鎮(zhèn)原縣水資源開(kāi)發(fā)利用與開(kāi)采技術(shù)條件探析

李 敏

（甘肅省慶陽(yáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，甘肅 慶陽(yáng) 745000）

鎮(zhèn)原縣位于甘肅省東部，地處慶陽(yáng)市的西南端，東臨慶城縣、西峰區(qū)，西接寧夏回族自治區(qū)彭陽(yáng)縣，南連平?jīng)鍪袥艽h、崆峒區(qū)，北靠環(huán)縣，全縣總面積為3 500 km。鎮(zhèn)原縣是一個(gè)以種植業(yè)為主的農(nóng)業(yè)縣，洪河、茹河河谷川區(qū)是該縣確定的農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)區(qū)域。

1 自然地理概況

1.1 地形地貌條件

地貌屬黃土溝壑殘塬地貌，地形總體趨勢(shì)西北高、東南低，以5‰的坡降由西北向東南傾斜，海拔為1 110 ～1 270 m，相對(duì)高差為160 m，地貌類型屬剝蝕堆積黃土梁峁丘陵及黃土塬，如圖1 所示。由于區(qū)內(nèi)地表植被稀疏，溝谷溯源侵蝕強(qiáng)烈，水土流失嚴(yán)重，地形支離破碎，形成殘塬、梁峁和河谷川區(qū)等不同的地貌形態(tài)。

圖1 鎮(zhèn)原縣地貌圖

1.2 氣象水文條件

鎮(zhèn)原縣屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，干旱少雨，冬季酷寒，夏季炎熱，四季分明。年均無(wú)霜期為160 d。多年平均降水量為499.5 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 565.4 mm，是降水量的3.1 倍。

鎮(zhèn)原縣降水量分布與時(shí)間的關(guān)系十分密切。首先表現(xiàn)在降水量年際變化大，旱澇時(shí)有發(fā)生，每7 ～8年為一個(gè)氣象小周期，28 ～30年為一個(gè)氣象大周期，枯水年與豐水年一般不連續(xù)出現(xiàn)，豐水年最大降水量為699.2 mm，枯水年最小降水量為323.5 mm，相差達(dá)375.7 mm；其次表現(xiàn)為年內(nèi)降水主要集中在7月、8月、9月，其約占全年降水量的56%，而且多以暴雨形式出現(xiàn)。

鎮(zhèn)原縣水系比較發(fā)育，河谷錯(cuò)綜復(fù)雜，屬黃河流域涇河水系，主要有涇河一級(jí)支流黑河、蒲河、洪河、茹河、交口河等及其二級(jí)支流組成，由西北向東南流，縱貫全區(qū)，呈扇形匯入涇河，共有大小溝谷382 條，其中常年性流水的溝谷有135 條。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地下水的分布、埋藏及含水層的富水性受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造的嚴(yán)格控制。按賦存條件，地下水可分為松散巖類孔隙水和碎屑巖類孔隙裂隙水兩大類。其中，松散巖類孔隙水又分為黃土潛水和河谷潛水兩個(gè)亞類，碎屑巖類孔隙裂隙水分為表層孔隙裂隙潛水和層間承壓水兩個(gè)亞類。

2.1 松散巖類孔隙水

2.1.1 黃土潛水

黃土高原地區(qū)的地下水資源并不豐富，但分布廣，含水層巖性為第四系中更新統(tǒng)中上部黃土夾多層古土壤及姜石層，土質(zhì)松散，孔隙裂隙較發(fā)育，是塬區(qū)潛水的主要含水層，中更新統(tǒng)下部的褐黃色粉土與下更新統(tǒng)橘紅色粉質(zhì)黏土構(gòu)成潛水的相對(duì)隔水層。尤其在黃土塬梁地區(qū)，有良好的儲(chǔ)存空間和隔水土層，容易形成面積不等、厚度不一的零星黃土含水層，因此，黃土地下水露頭在梁、峁地帶到處可見(jiàn)，并沿黃土斜坡中、下部和黃土沖溝溝腦溢出成泉，而在黃土丘陵區(qū)，地下水則多分布于黃土斜坡的中、 下部。

2.1.2 河谷潛水

河谷潛水主要為第四系卵石層孔隙潛水，賦存于茹河、洪河、蒲河及其主要支溝的卵石層中。含水層厚度向河谷邊緣逐漸變薄，水位埋深隨微地貌變化，由河谷級(jí)階地至山根區(qū)，水位埋深逐漸加大。含水層的富水性各地差異較大，河谷Ⅰ級(jí)階地及河漫灘富水性較強(qiáng)，Ⅱ級(jí)階地富水性相對(duì)較弱，往階地后緣，含水層富水性逐漸減弱?？傮w而言，河谷潛水含水層因泥質(zhì)含量較高，富水性不均勻且較弱。

2.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

2.2.1 表層孔隙裂隙潛水

表層孔隙裂隙潛水分布于茹河、洪河、蒲河河谷及兩側(cè)支溝中。含水層巖性為羅漢洞組砂巖、泥巖，地下水賦存于表層風(fēng)化裂隙之中，屬孔隙裂隙潛水。水位埋深一般大于20 m，含水層厚度較薄，僅為5～10 m， 富水性較弱，單井涌水量小于100 m/d。此類水動(dòng)態(tài)變化大，供水意義不大。

2.2.2 承壓水

鎮(zhèn)原縣白堊系志丹群中埋藏有多層承壓水，其特征是水量豐富，水質(zhì)好，水頭高，是鎮(zhèn)原縣內(nèi)具有開(kāi)采價(jià)值的主要含水層。除此之外，楊澗河河谷中還埋藏有第四系下更新統(tǒng)承壓含水層。

3 水資源開(kāi)發(fā)利用

3.1 水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

新中國(guó)成立以來(lái)，鎮(zhèn)原縣人民經(jīng)過(guò)七十多年的艱苦奮斗，狠抓農(nóng)田水利工程基本建設(shè)，在水資源開(kāi)發(fā)利用上按照全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、標(biāo)本兼治、綜合治理的原則，堅(jiān)持興利與除害結(jié)合，開(kāi)源與節(jié)流并重，防洪與抗旱并舉，大、中、小結(jié)合，突出節(jié)水的治水思路，興建了一大批小型農(nóng)田水利工程，使全縣引、蓄、提調(diào)節(jié)等水利工程逐年持續(xù)、快速、健康發(fā)展，并初具規(guī)模，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用，給干旱缺水的鎮(zhèn)原縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)注入了新的生機(jī)。

但是，受特殊自然條件的制約，水利在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)地位還顯得十分脆弱，由于水資源分布不均，工程布局不合理，北部丘陵區(qū)人畜飲水仍然十分困難。部分水利工程建于20 世紀(jì)60年代至70年代，年久失修，水毀嚴(yán)重，灌溉渠道不配套，灌溉方式落后，缺乏維修改造資金，使糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)。鎮(zhèn)原縣還有16.2萬(wàn)人口飲水不安全，部分群眾飲用污染水，部分水源保證率低，遠(yuǎn)距離取水在全縣普遍存在。農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)占主導(dǎo)地位，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整，水利設(shè)施配套滯后，制約著鎮(zhèn)原縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。

3.2 現(xiàn)狀水資源開(kāi)發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)

鎮(zhèn)原縣境內(nèi)河流主要有蒲河、交口河、茹河、洪河、黑河及楊澗河等，流域面積為3 502 km，天然徑流總量為1.39×10m。新中國(guó)成立后，經(jīng)過(guò)70多年艱苦卓絕的努力，鎮(zhèn)原縣水利工程設(shè)施建設(shè)不斷發(fā)展，水資源利用技術(shù)不斷革新，但和省內(nèi)外同等條件地區(qū)相比，本縣的水利工程技術(shù)和設(shè)施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，這也給水資源開(kāi)發(fā)利用提出了新的目標(biāo)和任務(wù)。

3.3 水資源開(kāi)發(fā)利用原則

一是以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為前提，優(yōu)先滿足城市生活用水，基本保證工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水，努力改善生態(tài)環(huán)境綠化用水，按水資源的承載能力，統(tǒng)籌考慮配水方案。二是遵循現(xiàn)已形成的用水格局，協(xié)調(diào)流域上下游地表水和地下水用水，進(jìn)一步改善供水條件。三是地表水、地下水資源要統(tǒng)一規(guī)劃，綜合利用。四是實(shí)行計(jì)劃用水，厲行節(jié)約用水。

為了合理開(kāi)發(fā)利用有限的水資源，使其最大限度地發(fā)揮出綜合效益，必須嚴(yán)格實(shí)施取水許可制度，對(duì)各類水資源進(jìn)行取水登記，核定各用戶的用水量，按計(jì)劃分配水量，定額供水，實(shí)行節(jié)獎(jiǎng)超罰，促使工業(yè)改造生產(chǎn)工藝，提高水資源的重復(fù)利用率。新建企業(yè)應(yīng)采用省水少污染工藝，使其污水的處理、水的循環(huán)利用和節(jié)水措施符合同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工和同時(shí)建成的三步要求。積極推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，提高灌溉水的利用率，達(dá)到節(jié)水高產(chǎn)的目的，為城鎮(zhèn)供水節(jié)約更多的水源。

4 地下水開(kāi)采技術(shù)條件

區(qū)內(nèi)地形起伏很大，地下水類型不同或類型相同但分布的區(qū)段不同時(shí)，其賦存的特征差異很大，因此其開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)條件也明顯不同。

4.1 河谷潛水的開(kāi)采技術(shù)條件

區(qū)內(nèi)的河谷潛水主要分布于茹河、洪河河谷谷地，具有埋藏較淺，含水層厚度較薄，但富水性及水質(zhì)普遍較好的特點(diǎn)。河谷潛水的開(kāi)發(fā)利用宜用管井的方法。管井的深度設(shè)計(jì)為20 ～30 m 較為適宜，井徑為300 ～550 mm，管徑為200 ～400 mm。茹河及洪河河谷潛水適宜采用散井開(kāi)采方式，單井涌水量為100 ～500 m/d。

4.2 黃土潛水的開(kāi)采技術(shù)條件

黃土潛水在整個(gè)黃土塬區(qū)都是一種供水意義十分重要的地下水，農(nóng)村人畜用水主要采用的是黃土潛水，塬區(qū)的城鎮(zhèn)用水也多采用黃土潛水。其中具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的主要有平泉塬、屯子塬、孟壩塬及臨涇塬，由于各塬水位埋深及富水性不同，宜用管井分散的方式開(kāi)采。管井的設(shè)計(jì)深度平泉塬為90 ～100 m，屯子塬、臨涇塬及孟壩塬為110 ～120 m，井徑為300 ～350 mm，管徑為200 ～250 mm，單井涌水量為100 ～500 m/d。對(duì)分布于梁峁丘陵區(qū)的黃土潛水，除直接引用泉水外，還可在適宜地段（如梁間洼地）人工打井開(kāi)采。黃土潛水的主要補(bǔ)給是大氣降水，不但量少，而且有季節(jié)性變化的特征，因而黃土潛水不宜集中持續(xù)開(kāi)采。

4.3 白堊系地下水開(kāi)采技術(shù)條件

白堊系地下水在區(qū)內(nèi)的分布比較廣泛。結(jié)合目前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地質(zhì)地貌條件、白堊系地下水的賦存條件，可將白堊系地下水分布區(qū)劃分為適宜開(kāi)采區(qū)段與不適宜開(kāi)采區(qū)段。

適宜開(kāi)采區(qū)段指茹河、洪河、蒲河、交口河等河谷區(qū)及較大的溝谷區(qū)。在這些區(qū)段，白堊系地下水的埋藏相對(duì)較淺，易于開(kāi)采，同時(shí)這些區(qū)段的經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)，水資源的需求量較大。

不適宜開(kāi)采區(qū)段主要指黃土殘塬區(qū)與黃土梁峁區(qū)。由于厚層黃土的覆蓋，白堊系地下水在這些區(qū)段的埋藏深度較大（大于200 m）。就目前的地下水開(kāi)采技術(shù)水平及地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件，這些區(qū)段還不宜對(duì)白堊系地下水進(jìn)行開(kāi)采。

對(duì)于適宜開(kāi)采區(qū)，白堊系地下水宜采用管井開(kāi)發(fā)，開(kāi)采方式以散井為好。開(kāi)采井深度及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可根據(jù)擬開(kāi)采目的層的埋藏條件而定，但在具體開(kāi)采時(shí)，要結(jié)合水文地質(zhì)條件，明確開(kāi)采后開(kāi)采目的層及相鄰層位水質(zhì)的變化。同時(shí)，要做好非開(kāi)采層的止水 工作。

5 結(jié)語(yǔ)

鎮(zhèn)原縣地處內(nèi)陸深處，水資源貧乏。地下水作為水資源的重要組成部分，為鎮(zhèn)原縣經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了有力的水資源保障。本文結(jié)合水資源開(kāi)發(fā)利用，根據(jù)不同的地下水類型特征分析了地下水開(kāi)發(fā)利用原則與開(kāi)采技術(shù)條件，以期為鎮(zhèn)原縣水資源合理開(kāi)發(fā)利用提供參考，為鎮(zhèn)原縣經(jīng)濟(jì)建設(shè)助力。