內(nèi)蒙古黃旗海盆地地下水補(bǔ)徑排及動(dòng)態(tài)變化研究

田濱　丁楠　王武　熊海欽　楊浩　趙薇

［關(guān)鍵詞］黃旗海；地下水監(jiān)測(cè)；補(bǔ)給；徑流；排泄；動(dòng)態(tài)變化

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市中南部，屬大陸性季風(fēng)氣候。區(qū)內(nèi)多年平均降水量363.9 mm，主要集中在每年六到八月份，多年平均蒸發(fā)量1745.3 mm，無霜期132 d，最大凍結(jié)深度1.91 m。黃旗海作為內(nèi)蒙古高原眾多封閉型內(nèi)陸湖泊之一，在反演干旱區(qū)氣候變化方面起著極其重要的作用[1]。

研究區(qū)面積1178.26 km²。地形地貌為盆地，東、西、南三面多山，丘陵起伏連綿，中部為遼闊的沖湖積平原?？傮w地勢(shì)以黃旗海為中心，四周外圍高，相對(duì)高差200～400 m。

1.2 水文地質(zhì)

以黃旗海為中心，以周邊山麓邊沿為界線。地下水類型主要為以下四類。

1.2.1第四系松散巖類孔隙水

主要分布在黃旗海沖湖積平原內(nèi)，含水層巖性主要為砂礫石及含礫中粗砂，由邊緣向湖中心顆粒逐漸由大變小，含水層層數(shù)增多。其厚度在5 m左右，地下水位埋深潛水多小于5 m，該含水層厚度小，在黃旗海南部和東部沖湖積物顆粒較細(xì)，單井涌水量小于500 m³/d。在湖積平原的中部和近河谷地段厚度稍大，單井涌水量500～1000 m³/d。

1.2.2玄武巖孔洞裂隙水

主要分布于熔巖臺(tái)地之上，區(qū)域內(nèi)，東、西部出露地表，中南部因斷陷下沉隱伏于第四系含水層之下。含水層巖性特征為氣孔狀玄武巖與致密塊狀玄武巖互層，在區(qū)域西北部地形高處的淺埋藏區(qū)，地下水分布不連續(xù)，水位、水量變化大。含水層分布不穩(wěn)定，富水性差異較大，一般情況下，水量貧乏，單井涌水量小于100 m³/d，在受構(gòu)造影響的特殊部位，水量豐富，單井涌水量大于500 m³/d。

1.2.3碎屑巖類裂隙孔隙水

廣泛分布于區(qū)域內(nèi)，北部地表出露，向南隱伏于上更新世以后地層之下。該含水層水量變化大，富水的條件主要取決于砂巖、砂礫巖中泥質(zhì)含量的多少和膠結(jié)程度的好壞。其與沉積過程中古河道的擺動(dòng)有關(guān)。該含水巖組補(bǔ)給源有限，不穩(wěn)定，單井涌水量變化大，抽水時(shí)間越長(zhǎng)，單井涌水量越小。該含水層具承壓性，在巴音塔拉、水泉地、贊達(dá)營(yíng)等地形成自流區(qū)。

1.2.4大理巖巖溶裂隙水

分布范圍較小，多呈條帶狀分布，主要在集寧區(qū)西北部的霸王河河谷兩側(cè)、老虎山東側(cè)，大理巖經(jīng)過多次構(gòu)造和變質(zhì)作用，在侵入巖接觸帶或巖石蝕變帶附近，硅化和蛇紋化作用強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，有部分大理巖經(jīng)構(gòu)造作用，在地下水運(yùn)移溶蝕作用下，沿裂隙形成了大小不等的溶洞和溶蝕裂隙，為地下水的儲(chǔ)存提供了空間。

總體上大氣降水補(bǔ)給和山丘區(qū)地下徑流補(bǔ)給為盆地內(nèi)地下水主要補(bǔ)給來源，地下水由盆地邊沿向黃旗海運(yùn)移，盆地接受北、西、南三面地下徑流的側(cè)向補(bǔ)給，僅水位埋深小于4 m地區(qū)有蒸發(fā)排泄外，其余地下水均以較短距離的地下徑流排向黃旗海中[2]。地下水水質(zhì)主要受地貌、氣象、徑流條件和人為因素影響，在監(jiān)測(cè)區(qū)上游地區(qū)，地下水徑流條件良好，水循環(huán)流暢，交替作用強(qiáng)烈，地下水以溶濾作用為主。到了下游區(qū)，由于地層巖性變細(xì)、地形趨緩，地下水徑流條件變差，水循環(huán)緩慢，地下水水位埋深較淺、蒸發(fā)強(qiáng)度較大，地下水以蒸發(fā)作用為主，鹽分含量較高，水質(zhì)差。

2 地下水補(bǔ)、徑、排泄條件

2.1 地下水補(bǔ)給

研究區(qū)補(bǔ)給主要由降雨入滲補(bǔ)給量7795.75×104 m³/a、側(cè)向徑流補(bǔ)給量1516.64×10⁴m³/a、灌溉回滲補(bǔ)給量413.3×10⁴m³/a 和洪水入滲補(bǔ)給量10.13×10⁴m³/a，四個(gè)部分組成。研究區(qū)一個(gè)水文年內(nèi)地下水補(bǔ)給量合計(jì)9735.82×10⁴m³/a（表1）。黃旗海盆地內(nèi)松散層直接接受大氣降水補(bǔ)給，山丘區(qū)接受大氣降水補(bǔ)給后，通過地下徑流側(cè)向補(bǔ)給下游含水層。通過灌溉少部分回滲補(bǔ)給地下水，洪水入滲補(bǔ)給主要發(fā)生在黃旗海以南地區(qū)。根據(jù)動(dòng)態(tài)長(zhǎng)觀資料計(jì)算并參照以往資料及經(jīng)驗(yàn)值得出各含水層的大氣降水入滲系數(shù)，入滲系數(shù)取值范圍0.05～0.2。根據(jù)前人給出的水位埋深區(qū)的灌溉回滲系數(shù)值取確定灌溉回滲系數(shù)β值為0.15。根據(jù)抽水試驗(yàn)和恢復(fù)水位試驗(yàn)計(jì)算得到滲透系數(shù)取值范圍0.66～6.42[3，4]。

2.2 地下水徑流

山前傾斜平原和臺(tái)邊斜地孔隙潛水接受補(bǔ)給后，在外圍地勢(shì)高且基巖裸露處，降水補(bǔ)給地下水后通過重力作用向盆地中心運(yùn)移至黃旗海匯集，以短距離的徑流，直接補(bǔ)給湖盆洼地中潛水。由于盆地中部含水巖組巖性顆粒較細(xì)，地下水徑流滯緩，其水力坡度為0.6‰～0.19‰，滲透系數(shù)為0.66～6.42 m/d。

2.3 地下水排泄

研究區(qū)地下水排泄主要途徑為蒸發(fā)、人工開采和地下徑流補(bǔ)給黃旗海。經(jīng)計(jì)算研究區(qū)蒸發(fā)量5635.21×10⁴m³/a（表2），開采量依據(jù)水利水資源公報(bào)資料及野外調(diào)查資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)3448.42×10⁴m³/a，地徑流補(bǔ)給黃旗海地下水小于654.02×10⁴m³/a，利用水均衡法[5，6]計(jì)算相對(duì)誤差小于1%。

由上述計(jì)算可知，黃旗海四周地下水埋深較淺部位蒸發(fā)量較大，蒸發(fā)量在總排泄量中占有比重大于60%。

3 地下水動(dòng)態(tài)

通過獲取地下水水位長(zhǎng)期觀測(cè)資料，對(duì)研究區(qū)地下水水位年內(nèi)的變化趨勢(shì)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和研究。黃旗海盆地地下水動(dòng)態(tài)變化可以大致分為三種類型。

3.1 滲入—蒸發(fā)型

該動(dòng)態(tài)類型主要發(fā)生于黃旗海平原南部一帶。

潛水位埋藏淺，主要為垂直交替作用，潛水接受降雨補(bǔ)給后地下水位快速回升；而同樣在蒸發(fā)強(qiáng)烈時(shí)期，水位加速降速。每年高水位和低水位出現(xiàn)期與當(dāng)年氣象條件有密切關(guān)系，高水位一般出現(xiàn)在7、8月，低水位出現(xiàn)在9、10月。

3.2 滲入―蒸發(fā)―開采型該動(dòng)態(tài)類型主要發(fā)生在黃旗海平原地下水埋藏較淺及霸王河溝谷水位埋深較淺的農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)。有垂直交替和水平交替作用外，還有人工開采等。地下水動(dòng)態(tài)變化總趨勢(shì)呈下降狀態(tài)，3月份，冰雪消融補(bǔ)給地下水，地下水位抬深，5～7月灌溉期水位下降，結(jié)束后，地下水水位又呈現(xiàn)恢復(fù)上升狀態(tài)，在雨季水位呈現(xiàn)小幅上升與下降的交替，其原因在于大氣降水滲入補(bǔ)給之后，受開采影響，水位并沒有明顯上升，又受不同程度的蒸發(fā)影響，出現(xiàn)小幅度的上升與下降趨勢(shì)，但是其變化甚微。

3.3 滲入—開采型

該動(dòng)態(tài)類型主要分布集寧區(qū)城區(qū)范圍和周邊地區(qū)。該動(dòng)態(tài)類型所屬地段主要以水澆地、居民人畜飲用開采為主，主要接受大氣降水滲入補(bǔ)給，年初較穩(wěn)定，3～6月用水量大開始下降，隨著夏季降雨，地下水在雨季接受補(bǔ)給，水位普遍上升。6～8月水位上升，8～9月下降，9～12月水位上升；從動(dòng)態(tài)曲線可看出，其地下水水位受大氣降水與人為開采大小的變化而變化。

4 結(jié)論

（1）由研究可知：內(nèi)蒙古黃旗海盆地地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件主要受到氣象因素和人為因素控制，降雨滲入對(duì)地下水的補(bǔ)給占全部地下水補(bǔ)給量的80.07%，蒸發(fā)因素在排泄總量中占比大于60%。在黃旗海北東方向地下水埋深較淺地區(qū)有一定開采潛力，可適當(dāng)奪取蒸發(fā)量來實(shí)現(xiàn)。

（2）黃旗海南部（滲入—蒸發(fā)型）地下水位動(dòng)態(tài)曲線變化主要與氣象因素有關(guān)，降雨后水位迅速上漲，蒸發(fā)強(qiáng)烈水位下降，高水位出現(xiàn)期與當(dāng)年降雨量多寡有關(guān)；黃旗海北岸（滲入—蒸發(fā)—開采型）地下水位動(dòng)態(tài)曲線變化與氣象因素和人類地下水開采有關(guān)，既有垂直交替，又有水平交替作用，還有人工開采。城區(qū)（滲入—開采型）主要是降雨和人類地下水開采活動(dòng)有關(guān)，地下水水位受大氣降水與人為開采大小的變化而變化。