斜的單斜型蓄水構(gòu)造。構(gòu)造的發(fā)育部位，裂隙也相對發(fā)育，如單斜構(gòu)造上迭加褶皺構(gòu)造，背斜軸部迭加的斷層等部位，在非構(gòu)造部位中裂隙相對不發(fā)育，詳見表1。

表1 背斜軸部與非構(gòu)造部位發(fā)育率對照表

巖溶裂隙發(fā)育程度和奧陶系地層埋深呈反比，自北向南奧陶系地層埋深增大，巖溶裂隙發(fā)育程度特征表現(xiàn)為逐漸變?nèi)?。壽陽縣北部草溝村一帶地下水徑流條件較好，地下水交替較積極，膏溶作用強烈，裂隙巖溶相對發(fā)育，使局部形成弱含水層。南部由于灰?guī)r埋深大，水交替緩慢，不利于膏溶作用和巖溶發(fā)育，如劉家村附近SG-2號孔中，巖芯極為完整，無溶蝕現(xiàn)象，發(fā)育率較低，見表2。

表2 各埋藏深度出水段發(fā)育率與單位涌水量對照表

3 縣域巖溶地下水資源

3.1 巖溶地下水資源量

壽陽縣境內(nèi)巖溶地下水受單斜蓄水構(gòu)造控制，形成自北向南，由西向東地下徑流場，境內(nèi)西部徑流場由兩個方向的兩條徑流帶構(gòu)成：一是大氣降水入滲補給形成的地下徑流，自西北向東南，轉(zhuǎn)為自西向東運動；二是太原東山巖溶水側(cè)向補給，形成自西向東地下徑流。兩個方向地下徑流在潘溝、北燕竹一帶匯聚，順走向繼續(xù)向東運動。受壽陽斷陷盆地及白家莊、溫家莊東北構(gòu)造的控制，地下徑流由自西向東逐漸轉(zhuǎn)化為北東向運動，最終流出壽陽縣進入陽泉市，并在娘子關(guān)附近以泉群形式集中排泄。

境內(nèi)巖溶地下水主要有降水入滲和巖溶水側(cè)向補給兩種補給方式，其中降水入滲區(qū)域是壽陽北裸露半裸露灰?guī)r區(qū)，側(cè)向補給來源為太原東山巖溶水，二者補給水量之和可以認(rèn)定為壽陽縣巖溶地下水資源量。

（1）裸露半裸露巖溶山區(qū)降水入滲補給計算公式：

式中：Q降——大氣降水入滲補給量，萬m3/年；

P——降水量，mm；

F——裸露半裸露巖溶區(qū)面積，km2；

α——大氣降水入滲補給系數(shù)。

降水量采用多年平均值498.4 mm；裸露半裸露巖溶區(qū)面積124 km2，根據(jù)壽陽縣水文地質(zhì)圖分析，該區(qū)域黃土及砂頁巖覆蓋層與灰?guī)r裸露區(qū)面積基本相當(dāng)，裸露灰?guī)r區(qū)降水入滲補給系數(shù)采用“晉中市第二次水資源調(diào)查評價報告”研究成果，取值0.16，黃土及砂頁巖覆蓋區(qū)采用壽陽縣獨堆水文站和蘆家莊水文站觀測分析成果，取值0.04，取二者面積加權(quán)平均值0.10為裸露半裸露灰?guī)r區(qū)綜合降水入滲補給系數(shù)。經(jīng)計算Q降為618萬m3/年。

（2）太原東山巖溶水側(cè)向補給

根據(jù)山西省第二次水資源評價成果，太原東山區(qū)巖溶水側(cè)向補給娘子關(guān)泉域水量約1.0 m3/s，合3 154萬m3/年，扣除上游榆次北山水源地開采量320萬m3/年，其余約有2 834萬m3/年側(cè)向補給壽陽縣。

（3）壽陽縣巖溶地下水資源

綜合以上計算結(jié)果，降水入滲補給量和巖溶水側(cè)向補給量相加，可得壽陽縣巖溶地下水資源量為3 452萬m3/年。

3.2 巖溶地下水開采潛力分析

壽陽巖溶區(qū)是娘子關(guān)泉域的一個補給～徑流區(qū)?？傮w上按埋藏條件自北向南劃分為裸露區(qū)、覆蓋區(qū)和埋藏區(qū)，其中埋藏區(qū)按埋藏深度可劃分為淺埋區(qū)、中深埋區(qū)、深埋區(qū)。

其富水區(qū)主要分布于中、深埋區(qū)內(nèi)，巖溶地下水主要沿400～600 m埋深線之間地段，自西向東徑流。但由于草溝背斜、蔡莊向斜的控水作用，使中～深埋區(qū)的富水性呈現(xiàn)不均一性，向斜軸部富水性差，背斜軸中富水性強。根據(jù)《山西省壽陽縣白家莊水源地巖溶水供水水文地質(zhì)勘探報告》，及奧灰含水巖層的單位涌水量，結(jié)合巖溶發(fā)育程度及水化學(xué)類型、礦化度的分布規(guī)律，將北燕竹～韓莊～白家莊一帶巖溶水劃分為三個區(qū)。

強富水區(qū)主要分布于白家莊一帶，單井出水量1 210.64～1 942.53 m3/d，單位涌水量128.71～206.54 m3/h·m，滲透系數(shù)43.45～56.61 m/d，灰?guī)r頂板埋深400～500 m，礦化度700～900 mg/L。

中強富水區(qū)主要分布于任家店、北燕竹、吳家崖一帶，單井出水量584.64～954.67 m3/d，單位涌水量13.19～45.26 m3/h·m，滲透系數(shù)2.468～6.17 m/d，灰?guī)r頂板埋深400～600 m，礦化度900～1 000 mg/L。

弱富水區(qū)主要分布于南部蔡莊一帶，單位涌水量0.80～6.99 m3/h·m，滲透系數(shù)0.16～1.399 m/d，灰?guī)r頂板埋深600～800 m，礦化度1 000～2 000 mg/L。

綜上所述，本區(qū)至北向南隨著奧灰頂板埋深的增加，富水性逐漸由強變?nèi)酰|(zhì)逐漸變差，在奧灰?guī)r埋深400～600 m線之間具備水源井開采條件。

根據(jù)目前已有的南燕竹鎮(zhèn)、朝陽鎮(zhèn)、宗艾鎮(zhèn)14個巖溶井資料顯示，水源井位于構(gòu)造及巖溶裂隙發(fā)育地帶，開采條件相對較好，單井涌水量在290～1 950 m3/d，地下水埋深440～530 m，較適合作為集中式供水水源。

壽陽縣巖溶地下水資源量3 452萬m3/年，其中本地降水入滲補給量618萬m3/年，過境水2 834萬m3/年。巖溶泉域范圍內(nèi)地下水開發(fā)利用，由水行政管理部門下達(dá)分配指標(biāo)，壽陽縣目前已批復(fù)的巖溶水開采量為438萬m3，現(xiàn)狀條件下實際開采量為115萬m3，開發(fā)利用程度為26.3%，尚有323萬m3的開采潛力。

4 結(jié)語

壽陽縣境內(nèi)巖溶地下水區(qū)域，是壽陽縣及下游陽泉市生活、生產(chǎn)用水的重要取水地，為保證用水安全，該區(qū)內(nèi)應(yīng)禁止進行破壞水質(zhì)的一切開發(fā)利用工程，嚴(yán)格控制開采量，完善巖溶地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，防止發(fā)生水體污染、地面塌陷等問題。

同時要統(tǒng)籌兼顧生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水，加強對地表水和地下水的統(tǒng)一調(diào)配，優(yōu)先利用地表水。針對壽陽縣目前存在的缺水問題，巖溶地下水的開發(fā)利用只能滿足部分水量缺口，最重要的還是要采取大力開展節(jié)水、提高水資源利用率、開辟跨流域調(diào)水工程、增加新水源等措施，以滿足壽陽縣國民經(jīng)濟發(fā)展對水資源的需求。