尹 政，馮建宏，田遼西，宗建華

(甘肅省地礦局水文地質工程地質勘察院，甘肅張掖734000)

研究區(qū)氣候干旱，水資源短缺，地表水時空分布不均。地下水由于其空間分布的廣泛性及開采的便利性，已成為盆地內生活、工業(yè)、農業(yè)和生態(tài)用水的重要供水水源，隨著張掖、酒泉、嘉峪關市經(jīng)濟發(fā)展和人口的不斷增加，水資源供需矛盾日益突出，水資源匱乏已成為制約社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的因素之一。因此，查明盆地現(xiàn)狀地下水資源及開發(fā)利用潛力，對于優(yōu)化水資源配置、保護黑河流域生態(tài)環(huán)境、促進河西走廊經(jīng)濟發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1 自然地理及地質

酒泉東盆地西起嘉峪關大斷層，東至高臺—南華與張掖盆地銜接，南、北介于祁連山和金塔南山、合黎山之間。

盆地內第四系松散層厚度100.00～1 000.00 m，嘉峪關市—酒泉市一帶自南西向北東漸薄;清水鎮(zhèn)—紅崖子一帶自南向北漸薄;北部金塔南山、合黎山山前小于100.00 m。巖相自南向北變化明顯，在水平方向上由單一的礫卵石層遞變?yōu)樯暗[石、含礫粗砂、中砂及粉土、粉質粘土互層，呈現(xiàn)南粗北細的特點，其成因以沖、洪積為主。區(qū)內地表出露地層主要為第四系上更新統(tǒng)沖洪積(Q3al－pl)砂礫卵石層，部分河床、階地及北部細土區(qū)分布有全新統(tǒng)砂礫石、亞砂土及亞粘土地層［1］［2］［3］。

2 水文地質條件

2.1 地下水的埋藏、分布與含水層特征

酒泉東盆地地下水類型主要為松散巖類孔隙水。大致以新城鎮(zhèn)—下河清鄉(xiāng)—駱駝城鄉(xiāng)為界，西南部為大厚度砂礫卵石層，其間賦存潛水;東北部為廣大的細土平原，含水層分兩層，表層為潛水，下部為承壓水;含水層厚度30.00～300.00 m，自南西向北東漸薄;水位(水頭)埋深自南西向北東或自南向北漸淺，埋深一般3～200 m;受含水層厚度及特征的控制，富水性可達1 000.00～5 000.00 m3/d。盆地內地下水水質一般較好，礦化度0.30～1.00 g/L，黃泥堡及其以北地帶水質較差，礦化度 1.0 ～ 3.0 g/L［1］［2］［3］。

2.2 地下水的補、徑、排條件

(1)地下水主要接受區(qū)內地表徑流及渠系灌溉滲漏補給、酒泉西盆地通過嘉峪關大斷層的排泄量側向補給、南北部山區(qū)溝谷潛流補給、降水及凝結水入滲補給。

(2)地下水總體自南西向北東方向徑流，西南部山前戈壁平原區(qū)地下水徑流暢通，水力坡度一般10.00‰以上，滲透06－0028－03系數(shù)一般為50.00～300.00 m/d;北部細土帶潛水、承壓水區(qū)徑流緩慢，水力坡度一般5.00‰左右，滲透系數(shù)多為20.00～ 100.00 m/d。

(3)地下水排泄以人工開采為主，其次為泉水溢出及蒸發(fā)蒸騰，地下水側向流出量相對較?。?］。

3 地下水資源計算

3.1 地下水天然補給量

(1)河道滲漏補給量 注入盆地的地表徑流主要有北大河、洪水壩河、紅山河、觀山河、豐樂河、馬營河等。這些河流出山后進入戈壁平原，其河床均由疏松的礫卵石組成，河谷深切，河床寬闊，河水發(fā)生強烈滲漏，是盆地地下水的主要補給來源。經(jīng)計算，酒泉東盆地內河道滲漏補給地下水總量為1.971 9 × 108m3/a［4］［5］。

(2)渠系入滲補給量 盆地內渠系主要有討賴河灌區(qū)、清水河灌區(qū)、臨水河灌區(qū)、洪水河灌區(qū)、紅山河灌區(qū)、豐樂河灌區(qū)的渠系，另外還包括高臺縣及肅南明花鄉(xiāng)部分灌區(qū)的渠系。利用各市縣水利年報的統(tǒng)計資料，經(jīng)計算，酒泉東盆地內渠系滲漏補給地下水總量為3.345 5×108m3/a。

(3)地下水側向流入量 主要包括酒泉西盆地通過嘉峪關大斷層流入的地下潛流量、南部山區(qū)基巖裂隙水側向補給及溝谷潛流補給量。

酒泉西盆地地下潛流量:主要指發(fā)生在水關峽、大草灘車站、嘉峪關、鱉蓋山—文殊山地帶的斷面徑流量。采用達西公式計算，西盆地地下水側向流入量為1.630 2×108m3/a。南部祁連山北麓中小型溝谷潛流補給量為0.193 2×108m3/a。綜上計算，酒泉東盆地地下水側向流入補給總量為1.823 4 × 108m3/a［6］。

(4)田間灌溉入滲補給量 區(qū)域地下水動態(tài)觀測表明，田間灌溉滲漏補給地下水主要集中在水位埋深小于5m的地區(qū)。利用各市縣2012年水利年報資料，經(jīng)計算田間灌溉水入滲補給量為0.628 5×108m3/a。

(5)降水、凝結水入滲補給量利用各市縣2012年水利年報資料，采用入滲系數(shù)法計算降水及凝結水入滲補給地下水總量為 0.792 2 ×108m3/a。

綜上計算，酒泉東盆地現(xiàn)狀地下水天然補給量為8.561 6×108m3/a。其中:河道滲漏補給量為1.971 9×108m3/a;渠系滲漏補給量為3.345 5×108m3/a;田間灌溉滲漏補給量為0.628 5×108m3/a;地下水側向流入量為 1.823 4×108m3/a;降水及凝結水入滲補給量為0.792 2×108m3/a。

3.2 地下水天然排泄量

(1)地下水側向徑流流出量酒泉東盆地北山下水陰、道湖澗和稻房子3條溝谷系北大河古河道，堆積有松散酒泉礫石層，具有排泄地下水條件。根據(jù)已有研究成果，3條溝谷地下徑流流出量為0.470 4×108m3/a。另外由正義峽斷面流向黑河下游的地下水側向徑流量為0.009 1×108m3/a。經(jīng)計算，酒泉東盆地地下水側向徑流流出量為 0.479 5 ×108m3/a［7］［8］。

(2)泉水溢出量東盆地嘉峪關市境內的泉水溢出主要分布在新城鎮(zhèn)下水陰至泥溝一帶，根據(jù)已有成果資料，本次計算泉水溢出量為0.037 2×108m3/a;東盆地酒泉市肅州區(qū)境內泉水溢出匯集成泉水河，以北大河為界，南部大部分泉水匯成臨水河，北部匯成清水河，根據(jù)已有成果資料，泉水溢出量為2.138×108m3/a;東盆地高臺縣境內泉水溢出主要分布在黑河干流沿岸地帶，依據(jù)多年泉水動態(tài)觀測資料分析，黑河干流沿岸地帶泉水溢出量為0.547 3×108m3/a。綜上所述，酒泉東盆地2012 年泉水溢出量為 2.722 5 ×108m3/a［4］［7］。

(3)自然蒸發(fā)消耗量 根據(jù)不同地下水位埋深區(qū)面積及其蒸發(fā)強度計算得出東盆地潛水蒸發(fā)排泄量為1.538 1×108m3/a。

綜上計算，酒泉東盆地現(xiàn)狀地下水天然排泄量為4.740 1×108m3/a。其中:泉水溢出量為2.722 5×108m3/a;蒸發(fā)蒸騰排泄量為1.538 1×108m3/a;側向流出量為0.479 5×108m3/a。

3.3 人工開采量

依據(jù)酒泉東盆地范圍內各縣市2012年水利年報資料及本次實際調查結果，區(qū)內地下水開采量為4.953 6×108m3/a(表 1)。

表1 2012年酒泉東盆地地下水開采量統(tǒng)計列表

3.4 地下水均衡

根據(jù)酒泉東盆地地下水均衡計算結果:2012年地下水補給量為 8.561 6 ×108m3，排泄量為 9.693 7 ×108m3，計算補排差為－1.132 1×108m3。均衡結果表明，現(xiàn)狀條件下，酒泉東盆地地下水補給量小于排泄量，呈負均衡狀態(tài)。

3.5 地下水儲存資源量

酒泉東盆地第四系含水層厚度巨大，其中蘊藏豐富的地下水資源。依據(jù)近年來的勘探資料分析，含水層厚度一般20～60 m，給水度0.10 ～0.25，含水層分布面積6 058.10 km2。經(jīng)概算，酒泉東盆地地下水儲存資源量為707.12×108m3。

4 地下水開發(fā)利用潛力評價

4.1 地下水開采條件

研究區(qū)工農業(yè)開采井群一般分布于水位埋深小于100 m地段，100～200 m地段僅做為生活飲用水源局部開采，200 m以深基本沒有開采井分布。依據(jù)盆地地下水的埋藏條件、含水層富水性和現(xiàn)狀經(jīng)濟技術條件，將酒泉東盆地地下水開采條件劃分為易開采、較難開采、難開采三個區(qū)。易開采區(qū)可進一步劃分為最優(yōu)開采、次優(yōu)開采、一般開采、較差開采四個亞區(qū)。

4.2 地下水允許開采量

依據(jù)甘肅省地礦局近年來完成的區(qū)域水文地質調查成果［8］［9］［10］，結合現(xiàn)狀條件下工作區(qū)內水文、氣象等要素分灌區(qū)計算求得酒泉東盆地地下水允許開采量為50 031.31×104m3/a(表 2)。

4.3 地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀

如前所述，酒泉東盆地范圍內所涉及的行政區(qū)域包括嘉峪關市、酒泉市肅州區(qū)、張掖市肅南縣及高臺縣部分區(qū)域。根據(jù)本次調查，區(qū)內共有開采井5 460眼，2012年地下水開采量為 49 536.37×104m3(表 3)。

酒泉東盆地總體地下水開發(fā)利用程度很高，現(xiàn)狀開采量占允許開采量的99.01%，已接近地下水的極限承載能力。該區(qū)地下水開采主要用于農業(yè)灌溉，灌溉方式一般采用塊灌或畦灌，這種灌溉方式對水資源浪費較為嚴重。根據(jù)水務部門提供資料，2012年區(qū)內各灌區(qū)灌溉定額為 417.01～790.12 m3/畝，普遍高于《甘肅省行業(yè)用水定額》(2011年)規(guī)定的用水定額標準 380.00 m3/畝［11］。由此可見，區(qū)內農業(yè)灌溉節(jié)水潛力普遍較高，今后可通過推廣噴灌或滴管的方式來節(jié)約農業(yè)灌溉用水量，以此達到地下水資源可持續(xù)利用的目的。

表2 酒泉東盆地地下水允許開采量計算列表

4.4 現(xiàn)狀條件下地下水開發(fā)利用潛力

(1)采用開采潛力指數(shù)來評價地下水的開采潛力［9］。計算公式為:P=Q允/Q采

式中:P為開采潛力指數(shù);Q允為地下水允許開采資源量(×104m3/a);Q采為地下水實際開采量(×104m3/a)。

開采潛力判定標準為:P＞1.2為有開采潛力，可進一步擴大開采區(qū)，又可進一步劃分為開采潛力較大(P＞3.3)，開采潛力中等(3.3≥P ＞1.7)，開采潛力較小(1.7≥P ＞1.2)三個亞區(qū);0.8≤P≤1.2為控制開采區(qū)，表明采補基本平衡;P＜0.8為開采潛力不足區(qū)，已超采，又可進一步劃分為開采潛力輕度不足(0.6≤P＜0.8)、開采潛力中度不足(0.4≤P＜0.6)、開采潛力嚴重不足(P＜0.4)三個亞區(qū)。

(2)根據(jù)上述方法，分灌區(qū)對酒泉東盆地地下水開采潛力進行計算評價，結果如表4所示。

嘉峪關市轄區(qū):P=1.47，開采潛力較小。

酒泉市肅州區(qū)轄區(qū):討南灌區(qū)P=1.73，開采潛力中等;紅山河、觀山河及馬營河灌區(qū)地下水開采潛力較小;清水河灌區(qū)地下水處于采補平衡狀態(tài);臨水河、洪水壩河、豐樂河灌區(qū)地下水開采潛力輕度不足。

肅南縣明花鄉(xiāng)轄區(qū):P=1.28，開采潛力較小。

高臺縣轄區(qū):紅崖子、新壩及羅城灌區(qū)地下水開采潛力較小;友聯(lián)及鹽池灌區(qū)地下水基本處于采補平衡狀態(tài);六壩灌區(qū)地下水開采潛力中度不足。

表3 2012年酒泉東盆地地下水開采量統(tǒng)計列表

表4 酒泉東盆地地下水開采潛力分析結果列表

5 結論及建議

以地下水開采條件為基礎，地下水開采潛力為依據(jù)，結合各灌區(qū)的實際開采情況，酒泉東盆地地下水開發(fā)利用可劃分為四個規(guī)劃區(qū)，即可增加開采、控制開采、調減開采和尚難利用規(guī)劃區(qū)。

可增加開采區(qū)有七個，其中:嘉峪關、討南、明花、羅城灌區(qū)可增加開采量分別為 1 117.29×104m3、3 810.83×104m3、1 464.21 ×104m3、86.84 ×104m3;另外，馬營河灌區(qū)、紅崖子及新壩灌區(qū)可增加開采量相對較小，可在地下水淺埋帶、黑河沿岸適當增加農灌井開采量。

控制開采區(qū)即采補平衡區(qū)，清水河、友聯(lián)、鹽池灌區(qū)皆屬之，地下水基本處于采補平衡狀態(tài)，在維持現(xiàn)狀開采量的基礎上可進行適當調節(jié)。

調減開采區(qū)為討北、臨水河、洪水壩河、豐樂河、六壩灌區(qū)。地下水開采量應分別減少857.35×104m3、1 592.18×104m3、2 560.16 × 104m3、1 541.42 × 104m3、817.25 × 104m3。

尚難利用規(guī)劃區(qū)為南部山前嘉峪關市—西洞—金佛寺—豐樂—新壩以南地下水位埋深大于200 m地區(qū)及北部山前含水不均勻地區(qū)，盡管也蘊藏著一定數(shù)量的地下水資源，但由于開采條件較差，目前的經(jīng)濟技術水平難已承受，故為尚難規(guī)劃利用區(qū)。

［1］魏國孝，王剛，徐濤，等.酒泉盆地地下水系統(tǒng)水資源評價［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境.2008，25(8):38－44.

［2］甘肅省地礦局第二水文地質工程地質隊.酒泉幅(10－47－Ⅲ)1:20萬綜合水文地質圖及說明書［R］.1983.

［3］甘肅省地礦局第二水文地質工程地質隊.高臺幅(10－47－Ⅲ)1:20萬綜合水文地質圖及說明書［R］.1983.

［4］甘肅省地礦局水文地質工程地質勘察院.嘉峪關市水資源調查評價［R］.2010.

［5］甘肅省地礦局水文地質工程地質勘察院.酒泉市第二水廠遷址擴建水源地供水水文地質勘查報告［R］.2013.

［6］甘肅地質工程勘察院.甘肅省酒泉鋼鐵(集團)有限責任公司水源地水文地質勘察報告［R］.2003.

［7］蘭州大學.肅州區(qū)水資源承載力研究報告［R］.2009.

［8］甘肅地質工程勘察院.甘肅省高臺縣黑河干流水資源配置方案［R］.2002.

［9］甘肅省地質調查院.河西走廊地下水勘查報告［R］.2002.

［10］甘肅地勘局第二水文地質工程地質隊.甘肅省肅南裕固族自治縣明花區(qū)水文地質詳查報告［R］.1997.

［11］牛最榮，張世華，等.甘肅省行業(yè)用水定額(修訂)［M］.甘肅:甘肅人民出版社.2012.