彭志帆

(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020 )

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內(nèi)蒙古自治區(qū)興和縣地下水開采引起的地質(zhì)環(huán)境問題研究

彭志帆

(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020 )

摘要為了分析內(nèi)蒙古自治區(qū)興和縣地下水開采引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題，采用實地調(diào)查和訪問的方法，調(diào)查該地區(qū)農(nóng)灌區(qū)、第四系含水層分布區(qū)和地下水位、水質(zhì)歷年變化情況。結(jié)果表明：農(nóng)灌區(qū)地下水位大幅下降，淺層第四系含水層局部地區(qū)出現(xiàn)了疏干。針對調(diào)查結(jié)果，提出今后應(yīng)當(dāng)充分利用地表水資源并采取節(jié)水措施，節(jié)約地下水資源，以達(dá)到降低灌溉定額及減緩地下水水位下降趨勢的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞地下水；地質(zhì)環(huán)境問題；開采；興和縣

地下水在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有至關(guān)重要的作用[1-2]。近20 年來，由于我國地下水的開采量日益劇增，導(dǎo)致地下水資源在儲量、質(zhì)量、循環(huán)規(guī)律上都發(fā)生了很大變化[3-5]。一些地區(qū)缺乏科學(xué)統(tǒng)一的管理，盲目地超量開采地下水，導(dǎo)致采補(bǔ)嚴(yán)重失衡，造成區(qū)域性水位持續(xù)下降、水質(zhì)惡化等問題[6-10]。王貴玲等[11]提出我國北方地區(qū)地下水資源的合理開發(fā)利用與保護(hù)建議；于麗麗[12]提出地下水合理開發(fā)利用與科學(xué)管理措施；張人權(quán)[13]分析了地下水資源特性，提出了合理開發(fā)利用對策。目前，內(nèi)蒙古自治區(qū)興和縣水文地質(zhì)工作程度較低，多年地下水開采特別是農(nóng)業(yè)灌溉，對該地地下水環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。筆者通過野外實地調(diào)查興和縣承壓水和潛水開采井歷年水位變動情況，并收集地下水開采資料，研究了地下水開采對研究區(qū)地下水水位的影響，旨在為興和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局提供水文地質(zhì)科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

興和縣位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市東南部，東與河北省尚義縣相鄰，南與河北省懷安縣、山西省天鎮(zhèn)縣、陽高縣毗連，西與豐鎮(zhèn)市、察哈爾右翼前旗、察哈爾右翼后旗為鄰，北與商都縣接壤。轄5鎮(zhèn)2鄉(xiāng)，人口30.1萬。地處烏蘭察布、大同、張家口市三角中心腹地，具有“兩圈兩帶”(環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈、北京2 h經(jīng)濟(jì)圈，中部向西部的過渡帶，中原向草原過渡帶)的復(fù)合優(yōu)勢，是我國西部和內(nèi)蒙古距首都北京最近的縣。境內(nèi)110國道、京藏高速公路和正在建設(shè)的京新高速公路、集張鐵路、托縣至興和運煤重載高速公路貫穿全縣。集商路、興豐路、蘇木山旅游線路等14條交通干線縱橫交錯，暢達(dá)八方。興和縣是以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)為主的旗縣，而工業(yè)經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)為物流業(yè)，物流業(yè)產(chǎn)值占興和縣工業(yè)總產(chǎn)值的70%以上。工礦企業(yè)主要為碳素精加工、石材加工和石墨礦，這些企業(yè)開采地下水量較少，因此現(xiàn)狀地下水工業(yè)用水量較少，主要用于農(nóng)田灌溉，其次為城鎮(zhèn)居民生活用水(城關(guān)鎮(zhèn))和農(nóng)村人畜飲用水。

興和縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集中于北部賽烏素鎮(zhèn)、大庫聯(lián)鄉(xiāng)和中部民族團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。這3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)地形平坦，土地肥沃，地下水資源豐富，適于連片大規(guī)模種植，歷史上為興和縣的重要產(chǎn)糧區(qū)，其灌溉方式以大型噴灌為主，1個噴灌系統(tǒng)基本能覆蓋33 hm2農(nóng)田。張皋鎮(zhèn)和鄂爾棟鎮(zhèn)井灌區(qū)農(nóng)田分散不連片，灌溉面積較小，多數(shù)以小型噴灌、滴灌和微灌為主。而城關(guān)鎮(zhèn)和店子鎮(zhèn)井灌區(qū)的灌溉方式仍以傳統(tǒng)渠灌為主。

2調(diào)查內(nèi)容與方法

2.1調(diào)查對象調(diào)查對象為興和縣民族團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)的潛水農(nóng)灌區(qū)，以及賽烏素鎮(zhèn)、大庫聯(lián)鄉(xiāng)的承壓水農(nóng)灌區(qū)農(nóng)灌井。

2.2調(diào)查內(nèi)容調(diào)查灌溉區(qū)農(nóng)灌井井深，含水層巖性、地下水位、耕地、水澆地的面積，不同作物播種面積，不同作物不同水平年的澆灌次數(shù)，不同巖性分布區(qū)，不同作物的用水定額等，地下水開發(fā)的歷史及現(xiàn)狀，開采井層位、開采量等。

2.3調(diào)查方法由于研究區(qū)水文地質(zhì)研究程度較低，1973年內(nèi)蒙古自治區(qū)水文隊完成的《1∶10萬興和縣農(nóng)田供水水文地質(zhì)勘查》未編制全區(qū)潛水和承壓水地下水等水位線圖，難以對比歷史時期地下水流場變化情況，特別是缺乏潛水和承壓水的系列長觀資料。因此，采用歷史水位對比法和調(diào)查訪問法確定農(nóng)灌區(qū)是否出現(xiàn)超采。

由于1973年所施工的勘探孔大部分已填埋或損壞，部分遺留鉆孔，也因下入水泵或井孔封閉而難以測量水位。因此，選擇與原鉆孔相鄰、深度接近的機(jī)井和施工的鉆孔水位與1973年所施工的鉆孔水位進(jìn)行對比，調(diào)查一個地區(qū)的水位升降情況。

在野外調(diào)查之前，首先對1973年在興和地區(qū)施工完成的勘探孔資料進(jìn)行分析，統(tǒng)計原有地下水位資料和鉆孔位置，對照其坐標(biāo)位置，在原鉆孔附近選擇與開采層位基本一致的機(jī)井或勘探孔，進(jìn)行地下水位測量。根據(jù)測量井點高程，換算實測地下水位標(biāo)高，與原有地下水位進(jìn)行對比，判斷地下水位升降幅度，并訪問當(dāng)?shù)卮迕窳私饨陙淼叵滤坏淖兓闆r。

3調(diào)查結(jié)果與分析

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，區(qū)內(nèi)未出現(xiàn)由于地下水開采和灌溉引發(fā)的土壤鹽漬化、土地沙漠化和大面積植被退化現(xiàn)象。根據(jù)2013年采集的水化學(xué)分析樣與1973年農(nóng)田供水勘察時水化學(xué)分析結(jié)果對比，地下水化學(xué)類型基本一致，礦化度也無明顯增高的趨勢，水質(zhì)無惡化、變異現(xiàn)象。興和縣農(nóng)灌系統(tǒng)發(fā)達(dá)，地下水開發(fā)利用歷史悠久，井灌區(qū)由于長期開采地下水，已產(chǎn)生與地下水開采有關(guān)的地質(zhì)環(huán)境問題，比較突出的是灌區(qū)地下水位下降和淺層第四系含水層的局部疏干。

3.1地下水位下降目前興和縣大庫聯(lián)鄉(xiāng)、賽烏素鄉(xiāng)和民族團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)灌溉面積最大，其中以大庫聯(lián)鄉(xiāng)灌溉面積分布最大、機(jī)井?dāng)?shù)量最多，井灌歷史最長。通過歷史時期水位資料對比及實際調(diào)查，承壓水水位下降明顯的地區(qū)分布于大庫聯(lián)鄉(xiāng)和賽烏素鎮(zhèn)，潛水位下降明顯的地區(qū)位于民族團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)。

3.1.1承壓水農(nóng)灌區(qū)。根據(jù)1973和2011年在大庫聯(lián)鄉(xiāng)北部地區(qū)2個相近井點地下水水位對比，40年間水位下降了17.79～11.06 m，下降速率為0.47～0.78 m/a(表1)。據(jù)大庫聯(lián)鄉(xiāng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民反映，近年來，由于農(nóng)灌面積逐年擴(kuò)大，機(jī)井?dāng)?shù)量和機(jī)井密度逐年增加，導(dǎo)致庭院的淺民井在夏季干枯或水量減小。當(dāng)?shù)赜行┳粤骶淹Ｖ棺粤?，農(nóng)灌井的水量已大幅減少，揚程逐步提高。如20世紀(jì) 80年代農(nóng)灌井水泵的揚程為50 m左右，現(xiàn)為100 m左右。

表11973和2011年大庫聯(lián)鄉(xiāng)北部地區(qū)地下水位埋深比較

Table 1Comparison of buried depth of groundwater level in northern region of Dakulian Township in 1973 and 2011

年份Year井孔編號WellholeNo.位置Site含水層時代及其類型Ageandtypeofaquifer井深Welldepthm水位埋深Burieddepthofwaterlevel∥m1973ZK05哈少營南E3承壓水413.227.35ZK21王家梁南E3承壓水120.069.102011S243哈少營南E3承壓水12600.0025.14QK06王家梁南E3承壓水92.5020.16

賽烏素鎮(zhèn)是興和縣重要的農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)之一，長期的農(nóng)業(yè)開采，導(dǎo)致局部地區(qū)水位下降。根據(jù)1973和2011年大賽烏素鎮(zhèn)北部地區(qū)2個相近井點地下水水位對比，40年間水位下降了5.67～7.86 m，下降速率為0.15～0.21 m/a(表2)。

3.1.2潛水農(nóng)灌區(qū)。興和縣潛水農(nóng)灌區(qū)主要分布于后河河谷平原區(qū)，該區(qū)20世紀(jì)60年代開始施工農(nóng)灌井，當(dāng)時全部為大口井，井深一般不超過15 m。由該調(diào)查可知，部分大口井仍能使用，但水位下降很多，部分已干枯。水位下降的區(qū)域主要分布于后河河谷平原的支溝中。

表21973和2011年賽烏素鎮(zhèn)北部地區(qū)地下水位埋深比較

Table 2Comparison of buried depth of groundwater level in northern region of Saiwusu Town in 1973 and 2011

年份Year井孔編號WellholeNo.位置Site含水層時代及其類型Ageandtypeofaquifer井深Welldepthm水位埋深Burieddepthofwaterlevel∥m1973ZK24舊村 E3承壓水137.160.50ZK02東號村E3承壓水176.948.832011S243舊村 E3承壓水120.008.36S629東號村E3承壓水126.0014.50

開采量調(diào)查過程中，在民族團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)附近地區(qū)選擇了5個民井進(jìn)行歷史水位對比，其中1973年施工的3個大口井目前仍在使用，另外2個已廢棄，選擇在附近2個近幾年施工的民井進(jìn)行水位對比。各民井大致分布于溝頭位置，水位對比情況見表3。由表3可知，1973～2011年地下水水位下降了2.27～7.00 m。除去氣候因素(1973年為平水年，2011年為枯水年)，后河河谷區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉長期高強(qiáng)度開采潛水是造成水位下降的重要原因。

表31973和2011年民族團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)附近地區(qū)民井水位埋深比較

Table 3Comparison of buried depth of well water in surrounding area of Minzu Tuanjie Township in 1973 and 2011

年份Year井孔編號WellholeNo.位置Site水力類型Hydraulictype井深Welldepthm水位埋深Burieddepthofwaterlevel∥m1973GW481趙十號Q4類型15.006.86GW100黃土村Q4類型13.604.53GW110蝠溝村Q4類型11.703.50GW19黃石崖Q4類型10.505.68GW012梁家村Q4類型8.605.632011S021趙十號Q4類型16.6010.32S016黃土村Q4類型12.808.29GW110蝠溝村Q4類型11.7010.50GW19黃石崖Q4類型10.508.12GW012梁家村Q4類型8.607.90

3.2第四系含水層局部疏干資料表明，40年前，區(qū)內(nèi)小溝谷中均賦存第四系松散巖孔隙潛水，含水層呈條帶狀分布于各溝谷中。該調(diào)查結(jié)果表明，部分溝谷中的民井大部分已干枯或水量減少很多，淺部含水層已成為透水不含水層，這主要是由長期農(nóng)業(yè)灌溉影響所致。第四系松散層疏干區(qū)主要分布于規(guī)模較小、第四系沉積厚度不大的小支溝中。

據(jù)調(diào)查，團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)蝠溝村西部6 100 m長的溝谷松散層已成為疏干區(qū)，蝠溝村西有1條南北向展布的季節(jié)性流水溝谷，為鴛鴦河的支溝，平時干枯，雨季時有短暫的洪水自北向南匯入鴛鴦河，河谷寬270～350 m，溝谷中沉積有厚度近10 m的第四系松散層。野外調(diào)查時，上部5.0 m左右的砂層全部為干砂。溝谷東岸的一眼大口井井深3.5 m，井徑1.0 m，成井于1980年左右，原為農(nóng)灌井，現(xiàn)已干枯?，F(xiàn)場可清晰地在井壁觀察到地表以下1.5 m處有水銹，說明當(dāng)時成井時，水位在1.5 m左右。蝠溝村有1眼大口井，原為全村的飲水井，成井于1970年左右，井深11.7 m，上部9.0 m為第四系松散層，成井時水位埋深為3.5 m，但目前井水位已降至10.5 m，已近干枯，僅夠附近1戶村民使用。從這2眼井水位變化情況看，40余年年間，該區(qū)域水位下降近7.0 m，年均下降18 cm多。

造成該區(qū)域第四系含水層局部疏干的原因為附近地區(qū)農(nóng)業(yè)開采量大所致。該溝谷南部為民族團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，開采后河河谷平原第四系松散巖類孔隙潛水，灌區(qū)農(nóng)灌井密集，由于地下水開采量大，已將局部地區(qū)的第四系松散含水層疏干，蝠溝村附近地區(qū)即為影響區(qū)的一部分。

4結(jié)論與建議

農(nóng)灌區(qū)由于地下水過量的長期開采，已引起了地下水位的持續(xù)下降和第四系松散含水層疏干，對地區(qū)生態(tài)環(huán)境造成影響。為此，提出如下地下水開發(fā)利用建議：①充分利用地表水資源。興和縣地表水利用設(shè)施已初具規(guī)模，現(xiàn)正發(fā)揮效益，且這些設(shè)施將會更加完善，地表水要比地下水用水成本低，且洪水水質(zhì)好，長期引洪灌溉有利于改善土質(zhì)，因此，應(yīng)盡量利用地表水，減少地下水開采量。區(qū)內(nèi)分布有黃石崖水庫、皂火口水庫。但這2個水庫由于年久失修，地表水資源未能充分利用。黃石崖水庫設(shè)計灌溉面積為667 hm2，實灌133 hm2/a；皂火口水庫設(shè)計灌溉面積為3 600 hm2，實灌600 hm2/a。根據(jù)《興和縣“十三五”規(guī)劃》，十一五期間要對這2個水庫進(jìn)行灌區(qū)配套工程建設(shè)，使其充分發(fā)揮效益。②采取節(jié)水措施?，F(xiàn)狀部分農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)仍采用渠道大水漫灌的方式，耗水量大，因此，在現(xiàn)有機(jī)井總數(shù)不變的基礎(chǔ)上，應(yīng)采用噴灌、滴灌和微灌等節(jié)水措施，最大限度地節(jié)約地下水資源，以達(dá)到降低灌溉定額及減緩地下水水位下降趨勢的目標(biāo)。

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基金項目內(nèi)蒙古自治區(qū)興和縣地下水資源勘查與區(qū)劃項目(2010～3～SK18)。

作者簡介彭志帆(1982- )，女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，從事水文地質(zhì)工程與地質(zhì)環(huán)境研究。

收稿日期2016-04-22

中圖分類號S 181.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)15-109-03

Geological Environment Problems Caused by Groundwater Exploitation in Xinghe County, Inner Mongolia

PENG Zhi-fan

(The Inner Mongolia Autonomous Region Geological Environmental Monitoring Institute, Hohhot, Inner Mongolia 010020)

AbstractIn order to analyze geological environment problems caused by groundwater exploitation in Xinghe County, Inner Mongolia, using field investigation and interview, the change of agricultural irrigation area, the Quaternary aquifer distribution area and underground water level, water quality was investigated. The results showed that the groundwater level in the agricultural irrigation area decreased significantly, the shallow layer of the Quaternary aquifer appeared unwatering. Aiming at the investigation results, it was proposed that in the future we should make use of surface water resources and take measures to save water, so as to achieve the goal of reducing the irrigation quota and slowing down the decreasing trend of groundwater level.

Key wordsGroundwater; Geological environment problems; Exploitation; Xinghe County