甘肅省涇川地區水文地質條件研究分析

拉春燕

（甘肅省地質礦產勘查開發局第一地質礦產勘查院，甘肅 天水 741020）

涇川縣位于甘肅東部、陜甘交界處，周邊旅游資源豐富，主要的國家級景區有：崆峒山、回山王母宮、大云寺、周文王伐密所筑古靈臺等。涇川縣境內有涇河及其支流汭河、黑河、洪河、蒲河五條河流，多年平均徑流量124億m3，水資源較為豐富。為了更好的開發利用該區域的水資源，對該區域的水文地質條件進行研究，以更好的支持地方經濟發展。

1 地質背景

研究區大地構造位置屬華北板塊鄂爾多斯地塊西南部邊緣，基底物質主要由前長城系深變質巖系組成，上覆地層主要為中生界地層，主要為陸相沉積巖石組成，累計厚度超過6千米。在基底的邊部，主要出露地層有寒武紀霍山組、張夏組、三山子組，主要巖性以灰巖、白云巖等為主，缺失志留系和泥盆系。震旦系、寒武系和奧陶系的地層，根據以往地震、鉆探等資料，認為在鄂爾多斯地東南緣深部（3000m～4000m）分布，在盆地西緣的六盤山逆沖構造帶斷續分布。位于白堊系之下的二疊系、三疊系和侏羅系地層，為陸相碎屑巖（主要砂、礫巖巖層組合），在西緣逆沖構造帶斷續分布。白堊系盆地為大型向斜構造，主要由白堊系構成，巖石組合主要由孔隙發育的礫巖層和砂巖層組成，巖層內節理亦較為發育。該層賦存有豐富的地下水資源，是本次研究工作的主要目的層，其下部侏羅系直羅組砂巖中也賦存有一定的地下水資源，是本次工作的次要目的層。分布在最頂部的以更新統黃土為主，厚度10m～250m，在區內的主要河流區均有分布[1]。

該區域東側分布為子午嶺，西側分布有六盤山，北部分布有麻黃山，南側與渭北隆起相毗鄰，地勢由四周向中間緩傾，為一大型向斜構造，因而也稱隴東盆地，屬于鄂爾多斯大型沉積盆地西南部的一個盆地。在隴東盆地的范圍內，由于基底形態和蓋層結構的不同，以平涼十里堡-銅城近南北向隱伏斷裂為界，構成西緣沖斷帶與天環向斜（天環坳陷）的分界。中生代大鄂爾多斯內陸盆地及獨立鄂爾多斯盆地演化階段是鄂爾多斯盆地演化史上的重要階段，侏羅紀—白堊紀是鄂爾多斯盆地演化史上的非常重要時期。

2 地下水的類型及特征

地下水的賦存與分布，嚴格受地質、構造、水文及氣象條件的控制。在不同的構造部位和不同的地層空間形成不同類型的地下水，其地下水的賦存和分布規律也各不相同。研究區地下水主要以重力水的形式儲存于松散巖類孔隙、孔隙裂隙介質和碎屑巖類孔隙裂隙介質中，按含水層的巖性類型及地下水在介質中的賦存狀態，可將其分為松散巖類孔隙水和碎屑巖類孔隙裂隙水兩大類型。

2.1 松散巖類孔隙潛水：分為河谷潛水及黃土孔隙裂隙潛水

研究區內河谷潛水主要賦存于涇河谷地及其支流河谷地。根據鉆孔等資料，認為主要賦存層位為第四系沖洪積層，賦水介質主要為尚未膠結的礫石、砂石等。涇河上游地段，單井每日涌水量多在1千～3千立方米，屬強富水區，河谷內賦存含水層的厚度一般在5m～15m間，含水層的儲水性較好。涇河上游地段含水層厚度多較薄，日出水量均小于一千立方米，屬于中等富水區。支流河谷地寬一般在0.1～1km之間，潛水含水層的厚度較薄，含水層的賦水性較弱，單井單日涌水量一般小于1千立方米，為中等富水區。初步總結分析認為：河谷下游的地下水位埋深小于上游地段的地下水位埋深，涇河谷地下游地段水文埋深一般在5m左右，而上游地段的水位埋深為10m左右。其支流黑河與汭河的谷地下游地段和上游地段埋深均在5m左右，相對而言上游埋深略大于下游埋深。河谷兩側的一、二級階地的水位埋深一般在5m～15m，向兩側高坡處的高階地漸變為30m～100m。

2.2 碎屑巖類孔隙-裂隙水

研究區碎屑巖類孔隙-裂隙水主要賦存于早白堊世保安群和中侏羅世直羅組，巖性主要以厚層砂巖為主，其空間容量較大，侏羅系下部分布的主要為三疊系致密細砂巖、粉砂巖和泥巖，其透水性微弱，為相對穩定的隔水底板，具有良好的儲水和保水的條件[2]。

下白堊系：碎屑巖孔隙裂隙承壓水含水層，具有厚度大、分布范圍廣、水量充足等特點，但是由于地層中的巖石礦物成分的影響以及徑流條件限制，使得其中賦存的水質相對較差，含鹽量相對偏高，因此該層水位不能很好的開發利用。考慮到該區域地表干旱缺水的因素，該含水層可為工業用水，從而降低稀缺高品質水資源的節約。就含水巖組與其它地層相比，以涇川組下部、洛河組及環河組下部儲水導水條件好，環河組上部和羅漢洞涇川組上部相對較差（圖1）。

中侏羅世直羅組：該富水層的主要巖性以中粗粒厚層砂巖為主，其砂巖中的裂隙和孔隙較為發育，具有較好的儲水空間和運移通道。該含水砂巖約占該地層單元的60%以上，厚度較大（10m～160m）。并且在延安組煤層間的砂巖含水層，以中粒及粗粒砂巖為主，其中粉砂巖和泥巖的夾層較多，但層厚度較小，其儲水結構主要為微裂隙和孔隙。該地層厚度達到十幾米至近百米，在區域上分布不連續，并且巖層的厚度變化較大。

此外，研究區內第三系碎屑巖孔隙裂隙含水層大部分缺失，含水層以層間砂礫巖、砂巖為主。據前人勘查資料，古近系砂巖、砂礫巖膠結較為緊密，賦水性差，含水極其微弱，單孔最大涌水量不足10m3/d，為基本不含水層，無實際供水意義。

圖1 隴東地區白堊系水文地質圖

3 地下水的補給、徑流與排泄條件

白堊系盆地（天環向斜）地下水為一相對獨立的單一完整地下水系統，補給來源主要有大氣降水、黃土潛水、地表水及側向邊界地下水，徑流方向總體上是由東、北、西三面向盆地中部的馬蓮河谷地一帶匯集，排泄方式主要有向地表水排泄、下游徑流排泄和人工開采等三種方式。

研究區位于天環向斜東翼，天環向斜東翼寬緩，中新生代地層沉積厚度大。早白堊世保安群和中侏羅世直羅組是普查區內主要碎屑巖裂隙孔隙含水層系統，其含水量大，水質較好，含水巖層孔隙率較高且連通性比較好，賦水條件優越。

白堊系地下水分布有保安群的宜君-洛河組、環河組、羅漢洞-涇川組三個巖組，總厚度在300m～1200m，構成了一個相對獨立的大型向斜自流水盆地，其西部邊界為受斷裂控制的補給邊界，南部邊界為自然排泄邊界，東部邊界大致以子午嶺為界，可視為隔水邊界，北部邊界為補給強度較弱的補給邊界。

4 地下水動態特征

目前研究認為，一年內黃土潛水的水位動態在具有穩定的變化規律。黃土潛水在一年內有低水位期和高水位期之分，統計得知低水位期在五月-八月期間，其形成的主要原因是工農業活動所導致的開采量增加和西北干旱氣候間降雨量減少導致補給量減少引起；高水位期分別在1～4月和10～12月，其形成的原因與人類的開采作用減少、大氣降水增加后導致的補給密切相關，其主導因素由于補給量的增加引起，但由于黃土層厚度大、滲流速度等因素，使得補給具有滯后的現象。由于氣候的變化年度差異性，使得地下水位的變化具有一定的相似性，同時由于人類的工農業活動不斷增強，使得地下水位呈現規律性下降的現象，據統計數據顯示，年下降率0.16m/年。故地方政府需要關注該現象，加強地下水使用的管控和調配，確保地下水的水位穩定，從而保持好本地區的生態環境。同時加強水資源的節約利用和保護，確保地下水水質長期穩定[3]。

通過監測數據顯示，白堊系等碎屑巖類孔隙-裂隙水水頭（自流量）總體呈逐年下降（衰減）的趨勢，衰減速率相對較慢。通過對該區域地下水的開采情況調研分析后，認為造成地下水位下降或自流量衰減的原因，主要是由于人類工農業活動的連續高強度開采所引起的，特別是大型工業企業生產單位的開采（主要以石油企業為主），從而造成承壓含水層系統彈性儲存量的釋放和消耗，故需要注意地下水位的下降，做好監控的同時，需要減少地下水的高強度開采，做好地下水資源的報告和自然恢復，必要時人工輔助恢復地下水位的恢復。