甘肅敦煌疏勒河流域伊塘湖盆地水文地質(zhì)條件研究

逯 娟，王惠榆，劉天柱，于 浩，陳香澤

（1.蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué) 地質(zhì)與珠寶學(xué)院，甘肅 蘭州 730030；2.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000）

地下水是非常寶貴的自然資源，在我國西北內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū)，是重要的城鄉(xiāng)供水水源及地表水水源地的補(bǔ)給來源，在維護(hù)經(jīng)濟(jì)社會健康發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用[1]。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用水需求量日益增加，加之盆地平原地下水開采程度的加強(qiáng)，其水位逐年下降，同時水資源浪費(fèi)和水污染問題日益凸顯，致使生態(tài)環(huán)境不斷惡化。為了實現(xiàn)有效、科學(xué)、持續(xù)地開發(fā)地下水，應(yīng)先對地下水環(huán)境進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查和評價[2]。

敦煌市位于甘肅河西走廊最西端，地處黨河和疏勒河下游最大的綠洲上，平均海拔1 139 m，區(qū)內(nèi)年降水量38.4~105.5 mm，蒸發(fā)量1 878~2 912 mm，屬暖溫帶干旱氣候，氣候干旱，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，日照時間長，風(fēng)多風(fēng)強(qiáng)，自然條件嚴(yán)酷，生態(tài)環(huán)境脆弱，是西北地區(qū)的重要農(nóng)業(yè)基地之一[3-5]。疏勒河是河西區(qū)域三大內(nèi)陸河流域僅次于黑河的內(nèi)陸河，發(fā)源于祁連山境內(nèi)的疏勒南山和托勒南山之間的沙果林娜穆吉木嶺，其上游的祁連山區(qū)是現(xiàn)代冰川集中發(fā)育地區(qū)之一。

1 敦煌市水資源存在的主要問題

敦煌市作為疏勒河下游的綠洲城市，近年來隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展及整個疏勒河、黨河流域水資源不合理的開發(fā)，水資源供給無法滿足逐漸增長需求及現(xiàn)有水資源過度開采引發(fā)的一系列環(huán)境問題，已經(jīng)成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一。存在的主要水資源問題有以下幾方面：

1.1 流域水資源利用趨于極限

敦煌市目前的主要可利用水資源為黨河流域地表、地下水資源，地表水利用率已近100%，地下水利用已處于過度開發(fā)，且有逐年擴(kuò)大趨勢。根據(jù)多年平均統(tǒng)計，流域地表水總資源4.54億m3，不重復(fù)地下水資源0.09億m3，合計為4.63億m3。水資源利用現(xiàn)狀為（2017年）地表水3.54億m3，地下水0.99億m3，合計4.53億m3，總體利用率已達(dá)97.8%，已屬于開發(fā)過度。其中敦煌市范圍內(nèi)可利用水資源4.17億m3，而實際利用地表水3.19億m3，地下水0.99億m3，合計為4.18億m3，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)地下水資源長期處于負(fù)平衡。

1.2 生態(tài)環(huán)境急劇惡化

由于水資源總量有限，在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，過度不合理人工干預(yù)，導(dǎo)致黨河、疏勒河下游濕地范圍不斷縮減，庫木塔格沙漠向敦煌綠洲逐年逼近，形成巨大的威脅。長期超采導(dǎo)致地下水位下降明顯，據(jù)七里鎮(zhèn)南觀測資料，近30年內(nèi)地下水水位累計下降達(dá)7.0 m以上，“絲路明珠——月牙泉”在近40年內(nèi)水面高程降低6.0 m以上，目前已臨近干涸，多年水域面積在10畝以下，水深在0.8~1.5 m，部分年份甚至出現(xiàn)全面干涸。全面合理調(diào)配水資源，實施全流域生態(tài)修復(fù)已迫在眉睫。故疏勒河流域內(nèi)地表、地下水資源在現(xiàn)有狀況下已無擴(kuò)大開發(fā)利用的空間，且在生態(tài)修復(fù)過程中，為保證生態(tài)修復(fù)效果，尚需縮減部分生產(chǎn)、生活用水用于保證生態(tài)修復(fù)用水。

1.3 生活供水矛盾突出

目前，敦煌市主要城市生活供水水源地有兩處，分別為黨河和七里河水源地，均位于黨河沖積扇，以地下水為主要供水水源。因水源地地下水開采過量，造成水源地水位下降，各開采井出水量不同程度地衰減，其中，1981-2017年自來水公司供水井水位下降了10 m，目前單井出水量與水源地建成初期的單井出水量相比，衰減了10%~20%。但隨著敦煌市社會經(jīng)濟(jì)，特別是旅游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)有供水能力已出現(xiàn)階段性不足，特別是在旅游高峰期。

總之，區(qū)域現(xiàn)有水資源利用趨于極限，生態(tài)修復(fù)迫在眉睫。同時，生產(chǎn)、生活用水逐年增加，城市現(xiàn)有供水能力不足，且在現(xiàn)有水資源利用體系內(nèi)又無法得到有效解決形成突出矛盾，因此在敦煌北部疏勒河流域地下水資源開發(fā)不足的區(qū)域，尋找新供水水源地作為敦煌市后備水源地，對緩解敦煌市城市用水資源供給，保障社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實意義。

2 敦煌疏勒河流域伊塘湖盆地水文地質(zhì)條件

2.1 含水巖組及富水性

疏勒河流域整體上屬于安西-敦煌盆地水文地質(zhì)盆地單元，其底邊界由下更新統(tǒng)新近系地層構(gòu)成，水文地質(zhì)條件如下：

整個單元由安西三角洲河流流水堆積物、北截山山前洪積扇、黨河洪積扇與沖積平原構(gòu)成。基底為Q1-N2地層，埋藏深度50~280 m。南部的北截山、三危山、鳴沙山、卡拉塔什塔格山與北部的走廊北山在雙塔水庫相接，構(gòu)成楔形邊界，僅有極少量的雨洪水補(bǔ)給，西部邊界位于庫木塔格沙漠邊緣。

疏勒河流域伊塘湖盆地南部為祁連山，構(gòu)造裂隙發(fā)育，加之降水量大，所形成基巖裂隙水甚為豐富，且水質(zhì)良好?；鶐r裂隙水在徑流過程中部分匯入河谷，以地表徑流流入盆地，部分以地下徑流方式側(cè)向補(bǔ)給盆地；盆地北部山區(qū)由于氣候十分干旱，降水稀少，因而基巖裂隙水貧乏，且水質(zhì)差，除洪水可直接流入盆地外，一般對盆地地下水無補(bǔ)給意義；盆地內(nèi)部主要接受疏勒河、黨河河水、渠系及田間入滲水的補(bǔ)給。

根據(jù)地下水賦存特征，盆地內(nèi)部地下水可分為單-潛水分布區(qū)和潛水-承壓水分布區(qū)。（1）小宛堡一帶、黨河洪積扇頂部為單-潛水分布區(qū)，含水層巖性以砂礫石為主，單井涌水量1 000~3 000 m3/d左右，礦化度<1.0 g/L，水位埋深在敦煌洪積扇頂部>50 m，其余地段10~50 m。（2）瓜州縣西部、黨河洪積扇前緣細(xì)土帶平原區(qū)為潛水-承壓水分布區(qū)，潛水含水層巖性以砂為主，承壓水含水層以砂和砂礫石為主。潛水含水層富水性一般<1 000 m3/d，礦化度一般1.0~3.0 g/L，水位埋深一般<5 m。承壓水含水層富水性1 000~3 000 m3/d，敦煌綠洲西部地區(qū)大部分<1 000 m3/d；地下水礦化度一般<1.0 g/L，西部局部地段>1.0 g/L，如圖1所示。

圖1 安西-敦煌盆地水文地質(zhì)剖面圖

盆地地下水由東向西徑流，在敦煌伊塘湖一帶匯入黨河洪積扇由南向北的地下徑流，經(jīng)西湖、北湖和玉門關(guān)一帶向西流出研究區(qū)，地下水的排泄以下游水位淺埋區(qū)的蒸發(fā)為主。垂直向上的徑流特征，大致以安西縣城為界，東段為區(qū)域補(bǔ)給區(qū)，水頭向上游傾斜，以西逐步進(jìn)入?yún)^(qū)域排泄帶，水頭向下游傾斜。白旗堡以西地下水大量消耗于蒸發(fā)，引起下層水頭相對升高。

2.2 地下水分布規(guī)律

根據(jù)地下水賦存巖性的不同，研究區(qū)主要有兩個含水巖系：

2.2.1 第四系及新近系松散巖類孔隙水

主要分布在鹽湖盆地第四系松散巖系地層中，含水巖性為砂石、含礫細(xì)砂、粉細(xì)砂、含鹽粘土質(zhì)亞砂土。根據(jù)鉆探資料顯示，地表淺部含水層位于含鉀鎂鹽硬殼層下，為一個含鹽鹵水層，埋深一般小于3 m，單層厚度0.6~2.3 m，富水性變化較大，單井涌水量100~300 m3/d，屬中等富水區(qū)。

2.2.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

主要賦存于第四系松散巖系之下新近系地層中，含水層巖性為含礫細(xì)砂、粉細(xì)砂、中粒-粗粒砂巖，隔水層為膠泥狀泥巖。分碎屑巖類孔隙裂隙潛水和層間承壓水兩類。

碎屑巖類孔隙裂隙潛水：區(qū)內(nèi)大面積分布，水層巖性含礫細(xì)砂、粉細(xì)砂，潛水賦存于表層裂隙之中。水位埋深一般在90~110 m，多層含水，含水層厚度在5~10 m，涌水量0.23~0.67 L/d.m，富水性弱，礦化度為1~18.0 g/L，水質(zhì)差。其與下部承壓水含水層間有厚約35 m以上的致密含高嶺土粘土巖層隔水層。

碎屑巖類孔隙裂隙承壓水：含水層巖性為疏松的中粒-粗粒砂巖，層間的含高嶺土粘土巖、粘土巖、泥巖是其相應(yīng)的隔水頂?shù)装?。埋?20 m向下至280 m，以多層富水砂巖與膠泥狀粘土巖隔水層反復(fù)交替間隔出現(xiàn)特點，含水層總厚度約80~100 m，富水性中等，單井涌水量可達(dá)到1 000 m3/d左右（碎屑巖類承壓含水層富水性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1，水體水質(zhì)類型以Mg·SO4型水為主，礦化度小于0.7 g/L，pH值7.2~7.8，水質(zhì)整體上較好。

表1 碎屑巖類承壓含水層富水性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)疏勒河流域地表地下水轉(zhuǎn)換模型，如圖2所示，研究區(qū)總體位于北部盆地中下游近盆地中心部位，屬于徑流區(qū)及排泄區(qū)，地下水賦存層位及可利用資源量均處于較穩(wěn)定水平，有利于開發(fā)利用。

圖2 疏勒河流域地表地下水轉(zhuǎn)換示意圖

3 結(jié)論及建議

本研究結(jié)合敦煌市水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，表明疏勒河流域具備封存儲備碎屑巖類孔隙裂隙地下水的有利地質(zhì)條件，且研究區(qū)內(nèi)的承壓水未有成規(guī)模的開采利用，附近區(qū)域無大型工礦企業(yè)，水體未受污染，因此初步判斷該區(qū)域具備良好的開發(fā)潛力，是尋找地下水的有利富水地段。

今后，需從以下幾方面進(jìn)行地下水資源的管理與保護(hù)：（1）合理開采地下水資源，研究區(qū)內(nèi)應(yīng)以保護(hù)泉水、發(fā)展河水、泉水灌溉為主，避免發(fā)生以井灌代替泉灌所造成的損失；（2）建立區(qū)域合理的用水結(jié)構(gòu)，以現(xiàn)狀水資源量為基礎(chǔ)，實現(xiàn)上、中、下游用水，使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水與生態(tài)環(huán)境用水之間水資源合理分配；（3）充分挖掘節(jié)水潛力，推廣應(yīng)用高新節(jié)水技術(shù)，實行定額灌溉，推廣循環(huán)利用節(jié)水工藝，不斷提高水資源利用率，建立節(jié)水型社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)；（4）加強(qiáng)流域管理機(jī)構(gòu)建設(shè)，按流域進(jìn)行水資源統(tǒng)一管理，建立流域管理機(jī)構(gòu)。實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益三者之間的和諧統(tǒng)一和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，為后期采用水文地球化學(xué)方法開發(fā)地下水資源奠定基礎(chǔ)。