甘肅省涇川地區(qū)水文地質(zhì)條件研究分析

拉春燕

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)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(guó)家級(jí)景區(qū)有：崆峒山、回山王母宮、大云寺、周文王伐密所筑古靈臺(tái)等。涇川縣境內(nèi)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(fā)利用該區(qū)域的水資源，對(duì)該區(qū)域的水文地質(zhì)條件進(jìn)行研究，以更好的支持地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置屬華北板塊鄂爾多斯地塊西南部邊緣，基底物質(zhì)主要由前長(zhǎng)城系深變質(zhì)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(jì)厚度超過6千米。在基底的邊部，主要出露地層有寒武紀(jì)霍山組、張夏組、三山子組，主要巖性以灰?guī)r、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(jù)以往地震、鉆探等資料，認(rèn)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(gòu)造帶斷續(xù)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(gòu)造帶斷續(xù)分布。白堊系盆地為大型向斜構(gòu)造，主要由白堊系構(gòu)成，巖石組合主要由孔隙發(fā)育的礫巖層和砂巖層組成，巖層內(nèi)節(jié)理亦較為發(fā)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(tǒng)黃土為主，厚度10m～250m，在區(qū)內(nèi)的主要河流區(qū)均有分布[1]。

該區(qū)域東側(cè)分布為子午嶺，西側(cè)分布有六盤山，北部分布有麻黃山，南側(cè)與渭北隆起相毗鄰，地勢(shì)由四周向中間緩傾，為一大型向斜構(gòu)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(gè)盆地。在隴東盆地的范圍內(nèi)，由于基底形態(tài)和蓋層結(jié)構(gòu)的不同，以平?jīng)鍪锉?銅城近南北向隱伏斷裂為界，構(gòu)成西緣沖斷帶與天環(huán)向斜（天環(huán)坳陷）的分界。中生代大鄂爾多斯內(nèi)陸盆地及獨(dú)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(jì)—白堊紀(jì)是鄂爾多斯盆地演化史上的非常重要時(shí)期。

2 地下水的類型及特征

地下水的賦存與分布，嚴(yán)格受地質(zhì)、構(gòu)造、水文及氣象條件的控制。在不同的構(gòu)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(guī)律也各不相同。研究區(qū)地下水主要以重力水的形式儲(chǔ)存于松散巖類孔隙、孔隙裂隙介質(zhì)和碎屑巖類孔隙裂隙介質(zhì)中，按含水層的巖性類型及地下水在介質(zhì)中的賦存狀態(tài)，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(qū)內(nèi)河谷潛水主要賦存于涇河谷地及其支流河谷地。根據(jù)鉆孔等資料，認(rèn)為主要賦存層位為第四系沖洪積層，賦水介質(zhì)主要為尚未膠結(jié)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(qiáng)富水區(qū)，河谷內(nèi)賦存含水層的厚度一般在5m～15m間，含水層的儲(chǔ)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(qū)。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(qū)。初步總結(jié)分析認(rèn)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(duì)而言上游埋深略大于下游埋深。河谷兩側(cè)的一、二級(jí)階地的水位埋深一般在5m～15m，向兩側(cè)高坡處的高階地漸變?yōu)?0m～100m。

2.2 碎屑巖類孔隙-裂隙水

研究區(qū)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(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖，其透水性微弱，為相對(duì)穩(wěn)定的隔水底板，具有良好的儲(chǔ)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(diǎn)，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(zhì)相對(duì)較差，含鹽量相對(duì)偏高，因此該層水位不能很好的開發(fā)利用?？紤]到該區(qū)域地表干旱缺水的因素，該含水層可為工業(yè)用水，從而降低稀缺高品質(zhì)水資源的節(jié)約。就含水巖組與其它地層相比，以涇川組下部、洛河組及環(huán)河組下部?jī)?chǔ)水導(dǎo)水條件好，環(huán)河組上部和羅漢洞涇川組上部相對(duì)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(fā)育，具有較好的儲(chǔ)水空間和運(yùn)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(chǔ)水結(jié)構(gòu)主要為微裂隙和孔隙。該地層厚度達(dá)到十幾米至近百米，在區(qū)域上分布不連續(xù)，并且?guī)r層的厚度變化較大。

此外，研究區(qū)內(nèi)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(jù)前人勘查資料，古近系砂巖、砂礫巖膠結(jié)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(shí)際供水意義。

圖1 隴東地區(qū)白堊系水文地質(zhì)圖

3 地下水的補(bǔ)給、徑流與排泄條件

白堊系盆地（天環(huán)向斜）地下水為一相對(duì)獨(dú)立的單一完整地下水系統(tǒng)，補(bǔ)給來源主要有大氣降水、黃土潛水、地表水及側(cè)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(qū)位于天環(huán)向斜東翼，天環(huán)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(qū)內(nèi)主要碎屑巖裂隙孔隙含水層系統(tǒng)，其含水量大，水質(zhì)較好，含水巖層孔隙率較高且連通性比較好，賦水條件優(yōu)越。

白堊系地下水分布有保安群的宜君-洛河組、環(huán)河組、羅漢洞-涇川組三個(gè)巖組，總厚度在300m～1200m，構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的大型向斜自流水盆地，其西部邊界為受斷裂控制的補(bǔ)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(bǔ)給強(qiáng)度較弱的補(bǔ)給邊界。

4 地下水動(dòng)態(tài)特征

目前研究認(rèn)為，一年內(nèi)黃土潛水的水位動(dòng)態(tài)在具有穩(wěn)定的變化規(guī)律。黃土潛水在一年內(nèi)有低水位期和高水位期之分，統(tǒng)計(jì)得知低水位期在五月-八月期間，其形成的主要原因是工農(nóng)業(yè)活動(dòng)所導(dǎo)致的開采量增加和西北干旱氣候間降雨量減少導(dǎo)致補(bǔ)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(dǎo)致的補(bǔ)給密切相關(guān)，其主導(dǎo)因素由于補(bǔ)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(bǔ)給具有滯后的現(xiàn)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(shí)由于人類的工農(nóng)業(yè)活動(dòng)不斷增強(qiáng)，使得地下水位呈現(xiàn)規(guī)律性下降的現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，年下降率0.16m/年。故地方政府需要關(guān)注該現(xiàn)象，加強(qiáng)地下水使用的管控和調(diào)配，確保地下水的水位穩(wěn)定，從而保持好本地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。同時(shí)加強(qiáng)水資源的節(jié)約利用和保護(hù)，確保地下水水質(zhì)長(zhǎng)期穩(wěn)定[3]。

通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)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(shì)，衰減速率相對(duì)較慢。通過對(duì)該區(qū)域地下水的開采情況調(diào)研分析后，認(rèn)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(nóng)業(yè)活動(dòng)的連續(xù)高強(qiáng)度開采所引起的，特別是大型工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)單位的開采（主要以石油企業(yè)為主），從而造成承壓含水層系統(tǒng)彈性儲(chǔ)存量的釋放和消耗，故需要注意地下水位的下降，做好監(jiān)控的同時(shí)，需要減少地下水的高強(qiáng)度開采，做好地下水資源的報(bào)告和自然恢復(fù)，必要時(shí)人工輔助恢復(fù)地下水位的恢復(fù)。