陳 立，方 靜

(新疆地礦局第一水文工程地質大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

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神木縣窟野河流域地下水資源評價

陳 立，方 靜

(新疆地礦局第一水文工程地質大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

在野外實地調查基礎上，對神木縣窟野河地下水類型、補徑排條件以及地下水水化學特征進行分析，并計算研究區(qū)地下水資源總量。結果表明：研究區(qū)內含水層分為河谷區(qū)第四系沖積層與中生界碎屑巖類風化裂隙帶統(tǒng)一含水巖層、第四系風積黃土裂隙孔洞潛水含水層、中生界碎屑巖類裂隙含水層。大氣降水入滲是區(qū)內地下水主要補給來源，區(qū)內潛水含水層容積儲存量為1 195.10×104m3。通過對研究區(qū)水文地質條件的分析和地下水資源的計算評價，為后續(xù)評價其地下水可開采資源提供理論基礎。

地下水；水文地質條件；水資源評價；窟野河

窟野河位于神木縣東部，為黃河一級支流，由烏蘭木倫河和悖牛川在神木縣店塔鎮(zhèn)匯合后稱為窟野河，本次研究區(qū)范圍主要為神木縣城以南河段窟野河流域，河流流長約70.5 km，流域面積1 312.7 km2。行政區(qū)劃隸屬于神木縣城關鎮(zhèn)、沙峁鎮(zhèn)、賀家川鎮(zhèn)、解家堡鄉(xiāng)、欄桿堡鎮(zhèn)、太和寨鄉(xiāng)管轄。研究區(qū)內神木-盤塘公路和縣域鄉(xiāng)鎮(zhèn)級公路順窟野河河谷縱穿工作區(qū)，交通較為方便。

為了系統(tǒng)查明研究區(qū)現(xiàn)今環(huán)境地質條件下的地下水資源狀況，優(yōu)化配置水資源，緩解或解決當?shù)刂饕彐?zhèn)的生活用水需求，本文在以往研究工作的基礎上，結合野外實地調查和相關研究成果[1-6]，通過地面調查與測繪、綜合水文物探、水文地質鉆探和抽水試驗等勘查手段，對研究區(qū)地下水類型、補徑排條件以及地下水水化學特征進行分析，并對研究區(qū)地下水資源量進行了計算，進而可以為后續(xù)初步評價其地下水可開采資源提供理論基礎。

1 地質條件分析

1.1 地形地貌

研究區(qū)位于毛烏素沙漠與陜北黃土高原的接壤地帶，由于地殼的運動與外營力的共同作用，塑造了本區(qū)現(xiàn)有的地貌景觀。區(qū)內地貌可劃分為黃土丘陵區(qū)、沙蓋丘陵區(qū)、河谷區(qū)。

1.2 地層巖性

三疊系主要包括中統(tǒng)紙坊組、上統(tǒng)銅川組、上統(tǒng)胡家村組、上統(tǒng)永坪組、上統(tǒng)瓦窯堡組；侏羅系主要包括下統(tǒng)富縣組和下中統(tǒng)延安組；第四紀主要包括中更新統(tǒng)離石黃土、上更新統(tǒng)馬蘭黃土、上更新統(tǒng)沖積層、全新統(tǒng)早期沖積層、全新統(tǒng)早期堆積物、全新統(tǒng)晚期沖積層。

1.3 地質構造

研究區(qū)地處鄂爾多斯臺向斜寬緩的東翼-陜北斜坡上?？傮w上是一個向西緩斜的單斜構造，傾角1°～5°，斷裂和褶皺不發(fā)育。

2 研究區(qū)水文地質條件分析

2.1 研究區(qū)地下水類型分析

2.1.1 第四系松散巖類孔隙、裂隙孔洞潛水

(1)全新統(tǒng)沖積層孔隙潛水

主要分布于窟野河及其較大支流河谷漫灘和一級階地中。含水層為粉細砂、細砂、中細砂、砂卵礫石層，結構松散透水性強，水位埋深0.5～3.5 m，含水層厚度一般為1.40～2.86 m，當?shù)孛窬克恳话憧蛇_5～20 m3/d，地下水賦存條件相對較好。在窟野河河谷古河槽、主溝與較大支溝交匯處沖積含水層厚度可達4～8 m，地下水賦存條件相對較好，涌水量較為增大。

(2)中更新統(tǒng)風積黃土裂隙孔洞潛水

分布于黃土丘陵溝壑區(qū)中更新統(tǒng)風積黃土中。中更新統(tǒng)風積黃土垂直節(jié)理發(fā)育，具裂隙孔洞，在其下部新近系泥巖的隔水作用，使得大氣降水直接滲入黃土層裂隙孔洞形成潛水含水層。此外，在研究區(qū)西北部沙蓋丘陵區(qū)，由于地表覆蓋有現(xiàn)代風積沙，其結構松散，透水性強，大氣降水通過風積沙的強透水性易于入滲補給黃土層地下水。

2.1.2 侏羅系、三疊系碎屑巖類裂隙水

(1)侏羅系、三疊系碎屑巖類孔隙潛水

主要賦存于頂層風化裂隙之中。該裂隙在河谷區(qū)一般較為發(fā)育，但發(fā)育深度極為不均。富水性主要受巖性、裂隙發(fā)育程度與厚度、補給條件的控制。含水層富水性較好，主要接受上覆第四系沖積含水層的補給。河谷區(qū)碎屑巖基本隱伏于第四系沖積層之下，是本區(qū)主要供水含水層。

(2)侏羅系、三疊系屑巖類裂隙承壓水

由于三疊系碎屑巖類巖性中泥巖及泥巖夾層較多，當層間裂隙賦存地下水時易于被泥巖阻隔形成裂隙承壓或微承壓地下水。

2.2 研究區(qū)地下水的補、徑、排條件

2.2.1 地下水的補給

本次研究區(qū)范圍為神木縣所轄的窟野河流域，其東邊界為窟野河、牛欄溝與黃河的分水嶺，西邊界為窟野河與烏蘭木倫河的分水嶺，北邊界為二道溝村河谷、高家峁河谷。區(qū)內地下水的補給來源主要由大氣降水、農灌用水的回歸以及河流滲漏等補給組成，其中大氣降水是研究區(qū)內地下水的主要補給來源。

2.2.2 地下水的徑流與排泄

區(qū)內黃土丘陵區(qū)地勢高，溝谷深切，地下水徑流以所在支溝域為單元，其徑流、排泄主要受地形條件控制，排泄于牛欄溝、清水坪溝、邊家岔溝、郭家塔溝等次級溝谷，再以表流匯入窟野河。此外，窟野河河谷區(qū)漫灘和階地地勢均比較平坦，而地下水最終以表流和潛流形式向南經工作區(qū)排泄出區(qū)外。最后，農田灌溉和居民用水也是研究區(qū)內地下水的主要排泄方式。

3 研究區(qū)地下水資源評價

3.1 水文地質概念模型

本文研究對象為神木縣縣城以下窟野河流域，其東邊界為窟野河與沿黃河小支溝的分水嶺，西南邊界為窟野河與禿尾河的分水嶺，北部邊界窟野河以東為邊家岔溝與趙片溝的分水嶺，以西為小泉岔溝與高石溝的分水嶺，窟野河在勘查區(qū)南端與黃河交匯，由此構成一個三角形相對封閉的獨立水流體系。

計算區(qū)地下水上層含水層類型為潛水含水層，在該潛水面上發(fā)生著降水入滲、潛水蒸發(fā)等垂向水交換作用。天然條件下地下水補給方式主要為大氣降水入滲補給和農灌區(qū)灌溉回歸補給量；排泄方式為向地表水排泄和人工開采，且人工開采將成為河谷區(qū)地下水的主要排泄方式之一。在近河地帶開采地下水，將激發(fā)窟野河河水的滲漏補給。神木縣窟野河流域水文地質概念模型圖如圖1所示。

圖1 神木縣窟野河流域水文地質概念模型圖

3.2 水文地質參數(shù)的確定

根據(jù)本次研究工作中所取得的鉆孔抽水試驗資料及前人所做工作成果，對水文地質參數(shù)進行計算與確定。本次地下水資源評價中所需的參數(shù)為各含水層的滲透系數(shù)、給水度，大氣降水入滲補給系數(shù)等。

3.2.1 滲透系數(shù)

根據(jù)本次勘查在窟野河河谷區(qū)的雙環(huán)滲水試驗，可計算出相應地層的垂向滲透系數(shù)Kz，試驗結果如表1所示。

3.2.2 給水度

根據(jù)本次抽水試驗結果，并參照前人在區(qū)內試驗所確定的值以及鄰區(qū)資料，確定區(qū)內窟野河河谷區(qū)沖積砂礫石層的給水度為0.17，基巖風化帶的給水度為0.02。

3.2.3 大氣降水入滲補給系數(shù)

本文主要利用流量長觀資料以及水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀計算，同時結合前人所取得的成果，確定區(qū)內不同地貌單元降水入滲系數(shù)為：黃土丘陵區(qū)0.03，河谷區(qū)0.25，沙蓋丘陵區(qū)0.11。

表1 雙環(huán)滲水試驗成果

3.3 水資源總量計算

研究區(qū)內水資源包含地表水資源與地下水資源。其中地表水資源包括窟野河上游入境地表水資源以及窟野河流域內各支溝自產地表水資源，地下水資源為地下水補給資源和儲存資源。

3.3.1 地表水資源

本次勘查在區(qū)內窟野河上、中、下游河道上及主要支溝溝口處布設了流量長觀點，分別控制窟野河出入境及各主要支溝匯入窟野河的流量，測量時間從2010年4月～2011年4月。經過觀測和計算，勘查年內區(qū)內地表水入境流量為7 001.05×104m3/a，出境流量為8 733.86×104m3/a，總用水量為870.16×104m3/a，自產地表水資源2 602.97×104m3/a，由于受長觀點控制程度影響，該資源量偏小。

3.3.2 地下水資源

1)天然補給量計算

本區(qū)地下水主要接受大氣降水入滲補給和農灌回歸補給。

(1)降水入滲補給量計算

由于區(qū)內農灌均采用區(qū)內地表水水資源進行灌溉，所以農灌回歸補給量對于天然補給量為重復量，故在天然補給量計算中須扣除農灌回歸補給量。經計算：區(qū)內多年平均大氣降水入滲補給量為5.939×104m3/d，當降水量為理論頻率95%時，大氣降水入滲補給量為3.295×104m3/d。

(2)農業(yè)回灌補給量計算

根據(jù)本次勘查期間調查的區(qū)內農田分布狀況、灌溉定額、灌溉時間等資料，區(qū)內共有水澆地8 973畝，灌溉定額為170 m3/(畝·a)，灌溉時間均為153 d，農灌回歸補給系數(shù)為0.25。經計算：區(qū)內農灌期平均農灌回歸補給量為0.249×104m3/d，全年平均農灌回歸補給量為0.104×104m3/d。

因此，通過對研究區(qū)大氣降水入滲補給量和農業(yè)回灌補給量的計算可以看出：研究區(qū)內地下水多年平均條件下接受的總補給量為6.043×104m3/d，其中大氣降水入滲補給量為5.939×104m3/d，占總補給量的98.28%，農灌回歸補給量0.104×104m3/d，占總補給量的1.72%。扣除重復量后，區(qū)內地下水天然資源量為5.939×104m3/d。

2)儲存量計算

本次儲存量僅計算窟野河河谷區(qū)重力水體積。計算公式為：

Q潛儲=μ·H·F

(1)

式中：Q潛儲為潛水含水層容積儲存量(m3)；μ為計算區(qū)給水度(0.17)；H為計算區(qū)含水層平均厚度(2 m)；F為計算區(qū)面積(35.15 km2)。

經計算，區(qū)內潛水含水層容積儲存量為1 195.1×104m3。

4 結語

本文在對神木縣窟野河地質條件分析的基礎上，結合以往研究工作和野外實地調查，詳細論述了窟野河的水文地質條件，并對研究區(qū)地下水資源量進行了計算，進而可以為后續(xù)初步評價其地下水可開采資源提供理論基礎。

(1) 研究區(qū)位于陜北黃土高原東北部邊緣，屬于北溫帶半干旱大陸性氣候。地貌類型主要為沙蓋黃土丘陵區(qū)、黃土丘陵區(qū)及河谷區(qū)。依據(jù)地下水的賦存條件和水力聯(lián)系特征，區(qū)內的含水層分為：河谷區(qū)第四系沖積層與中生界碎屑巖類風化裂隙帶統(tǒng)一含水巖層，第四系風積黃土裂隙孔洞潛水含水層，中生界碎屑巖類裂隙含水層。

(2)研究區(qū)第四系松散巖類孔隙、裂隙孔洞潛水類型的地下水類型以HCO3-Ca或HCO3-Ca·Mg型為主，個別為HCO3-Ca·Mg·Na型；而侏羅系、三疊系碎屑巖類裂隙水類型的水化學類型較為簡單，主要為Cl·HCO3-Na·Ca型，個別為Cl·SO4·HCO3-Na·Ca型。

(3)大氣降水入滲是區(qū)內地下水的主要補給來源，大氣降水入滲系數(shù)沙蓋丘陵區(qū)為0.11，黃土丘陵區(qū)0.03，河谷區(qū)0.25。經計算，大氣降水入滲補給量為：當降水頻率50%時為5.737×104m3/d，75%時為4.598×104m3/d，90%時為3.757×104m3/d，95%時為3.295×104m3/d，多年平均為5.939×104m3/d；區(qū)內地下水天然資源量為5.939×104m3/d。區(qū)內潛水含水層容積儲存量為1 195.10×104m3。

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2016-08-14

陳立(1986-)，男，四川綿陽人，工程師，主要從事從事水文地質、工程地質和環(huán)境地質方面的工作。

P641.8

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1004-1184(2017)03-0039-02