郭富赟

(甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

隴東地區(qū)煤炭、石油、天然氣等礦產(chǎn)資源十分豐富，是國(guó)家級(jí)能源基地—鄂爾多斯盆地能源基地的重要組成部分，被稱為隴東能源化工基地。隴東地區(qū)的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量大，品質(zhì)優(yōu)，組合配置條件好，開(kāi)發(fā)前景廣闊。地下水是隴東地區(qū)重要的供水水源，但是隨著能源基地建設(shè)步伐的不斷加快，水資源短缺的矛盾日益凸顯，因此合理利用地下水，保護(hù)有限的水資源成為當(dāng)務(wù)之急。

1 區(qū)域水文地質(zhì)概況

1.1 地下水類型

本區(qū)地下水主要賦存于第四系松散堆積物、白堊系保安群砂巖及平?jīng)鑫鞑康暮洹獖W陶碳酸鹽巖中。石炭—侏羅系為弱—非含水層系統(tǒng);六盤(pán)山一帶尚有基巖裂隙水含水系統(tǒng)。

第四系含水巖系可分為第四系沖洪積砂礫石含水巖組和黃土含水巖組兩種類型。

第四系沖洪積砂礫石含水巖組主要分布在盆地南部的涇河、汭河、黑河等河流谷地中，另外在馬蓮河、環(huán)江、葫蘆河也有分布。含水介質(zhì)以砂礫卵石、碎石為主，地下水類型為孔隙潛水。含水層滲透系數(shù)10～80 m/d間，單井涌水量多在100～3 000 m3/d。

第四系黃土含水巖組主要分布于北緯37°30'以南黃土高原區(qū)。殘塬區(qū)黃土層厚100～250 m，水量較為豐富，梁峁區(qū)黃土層厚各地差異很大，由5～80 m不等，由于儲(chǔ)水條件差，水量貧乏。殘塬區(qū)潛水主要分布于慶城以南的19個(gè)黃土塬區(qū)，總面積達(dá)2491 km2。塬區(qū)黃土含水層厚度20～70 m，塬中心水位埋深30～70 m，單井涌水量在50～1 500 m3/d。梁峁區(qū)潛水主要分布于慶城以北的梁峁溝壑區(qū)及慶城以南黃土殘塬塬側(cè)的梁峁溝壑區(qū)。多賦存于黃土塬、掌杖形地，單井涌水量多小于100 m3/d，但水質(zhì)較好，礦化度一般為1g/L左右，是較好的供水目的層。

白堊系含水巖系自上而下劃分為3個(gè)含水巖組:羅漢洞組、環(huán)河組、洛河宜君組。

羅漢洞含水巖組分布在環(huán)縣-西峰一線以西，含水層巖性以中細(xì)、中粗砂巖為主，單井涌水量500～3 000 m3/d左右。

環(huán)河組含水層巖性由砂質(zhì)泥巖、泥巖及粉細(xì)砂巖組成，地下水的富水性總體較羅漢洞涇川組要弱。馬蓮河谷地慶陽(yáng)段、柔遠(yuǎn)河谷地、茹河谷地鎮(zhèn)原段富水性相對(duì)較好，單井涌水量500～1 000 m3/d。環(huán)縣西部、崇信縣、涇川與靈臺(tái)西部，富水性最弱，單井涌水量小于100 m3/d。其它大部分地區(qū)富水性居中，單井涌水量在100～500 m3/d。

洛河含水巖組在區(qū)內(nèi)均有分布，含水層巖性為中粗、中細(xì)砂巖和砂礫巖。含水層厚度不均，總的變化規(guī)律是自北向南，含水層厚度由厚變薄，最北部的環(huán)縣一帶，含水厚度在500 m以上，向南漸變?yōu)?00～400 m。自中部向東西兩側(cè)，含水層由厚變薄，西峰一帶含水層厚度在400～500 m，向東西兩側(cè)漸變?yōu)?00～300 m。本組含水層頂板埋深普遍較大，除馬蓮河以東地區(qū)為200～400 m外，其余地帶多在400～850 m，但承壓水頭普遍較高，基本均可自流，慶城一帶水頭最高可達(dá)102 m，單孔涌水量一般為500～1 000 m3/d，最大可達(dá)3000～5 000 m3/d。

下白堊系六盤(pán)山群碎屑巖孔隙—裂隙含水層分布于六盤(pán)山東麓地區(qū)，大部分裸露地表。和尚鋪組和李洼峽組僅在華亭南川-神峪向斜盆地和北部涇河河谷中含有一定量的承壓水，單孔涌水量小于100 m3/d;三橋組礫巖在崆峒涇河后峽、頡河及大岔河河谷地區(qū)礫石成分以灰?guī)r為主，普遍具有巖溶化現(xiàn)象，發(fā)育溶隙(溶槽)，單孔涌水量一般為100～1 000 m3/d，最大可達(dá)3 000～5 000 m3/d，是六盤(pán)山東麓地區(qū)主要的富水地層之一。

碳酸鹽巖含水巖組主要分布于西、西南邊山地，其中奧陶系中統(tǒng)三道溝組為純灰?guī)r和豹皮狀灰?guī)r，質(zhì)純層厚性脆，地下巖溶裂隙發(fā)育，是區(qū)內(nèi)巖溶水的主要富集層位，單井涌水量一般都大于3 000 m3/d。

1.2 地下水循環(huán)特征

本區(qū)地下水流嚴(yán)格受含水系統(tǒng)和水文系統(tǒng)的控制。涇河和馬蓮河的支流控制著淺循環(huán)系統(tǒng)，地下水流向與地表水流方向基本一致，循環(huán)深度一般在100 m左右。中間水流系統(tǒng)主要發(fā)育在環(huán)河含水巖組中，受上下區(qū)域隔水層的控制，地下水流從補(bǔ)給區(qū)(白于山、子午嶺和六盤(pán)山東麓)，由北、東、西三面順層向馬蓮河和涇河干流匯集，最終向河流排泄。深循環(huán)水流系統(tǒng)主要發(fā)育在洛河組含水層中，其上以環(huán)河組下部的泥巖為頂部邊界，下部以侏羅系為隔水邊界。地下水流向在上下隔水頂?shù)酌娴南拗葡?，由東、北、西三面向涇河、馬蓮河下游匯流。在下游河谷區(qū)以垂向越流的形式補(bǔ)給上覆含水巖組，最終向河流排泄。

1.3 地下水水化學(xué)特征

隴東白堊系盆地的新生界地下水水化學(xué)場(chǎng)水平分帶不明顯，但白堊系地下水水化學(xué)場(chǎng)具有明顯的系統(tǒng)特征:即白堊系保安群地下水水化學(xué)場(chǎng)存在一個(gè)由周邊向中部的水平分帶。

第四系地下水水化學(xué)特征:區(qū)內(nèi)分布的地下水主要為河谷潛水和黃土潛水，絕大部分地段體溶解性總固體＜1 g/L，僅在河谷階地后緣局部地段，由于徑流不暢，存在溶解性總固體＞1 g/L條帶狀小區(qū)，但也不超過(guò)2 g/L。新生界的地下水水化學(xué)類型主要為 HCO3—Ca·Mg·Na、HCO3—Ca·Mg、HCO3—Ca、HCO3—Ca·Na 型。

白堊系地下水水化學(xué)特征

①羅漢洞、涇川組地下水水化學(xué)特征及分布規(guī)律

溶解性總固體總的規(guī)律是西南部低，多小于1 g/L，向北、向東漸高;最高點(diǎn)在涇川東部，溶解性總固體達(dá)6 g/L。水化學(xué)類型的變化自南向北、自西向東有明顯的分帶性。由靈臺(tái)—鎮(zhèn)原—環(huán)縣西部，水化學(xué)類型依次為HCO3—HCO3·SO4—HCO3·SO4·Cl;由西向東依次為 HCO3·SO4—HCO3·SO4·Cl—SO4·Cl。

②環(huán)河組地下水水化學(xué)特征及分布規(guī)律

環(huán)河組地下水溶解性總固體的變化明顯較宜君洛河組要復(fù)雜，總的規(guī)律是在環(huán)縣東部—華池—慶城—董志塬一線，形成一溶解性總固體大于3的高值帶，最高者達(dá)6 g/L，向東西兩側(cè)，溶解性總固體漸降低為＜1 g/L。水化學(xué)類型的變化規(guī)律自西南部一帶向北、向東、向北東呈散射狀，水化學(xué)類型變化 HCO3—HCO3·SO4—SO4—SO4·Cl;自子午嶺東側(cè)至馬蓮河谷地呈平行狀，水化學(xué)類型的變化:HCO3—HCO3·SO4—SO4—SO4·Cl。全區(qū)絕大部分地區(qū)均為 Na型水分布，Na·Mg型水主要在正寧——慶城以東地區(qū)，Na·Ca型水在子午嶺及鎮(zhèn)原一帶、環(huán)縣北部有多片分布。

③洛河組地下水水化學(xué)特征及分布規(guī)律

以馬蓮河?xùn)|岸—環(huán)江一線為軸線，出現(xiàn)SE—NW走向的溶解性總固體峰值帶。峰值地帶的溶解性總固體值均＞3 g/L，最高者為其南段寧縣、正寧、合水縣之間的湘樂(lè)鎮(zhèn)一帶及北段的環(huán)縣縣城處，溶解性總固體＞6 g/L。向東南側(cè)逐漸變低，長(zhǎng)慶橋一帶不足1 g/L。水化學(xué)類型的變化規(guī)律是HCO3—HCO3·SO4—SO4—SO4·Cl;自子午嶺東側(cè)至馬蓮河谷地呈平行狀，水化學(xué)類型的變化規(guī)律是:HCO3—HCO3·SO4—SO4—SO4·Cl。

巖溶水水化學(xué)特征:裸露型及覆蓋型巖溶水(碳酸鹽巖)和黃土潛水化學(xué)特征基本一致，表明該類水直接來(lái)源于大氣降水的入滲補(bǔ)給，而且徑流途徑短，循環(huán)條件好。埋藏型巖溶水(碳酸鹽巖)TDS升高，水化學(xué)類型趨于復(fù)雜化，主要表現(xiàn)在TDS達(dá)0.4～1.0 g/L，陽(yáng)離子中三大離子含量平均化，陰離子中SO42-的含量明顯升高，最高比例可達(dá)陰離子總量的40﹪。

2 地下水開(kāi)采引發(fā)的主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

2.1 低碘水環(huán)境與地方性甲狀腺腫、大骨節(jié)病、克山病

甘肅隴東地區(qū)屬低碘水環(huán)境，流行的地方病主要有碘缺乏大骨節(jié)病、克山病等。子午嶺西側(cè)、達(dá)溪河以南及其上游地區(qū)最為嚴(yán)重。

2.2 水資源短缺問(wèn)題

甘肅省環(huán)縣華池地區(qū)由于受古近系膏鹽地層的影響和白堊系巖相、地下水徑流條件的控制，這里苦咸水呈大面積連片分布，另外在準(zhǔn)格爾—延長(zhǎng)石炭系—侏羅系碎屑巖基巖裂隙水分布區(qū)也有苦咸水分布。咸水分布總面積達(dá)3 650 km2，這里嚴(yán)重缺水區(qū)，群眾生活十分困難。

2.3 地下水水位下降和水資源衰減問(wèn)題

在黃土源區(qū)的董志塬，城鎮(zhèn)生活用水、工業(yè)用水大量增加，再加上地表水體受污染，地下水開(kāi)采量逐年增加，開(kāi)采井的數(shù)量增多，深度增大，超采地下水越來(lái)越嚴(yán)重。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，年降深幅度1～3 m。特別是西峰水源地和驛馬水源地，西峰油田開(kāi)采區(qū)注水井的大量打井，致使董志塬地下水出現(xiàn)掠奪式開(kāi)采，更加快了地下水水位下降的速度，塬區(qū)群眾自打的土井有的水位下降，有的已經(jīng)干涸，驛熊飲水工程水源地兩年時(shí)間內(nèi)地下水位下降了16 m。

石油開(kāi)采過(guò)程中對(duì)白堊系承壓水的開(kāi)采，白堊系地下水彈性儲(chǔ)存量總體上呈逐年遞減的趨勢(shì)變化，根據(jù)內(nèi)布設(shè)各含水巖組水源井水頭下降值計(jì)算年均減少量3 407.5×104m3/a。

2.4 地下水污染

石油的長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)已使沿馬蓮河的水體、土壤受到污染。污染物為烴類、COD、氨、氮、酚類等。據(jù)環(huán)保部門(mén)提供的情況，全市受污染的河流占到轄區(qū)河流總長(zhǎng)度的48.08%，經(jīng)多年檢測(cè)，馬蓮河全段被有機(jī)類污染，環(huán)江曲子到寧縣橋頭的馬蓮河為嚴(yán)重污染段，揮發(fā)酚、化學(xué)耗氧量(COD)等嚴(yán)重超標(biāo)。柔遠(yuǎn)河水體長(zhǎng)期處于劣Ⅴ類水質(zhì)，基本喪失水體功能。

涇河谷地分布有崆峒城區(qū)、崆峒四十里鋪、涇川縣城等城鎮(zhèn)，城鎮(zhèn)的生活廢水和工業(yè)污水大量排放、垃圾和廢渣大量堆放，使涇河水和地下水受到了污染，有害物質(zhì)有化學(xué)耗氧量、懸浮物、硫化物、石油、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻、氰化物等。

3 地下水開(kāi)發(fā)利用方向

3.1 地下水開(kāi)采優(yōu)先順序

地下水開(kāi)采優(yōu)先順序不僅要體現(xiàn)“先生存后發(fā)展”、“發(fā)展與環(huán)境保護(hù)并重”的原則，初步確定地下水開(kāi)采優(yōu)先順序應(yīng)為生活用水—生態(tài)用水—工業(yè)用水—農(nóng)業(yè)用水。

3.2 開(kāi)采形式

根據(jù)地下水資源豐富程度、地下水埋藏條件與分布特征和不同的供水對(duì)象要求，宜采用集中開(kāi)采與分散開(kāi)采相結(jié)合的形式。工業(yè)和城市以集中供水為主，便于管理，也比較經(jīng)濟(jì);而農(nóng)牧業(yè)和農(nóng)村人畜飲用水以分散開(kāi)采為宜。在特別缺水的農(nóng)牧業(yè)區(qū)，很難找到適宜于一村一戶的淡水水源時(shí)，有條件時(shí)也可相對(duì)集中開(kāi)采，分散供水。同時(shí)，開(kāi)采方式還應(yīng)結(jié)合地下水資源特點(diǎn)，如在補(bǔ)給條件好的傍河型水源地適當(dāng)加大開(kāi)采強(qiáng)度，以獲得更多的河水激發(fā)補(bǔ)給量。在生態(tài)環(huán)境十分脆弱、地下水資源比較分散的沙蓋、黃土梁峁區(qū)，不宜集中開(kāi)采地下水，宜集泉或在排泄帶引用匯集的河水基流量。在弱富水地區(qū)，但有淡水資源賦存時(shí)，可采用滲流井、大口井—輻射井、集水廊道(滲渠)、豎井匯流和引泉引流等開(kāi)采形式。

3.3 開(kāi)采層位

黃土高原的河谷階地區(qū)主要開(kāi)采淺層水，采用截流滲井等取水工程，可以部分滿足中小城鎮(zhèn)供水需要。在黃土下伏白堊系深層水水質(zhì)較好的富水地段，可適量布置深井取水，以滿足工礦及居民點(diǎn)比較集中的供水需求。周邊巖溶區(qū)水地下水資源的富集條件較好，可以一并開(kāi)采。區(qū)內(nèi)農(nóng)牧業(yè)供水以分散、淺層為主;而工業(yè)及城市供水以集中的深、淺層結(jié)合為宜，以免集中供水區(qū)出現(xiàn)大面積降落漏斗，引發(fā)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

3.4 分質(zhì)供水與綜合利用

在有條件的地段可采用分質(zhì)供水。根據(jù)隴東地區(qū)特點(diǎn)，可大致致劃分為以下三類:

淡水(小于1g/L):適合于多種用途，但應(yīng)以生活飲用水優(yōu)先。

次淡水(1～2 g/L):雖礦化度稍高于國(guó)家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，但在缺水地區(qū)可以作為人畜飲用水源，并適合其他一般用途。

大于2 g/L:適合一般農(nóng)牧業(yè)、部分工業(yè)、植樹(shù)造林和城市綠化用水，經(jīng)適當(dāng)處理后也可作為嚴(yán)重缺水地區(qū)的人畜飲水水源。

4 地下水環(huán)境保護(hù)對(duì)策

建議采區(qū)以下對(duì)策:

4.1 建設(shè)地下水監(jiān)測(cè)體系

地下水資源在隴東地區(qū)極為缺乏，鑒于前期石油、煤炭開(kāi)發(fā)已造成嚴(yán)重的地下水資源污染和衰竭，嚴(yán)重影響到當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。因此，在完善已有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(主要是黃土潛水和河谷潛水)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)針對(duì)白堊系保安群潛水——承壓水系統(tǒng)和巖溶水系統(tǒng)，實(shí)施地下水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和重點(diǎn)污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)地下水水質(zhì)、水位實(shí)施在線監(jiān)測(cè);同時(shí)對(duì)電力、造紙、制革、采煤、石油煉化等企業(yè)安裝污染源在線監(jiān)測(cè)裝置。

4.2 開(kāi)展地下水資源評(píng)價(jià)與保護(hù)區(qū)劃工程

供水保障是能源基地建設(shè)的基本條件，要根據(jù)水資源情況來(lái)規(guī)劃能源開(kāi)發(fā)和基地建設(shè)，遵循“就水近煤、合理規(guī)劃”的原則，加強(qiáng)水資源勘查工作，適度超前搞好水源配套建設(shè)，以滿足基地建設(shè)的用水需要。隴東能源化工基地建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化進(jìn)程和人民生活水平的提高、生態(tài)環(huán)境改善都迫切需要水資源的支撐。針對(duì)本區(qū)自然生態(tài)環(huán)境脆弱，水資源相對(duì)匱乏、總量珍貴的狀況，加強(qiáng)水資源的統(tǒng)一調(diào)度和合理配置，保護(hù)水資源，防止資源開(kāi)發(fā)對(duì)水資源的污染和破壞，合理開(kāi)發(fā)利用地下水，對(duì)基地建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展具有重大的意義。

4.3 持續(xù)開(kāi)展地下水調(diào)查研究項(xiàng)目，提高基礎(chǔ)研究程度

加強(qiáng)圍繞能源基地的地下水資源勘查評(píng)價(jià)，查清隴東能源化工基地地下水資源及其分布，提高“熱點(diǎn)”和前景地段地下水勘查精度，研究地下水資源的合理開(kāi)發(fā)與配置，按照不同供水目的開(kāi)展盆地地下水管理，是隴東能源化工基地地下水勘查工作的重點(diǎn)。一些關(guān)鍵水文地質(zhì)題需要得到解決，如白堊系盆地西南緣的邊界性質(zhì)及六盤(pán)山區(qū)巖溶地下水與白堊系盆地地下水的關(guān)系問(wèn)題;白堊系盆地中地下水與河流地表水關(guān)系問(wèn)題;盆地北部環(huán)縣一帶白堊系地下水與白于山北側(cè)鹽池一帶白堊系地下水關(guān)系問(wèn)題(或白于山西段地下分水嶺是否存在的問(wèn)題);石油開(kāi)發(fā)是否對(duì)白堊系盆地地下水已造成污染的問(wèn)題;煤炭開(kāi)采對(duì)含水系統(tǒng)影響問(wèn)題等。

5 結(jié)語(yǔ)

隴東能源基地開(kāi)發(fā)建設(shè)對(duì)于甘肅省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有極其重要的戰(zhàn)略意義，但該地區(qū)地質(zhì)環(huán)境極為脆弱，對(duì)地下水資源的合理利用將是隴東地區(qū)未來(lái)發(fā)展的重中之重，必須堅(jiān)持地下水資源開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)并重的基本方針，因地制宜，合理開(kāi)發(fā)，預(yù)防為主，保護(hù)優(yōu)先，制定切實(shí)可行的地下水合理利用的分階段目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］候光才等，鄂爾多斯盆地地下水勘查研究［M］，地質(zhì)出版社，2008.

［2］趙暉等，淮河流域地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)與利用研究［J］，地下水，2010(3)，44-47.

［3］李生永等，鄂爾多斯盆地地下水勘查(甘肅)報(bào)告［M］，甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，2005.

［4］陳夢(mèng)熊，西北干旱區(qū)水資源的開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境［M］，地震出版社，1998.