環縣地下水賦存特征及可持續利用對策

王勝舉

（慶陽市水利勘測規劃設計院，甘肅 慶陽 745000）

環縣位于甘肅省東北部，地處毛烏素沙漠邊緣，屬隴東黃土高原丘陵溝壑區。境內干旱少雨，地表水資源極為缺乏，且水質差，利用難度大，人畜飲水主要靠集蓄天然降水和小電井等分散式供水方式解決，地下水開發利用較少[1]。研究環縣地下水賦存特征，提出可持續開發利用的對策，對環縣經濟社會的可持續發展具有極為重要的意義。

1 環縣地下水賦存特征

環縣地下水資源，共有三部分含水層，即潛層地下水、半承壓地下水、承壓地下水。淺層水是指由第四系松散巖類和基巖表層風化裂隙帶所構成的淺水，半承壓地下水是由第三系至第四系（NQ）半膠結砂礫卵石層的水，承壓地下水是指基巖裂隙水和層間的水。潛層地下水及半承壓地下水，主要靠大氣降水滲透補給，由于本縣年均降雨量僅407.8 毫米，而又集中在7、8、9 三月的短時間內，降水大都排泄轉化成地表水即基流，補給量有限，故潛層地下水及半承壓地下水貯量很小。

1.1 潛層地下水

潛層地下水根據所處地質地貌不同分為黃土丘陵潛水區和河谷溝谷川地潛水區。

1）黃土丘陵潛水區。在區域水文地質特征上黃土丘陵潛水區地下水具有以下規律：①潛水含水層分布。含水層大多屬下中更新統（Q1+Q21）上部的黃土狀亞粘土層，裂隙孔隙含水，富水性不均勻；在干掌地和掌形地的中心是上更新統早期（Q21）雜色土層，孔隙裂隙含水，富水性較均勻；在一些梁峁溝谷中（主要在安山川和合道川以南）堆積的上更新統和全新統（Q3+4）黃土狀亞砂土層在負地形地段零星含水。②潛水補給、徑流和排泄條件。潛水補給來源是大氣降水，通過飽氣帶黃土（Q32）或黃土狀亞砂土層（Q3+4、Q21、Q22）下滲，補給區到排泄區距離短，一般只數百米，最長亦只數公里，每一水系并各自呈一獨立補給、徑流、排泄系統，潛水徑流方向基本與地形坡向一致。潛水含水層大多被沖溝切穿，地下水呈泉溢出，泉流量的大小受匯水面積和滲入補給條件所控制，一般來說掌區泉流量較梁峁區要大，縣南較縣北要大。潛水徑流量大小直接取決于大氣降水滲入補給量大小，和地形平坦程度有關，降水量愈大，地形愈平坦，潛水徑流量愈大。③潛水含水層富水性。富水性的大小取決于含水層厚度及其滲透性強弱。含水層厚度多小于50m，滲透系數由0.5～8.0m/日不等。④潛水埋深。通常殘塬區在合道川以南埋深一般在100～150m，其他殘塬區大部在150～250m，在大巴咀塬可深達284m。掌區在被深切的溝中挖井，潛水位大多在15～30m。馬坊川至代陳溝一線以北多在30～50m。掌地上游與梁峁交接部位可大于50m，最深在80～120m，梁峁潛水在溝谷中開挖，大多小于15m，一般潛水位與附近溝谷長流水面標相接近。⑤潛水水質。由南而北，在水平方向上，由分水嶺向溝谷礦化度有升高的規律，陰離子由重碳酸過渡到硫酸型又過渡到氯化物型，陽離子由鈉鈣或鎂鈣離子過渡為鈉離子為主，又過渡為鎂離子為主。⑥潛水動態。潛水水位年變幅為0.1～0.2m/L，潛水礦化度年變幅只0.1～0.2g/L，總的趨勢是潛水位升高礦化度降低，在七、八月份普遍出現一個潛水位升高和礦化度底落過程，這直接與七、八、九三個月集中降雨補給密切相關。

2）河谷溝谷川地潛水區。河谷川區是指洪德的趙家洼至曲子五里橋的環江川區，溝谷川地是指山域（包括羅山川和清平川），耿灣川、玄城溝、代城溝、馬坊川、城東溝、城西川、鴛鴦溝、安山川、合道川、曲子西溝、曹李川、演武川和王家川，其中后三條川上半段在環縣境內，它們都具有共同的水文地質規律：潛水含水層由第四系松散層和風化基巖構成；隔水層為下白堊系泥質巖石。潛水補給來源接受當地大氣降水滲入補給外，主要受來自梁峁區潛水側向補給，在近河地段還受洪水的迥補，水澆田地段則受迥歸水影響。潛水水質與地表水水質密切相關，并直接受側向補給量大小影響，地表水礦化度低，潛水水質就好：側向補給量大，水質好，則潛水礦化度低。④潛水埋深與隔水底板埋深和溝谷切割深度有關，隔水底板埋藏深，溝谷切割深度大，潛水位亦深，通常潛水位標高都略高于河水位。⑤潛水含水層厚度受松散巖層厚度及其被沖溝切割程度直接控制，松散巖層厚度愈大，沖溝切割深度愈小，則含水層厚度愈大，反之則小。⑥潛水動態直接受氣象水文因素控制，降雨后地下水位升高，礦化度降低，潛水位年變幅在0.3～0.5m，礦化度年變幅為0.1～0.4g/L。在受洪水補給影響大的地區礦化度年變幅可達2.5g/L；水位最低大致在三至五月，通常最高在七至十月。

1.2 半承壓水

在甜車大斷裂以東，環江以西、清平溝至城西川之間，由一套NQ 半膠結的砂礫石構成的層間水層，埋藏在潛水層之下，基巖承壓含水層之上，地下水西半部無壓，東半部承壓，為半承壓水，有四個普遍規律。補給來源主要是接受溝谷上游黃土層中潛水排泄量轉化為地表水流直接滲入和降雨洪水通過NQ地層上部被切割的干溝下滲。NQ 砂礫卵石層在西段應屬透水不含水巖層，這里主要是K1 礫巖含水；中段為NQ 砂礫卵石層含水，但其含水層厚度又隨著地下水向東移動受地表水滲入量漸步加大而加厚，含水層最大厚度為5～10m。較大的泉為廟兒溝泉群、井溝門泉群和陳家水溝泉群，流量最大的是廟兒溝泉群為3632 方/日。據不完全統計較大泉群共28 組，總流量達7477 方/日，其中山城川占438 方/日，玄城溝占527 方/日，馬坊川占2801 方/日，城西川占3667方/日。含水層滲透性較好。④地下水水質直接受補給水源的水質控制，因此地下水水質分布規律基本上與潛水和地表流水一致，礦化度自南而北升高。

1.3 承壓水

承壓水水文地質條件嚴格受構造條件控制，根據出露的含水層受構造運動影響程度不同，將承壓水劃分三個區：褶皺強烈的元、古、中生界（Z—J）承壓水區。本區分布在甜車大斷裂以西，大地構造位置上屬賀蘭斷褶帶南端，含水層富水性不均勻，地下水表現為構造裂隙承壓性，承壓水頭時高低受裂隙發育深度和延展程度不同而異，在深大斷裂帶有時地下水可溢出地表自流；地下水補給來源來自區域西部寧夏地區，同時還接受當地地表水和潛水滲漏補給，因此地下水水質和潛水水質相接近。褶皺平緩的中生界承壓水區。指由下白堊系各套巖層構成的層間水，主要分布在甜車大斷裂以東，巖層褶皺平緩，按它們之間巖性不同，大至可分為六層水，含水層和含水層之間直接相連；地下水來源其東部來自華池洛河一帶，西部來自六盤山，由西南部揚新莊一帶進入本區；地下水運行基本受天環向斜控制，由東西兩側向天環向斜軸心移動，在木缽附近匯合向南流經曲子進入慶陽境內。在環縣以南含水層埋藏愈深、承壓水位標高愈高；環縣以北則含水層埋藏愈深，承壓水位標高愈低。褶皺平緩的新生界承壓水區。本組主要是第三固原統砂礫巖層間裂隙孔隙含水層（E），分布在甜車斷裂以西，北部超復到甜車大斷裂以東張鐵堡附近，屬山間凹陷型堆積，四周被中古生界巖層包圍。含水層巖性南部以礫巖為主，北部為礫巖夾泥巖，富水性較均勻；地下水補給來源在毛井鄉以南來自固原一帶，其它地段除地表水和潛水的潛入外還接受元、古、中生界地下水的補給，它們的補給方式又極復雜的；地下水流向是自南而北，坡降在5‰～10‰，大致可分為毛井南、毛井—白老莊、白老莊北三個相連盆地。

2 地下水資源量

2.1 潛層地下水水資源量

黃土丘陵區潛水資源都轉化為地表水，全縣十五條大支溝，五十條小支溝，總流量經分割得地下水補給量（干旱年）為3545 萬m3/年，換算成一般年為5463 萬m3/年。

對河谷溝谷潛水資源量而言，較大的支溝有潛流的是四條（馬坊川、城西川、安山川、合道川），采用斷面計算干旱年潛水徑流量為118.8 萬m3，一般年為198.1 萬m3/年；環江河谷潛水干旱年總徑流量為289.9 萬m3/年，一般年為487 萬m3/年，其中環江溝谷川宜于農灌打井開采地段總計干旱年動儲量為109.4 萬m3/年，一般年為187.4 萬m3/年，靜儲量702萬m3，開采儲量為77 萬m3/年，可布井77 眼。

2.2 半承壓水資源量

半承壓水主要分布在西川至玄城溝之間，地下水大多旦泉溢出，轉化為地表水流入環江，據不完全統計可達7477m3/日，合273 萬m3/年，其中礦化度大于3.0g/L 的地下水占745 萬m3/日，合27.5 萬m3/年。推算成一般徑流量為458 萬m3/年，其中礦化度大于3.0g/L 的地下水占46 萬m3/年。

2.3 承壓水資源量

承壓水主要開采對象是洪德以南華池組和環河組含水層，在合道川和演武川的羅漢洞含水層，羅山川至玄城溝的六盤山群礫巖含水層，以年動儲量作為年最大可能開采量。經計算區域承壓水（主要含水層），適宜農灌開采地段動儲量為1174 萬m3/年（最大可能開采量），開采儲量為843 萬m3/年。

3 地下水開發利用現狀

環縣地廣人稀，城鎮發展滯后，人畜飲水主要依靠集蓄天然降水等分散式供水方式解決，目前主要有廟兒溝自來水供水工程一處，水源為潛層地下水，年供水量110 萬m3。另外據2012 年全國水利普查數據全縣共有地下水取水井8442 眼，2011 年總取水量為100 萬m3，其中日供水量大于等于20m3的規模以上機電井55 眼，年供水量50.56 萬m3，日供水量小于20m3的規模以下機電井940 眼，年供水量為12.48 萬m3，人力井7447 眼，年供水量37.96 萬m3[2-3]。

4 地下水可開發利用對策

1）人畜飲用。開采潛水主要是開挖淡水體，開采承壓水時一般開采第一至第三個承壓水層，其中含水層有下白堊系K14、K11、和K1各組，以及Pz（元、古、中生界含水層），在甜車斷裂以西白老莊以北要注意對固原統（E）含水層的止水隔離工作，井深一般可在100～300m。

2）農田供水。黃土丘陵區潛水都轉化為地表水可直接提引灌溉。適宜打機井開采潛水地段一是河谷川區，包括十五里溝至張家前灣間，二十里溝、城西川、安山川、合道川溝口以下（8—12 開采區）。機井井深20～40m，單井涌水量200～500 方/日，可灌田40～100 畝，如采用大口徑井，通常可增加出水量50%～100%。丘陵山區的毛井—宋杖干杖地機井井深60米，單井出水量100～200 方/日，只宜作抗旱用。適宜打井取承壓水地段：木缽以南開采K13和K14含水層，可以混合開采，井深500～700m，井涌水量1000～2000方/日。木缽至玄城溝口主要開采K13含水層，井深500～700m，井涌水量1000～2000 方/日，但要對100～400m 深度內K14 含水層止水隔離。羅山川至玄城溝的溝谷川區中段取K1 含水層。井深在300～500m，井涌水量200～1000 方/日，但要對上部200～300m 深度內K14含水層止水隔離。④合道川溝谷上游，取K15承壓水，井深150～300m，井涌水量200～800 方/日。

5 地下水可持續利用對策

一是嚴格控制地下水開采量。在地下水開發利用中，要充分考慮當地地下水埋深狀況，綜合各類影響因素，制定開采區類型，合理配置開采量，避免和緩解地下水超采現象的發生和加重。二是防止地下水污染。加強對煤炭石油開發的監督和環境監測，封閉廢井，杜絕混采井，防止深層水污染。三是節約用水。提高工業用水重復率；節約農業用水；節約生活用水；建立合理的水價體系。四是加強地下水資源的管理。建立統一的用水管理體系，是實現環縣地下水可持續利用的體制保證，劃分和確定水資源保護區，嚴格規范和執行用水許可證制度，從法律上確立“誰開采、誰補給”、“誰污染、誰治理”的原則，從源頭上遏制過量開采地下水及污染地下水的趨勢。

6 結語

環縣是缺水大縣，地下水既是寶貴的自然資源，又是活躍的環境要素，科學合理的開發地下水，事關環縣資源、經濟與環境的協調發展的大事。因地制宜地搞好地下水可持續利用研究，對環縣社會經濟的發展具有極其重要的意義。