潼關(guān)縣地下水資源開發(fā)潛力與評價(jià)

卜蕓蕓,趙春峰

(1.陜西省一三九煤田地質(zhì)水文地質(zhì)有限公司,陜西 渭南 714000;2.寶雞市馮家山水庫管理局,陜西 寶雞 721300)

0 引言

潼關(guān)縣位于陜西東端,行政區(qū)劃隸屬陜西省渭南市,是主要的黃金采、選、冶、加工工業(yè)區(qū)之一。此外,還分布有磁鐵、石墨、蛭石、大理石、石英石等礦產(chǎn)資源。隨著潼關(guān)縣秦嶺北部金礦的開采及黃金產(chǎn)業(yè)鏈的完善,導(dǎo)致地表水無法利用,對地下水資源的需求與日俱增,供需矛盾以及由此引發(fā)的各種生態(tài)環(huán)境問題日趨嚴(yán)重,水資源已成為制約當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。因此,對該地區(qū)進(jìn)行地下水資源開發(fā)潛力與評價(jià)的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。文章就潼關(guān)縣地下水資源開發(fā)潛力與評價(jià)作簡要介紹。

1 水資源形成機(jī)理及水文地質(zhì)參數(shù)

1.1 地下水資源形成機(jī)理

自然地理:研究區(qū)南依秦嶺北臨黃河,位置處于渭河斷陷盆地的東端,屬于潼關(guān)隆起的一部分。受東西向秦嶺山前大斷裂的控制,南側(cè)上升為基巖區(qū),北側(cè)下降為沖洪積平原,縣域范圍總體地勢由南而北呈階梯狀下降,地形地貌差異顯著,依次可劃分為:基巖山區(qū)、黃土臺(tái)塬區(qū)和黃渭階地區(qū)[1]。本區(qū)屬于暖溫帶大陸性雨熱同季的季風(fēng)性半濕潤半干旱氣候,多年平均降雨量596.09 mm,60%以上集中在6～9月份。地表大小河流11條,集匯為潼河、雙橋河等,均屬于黃河水系。

地下水資源的形成機(jī)理:研究區(qū)地處關(guān)中盆地東南部,大地構(gòu)造控制著不同地段的沉積環(huán)境、巖層分布和地貌類型,從而也控制了區(qū)內(nèi)地下水的分布、水量、富水性以及地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件和水化學(xué)類型[2]。評價(jià)區(qū)以秦嶺分水嶺為界,根據(jù)地下水貯存條件、水力特征和含水介質(zhì)的不同可分為3大類,即太古界太華群基巖裂隙潛水、新近系-古近系孔隙承壓水和第四系松散層孔隙潛水-承壓水。區(qū)內(nèi)主要含水層為第四系中更新統(tǒng)離石組亞砂土及下更新統(tǒng)三門組中細(xì)砂,無明顯相對隔水層,水力聯(lián)系緊密,在部分地區(qū)不具有承壓性,故按照潛水對待,且為非均質(zhì)各向同性介質(zhì)。

1.2 水資源水文地質(zhì)參數(shù)確定

研究區(qū)水文地質(zhì)概念模型概括:①含水層為非均質(zhì)各向同性潛水層;②區(qū)內(nèi)地下水主要補(bǔ)給源為大氣降水入滲及少量的地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給;③水流為平面二維流,服從達(dá)西定律;④研究區(qū)南部為隔水邊界,東西部為流量邊界,北部為排泄的定水頭邊界。

根據(jù)研究區(qū)地形地貌、地層巖性及水文地質(zhì)調(diào)查與物探等資料,可劃分為階地臺(tái)塬區(qū)和秦嶺北麓山地區(qū),主要對階地臺(tái)塬區(qū)第四系潛水含水層(埋深小于350 m)地下水資源進(jìn)行分析評價(jià)。因秦嶺北麓山地區(qū)為基巖裂隙水,地下水富水性差,開發(fā)利用難度大,因此,該區(qū)域只計(jì)算天然補(bǔ)給量,可開采資源量和開采潛力不作評價(jià)。

水文地質(zhì)參數(shù)確定:根據(jù)勘探孔JB4、JB16、JB40抽水試驗(yàn)資料及收集到的資料,利用穩(wěn)定流完整井計(jì)算滲透系數(shù)在0.10～1.86 m/d,平均值為0.37 m/d,給水度黃土臺(tái)塬采用0.04、河流階地采用0.16。降水入滲系數(shù)引用《陜西省地下水資源評價(jià)》(2002年)中的結(jié)果,并結(jié)合研究區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件,分區(qū)取值見表1。

表1 降水入滲系數(shù)取值

河流滲漏補(bǔ)給系數(shù)據(jù)《陜西省地下水資源評價(jià)》(2002年)中石川河測流資料,經(jīng)計(jì)算分析對比后選用值為0.007 4。

2 地下水資源量及開發(fā)利用

2.1 水資源量及開采潛力

地下水天然資源量:根據(jù)不同的水文地質(zhì)條件,評價(jià)地下水天然補(bǔ)給資源量計(jì)算方法在黃土臺(tái)塬區(qū)、低階地區(qū)的第四系松散層孔隙潛水采用補(bǔ)給量法,山地區(qū)基巖裂隙潛水采用排泄量法[6]。對于研究區(qū)含水層補(bǔ)給以大氣降水入滲補(bǔ)給為主,其次為側(cè)向徑流補(bǔ)給、灌溉回歸補(bǔ)給、水庫滲漏補(bǔ)給、河流滲漏補(bǔ)給,排泄主要為蒸發(fā)、河流和人工開采。對地下水補(bǔ)給量與排泄量取用合適的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算并對實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理統(tǒng)計(jì),得出研究區(qū)地下水資源的天然補(bǔ)給量、排泄量、儲(chǔ)存量見表2。天然補(bǔ)給量為136 234.72 m3/d,重復(fù)計(jì)算量為8 460.27 m3/d(灌溉回歸補(bǔ)給量),扣除重復(fù)計(jì)算量后天然資源補(bǔ)給量為127 774.45 m3/d。

表2 研究區(qū)地下水補(bǔ)給量、排泄量統(tǒng)計(jì)

可開采水資源量:允許開采量計(jì)算大面積開采資源量和傍河取水激發(fā)量。大面積可開采資源量采用平均布井法、均衡法和可開采系數(shù)法3種計(jì)算方法[7]。根據(jù)不同富水地段、不同開采方案,采用平均布井法分區(qū)計(jì)算研究區(qū)可開采量為75 402.19 m3/d;按照均衡法計(jì)算的研究區(qū)補(bǔ)給量略大于排泄量,差值為150.14 m3/d,為微弱的正均衡,則以排泄量減去潛水蒸發(fā)量作為可開采量為95 147.40 m3/d;研究區(qū)單位降深出水量為1.50 m3/h·m,取開采系數(shù)β=0.8,采用開采系數(shù)法計(jì)算得研究區(qū)可開采量為77 802.74 m3/d;因均衡法中的可開采量全部攔截徑流排泄量,計(jì)算的可開采量偏大,因此本次將平均布井法和可開采系數(shù)法計(jì)算的平均值76 602.47 m3/d作為研究區(qū)可開采水資源量。此外,研究區(qū)渭河、黃河岸邊低階地區(qū)域存在側(cè)向激發(fā)補(bǔ)給量[8],傍河激發(fā)量取值3 000 m3/d·km,低階地長度為17.54 km,按農(nóng)業(yè)灌溉井設(shè)計(jì),灌溉天數(shù)以每年75 d計(jì),則傍河取水激發(fā)量為10 812.33 m3/d。因此,研究區(qū)考慮傍河取水激發(fā)補(bǔ)給量的情況下,天然可開采資源量為87 414.80 m3/d。

開采潛力:研究區(qū)天然資源補(bǔ)給127 774.45 m3/d,天然可開采資源量87 414.80 m3/d,現(xiàn)狀開采量53 950.68 m3/d,則研究區(qū)天然資源量見表3。開采潛力按照以下標(biāo)準(zhǔn)劃分為4個(gè)等級(jí)[9],即開采潛力很強(qiáng),剩余開采量大于10×104m3/d;開采潛力強(qiáng),剩余開采量為(5～10)×104m3/d;開采潛力中等,剩余開采量為(1～5)×104m3/d;開采潛力較弱,剩余開采量為小于1×104m3/d。按照上述標(biāo)準(zhǔn)研究區(qū)劃分為中等地區(qū)。

表3 研究區(qū)天然資源量統(tǒng)計(jì)

2.2 開發(fā)利用評價(jià)

根據(jù)研究區(qū)地下水資源埋藏條件以及開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件,可分為2個(gè)區(qū)、3個(gè)亞區(qū),即宜開發(fā)區(qū)(Ⅰ)和不宜開發(fā)區(qū)(Ⅱ);宜開發(fā)區(qū)又進(jìn)一步分為開發(fā)條件好區(qū)(Ⅰ1)和開發(fā)條件差區(qū)(Ⅰ2)[10-12]。

開發(fā)條件好區(qū)(Ⅰ1):渭河南岸至黃土臺(tái)塬太要洼地一帶,由于該區(qū)第四系松散層厚度大,含水層厚度較大,故其富水性較好,可建集中型水源地,供城鎮(zhèn)居民生活用水及工農(nóng)業(yè)用水。本區(qū)域地下水埋藏較深,建議采用供水管井開采方式,設(shè)計(jì)井深350 m,設(shè)計(jì)井距為本區(qū)域最大影響半徑的2倍,即1 506 m,涌水量取參考井1/2降深時(shí)的涌水量25 m3/h。

開發(fā)條件差區(qū)(Ⅰ2):秦嶺山前下水峪口—西街子—馬吉村—纏腰—太峪口—李家村—東官上村一帶,富水性弱。建議采用供水管井開采方式,設(shè)計(jì)井深250 m,設(shè)計(jì)井距為本區(qū)域最大影響半徑的2倍,即1 000 m,涌水量取參考井二分之一降深時(shí)的涌水量12 m3/h。

不宜開發(fā)區(qū)(Ⅱ):南部山區(qū)地帶,面積約231.73 km2,該區(qū)第四系松散層僅在河谷地帶零星分布,含水層厚度小,含水性差,基巖裂隙水受裂隙發(fā)育程度的控制,富水性極不均一,且沿導(dǎo)水裂隙向鄰近溝谷排泄,并沿著山前斷裂破碎帶滲透,直接滲入補(bǔ)給地下水。區(qū)域開發(fā)利用難度較大,水文地質(zhì)研究程度較低,水文地質(zhì)調(diào)查不充分,加上多年的金礦開采嚴(yán)重影響了基巖裂隙含水層排泄方式,因此,本區(qū)域不宜布井,但在河谷地帶和泉點(diǎn)可采用大口徑井的取水方式,以解決少部分山區(qū)居民生活用水問題。

3 結(jié)語

潼關(guān)縣由于其特殊的自然地質(zhì)因素,加之區(qū)內(nèi)北部秦嶺多年金礦開采,合理規(guī)劃開發(fā)水資源更顯重要。經(jīng)勘查地下水資源量基本清楚,目前的取水工程以管井形式開采地下水資源為主,要充分利用區(qū)內(nèi)豐富的地表水資源,須做好地下水資源與地表水資源的統(tǒng)一規(guī)劃,并加強(qiáng)對深層地?zé)豳Y源的開發(fā)利用,持續(xù)探索各類水資源的補(bǔ)給保護(hù)和開發(fā)利用方式。