李紅溪

(甘肅省慶陽水文水資源勘測局，甘肅慶陽745000)

董志塬位于甘肅省慶陽市中部，是我國黃土高原面積最大、保存最完整、黃土沉積最厚的黃土塬，也是慶陽市政治經(jīng)濟(jì)文化中心。塬面海拔1 200～1 500 m。塬面南北狹長110 km，東西最寬處約50 km，最窄處約50 m，董志塬總面積812 km2。

董志塬地貌屬于剝蝕堆積地貌類型，地勢平坦，西峰周圍塬面坡度4‰～10‰，塬面微向東傾斜，地形北高南低，塬面中間高，四周低，西峰城區(qū)海拔1 400 m，北端驛馬海拔1 500 m，南部和盛、新莊海拔1 200 m。塬面支離破碎，塬邊溝壑發(fā)育，稱“黃土高原溝壑區(qū)”，是董志塬獨(dú)特的地貌特征。中南部塬面比較完整，面積最大，是董志塬的中心地帶，包括驛馬關(guān)南部，西峰區(qū)大部分及南部的和盛以北地區(qū)，北部及東北部殘缺不全，臨近溝壑邊緣。

董志塬深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，處于半濕潤半干旱區(qū)，溫帶大陸性季風(fēng)氣候。西峰以南屬于半濕潤區(qū)，多年平均降水量500～600 mm，年蒸發(fā)量1 500 mm，年平均氣溫8.6℃。西峰以北地區(qū)屬半干旱區(qū)，多年平均降水量400～500 mm，年蒸發(fā)量1 600 mm，年平均氣溫8.2℃。

1 區(qū)域水文地質(zhì)條件

1.1 水文地質(zhì)概況

董志塬地層以第四系黃土類土廣為發(fā)育，早期的下更新統(tǒng)(Q1)為一層以棕紅色粘土、亞粘土為主夾薄層鈣質(zhì)結(jié)核層，厚度40～50 m，壓密程度較高，具有相對隔水作用;中期的中更新統(tǒng)(Q2)相當(dāng)于離石組，為一層棕黃色、黃褐色亞砂土為主夾薄層亞粘土，間有10～14 m古土壤，單層厚0.5～2.0 m，幾乎每層古土壤之下都有0.5 m左右的姜石層，該層分上下兩層，下層(Q21)含重粉土質(zhì)亞粘土層多，古土壤層少，對上層相對隔水，厚度70～80 m;上層(Q22)含亞砂土層多，且古土壤層也多，具有黃土的典型特征，孔隙裂隙發(fā)育，土質(zhì)比較松軟，是塬區(qū)主要含水層，厚度80～90 m。晚期上更新統(tǒng)(Q23)以淺黃色粉土質(zhì)黃土狀亞砂土為主，具有大孔隙和垂直節(jié)理，為典型的馬蘭期黃土，厚度10 m左右，是塬區(qū)透水而不含水的巖層。

中更新統(tǒng)離石黃土上部(Q22)含裂隙孔隙潛水，含水層滲透性相對下部較強(qiáng)，據(jù)大量井、孔抽水試驗(yàn)并采用多種方法計(jì)算，其滲透系數(shù)在0.2～0.6 m/d，在天然狀態(tài)下水平滲透速度還可能更小。而上覆馬蘭黃土據(jù)滲水試驗(yàn)所獲滲透系數(shù)在 0.4 ～3.0 m，最大 7.8 m/d。

董志塬的東西兩側(cè)分別為馬蓮河、蒲河及其支流所切割，塬面高出河床達(dá)300 m左右(見圖1)。

圖1 董志塬水文地質(zhì)剖面圖

1.2 地下水的埋深、含水層巖性、富水性

根據(jù)地下水的賦存條件、水力特征，可將地下水劃分為包氣帶水、潛水和承壓水三類;根據(jù)含水層空隙性質(zhì)的不同，可將地下水劃分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三類。包氣帶水的實(shí)際意義不大，潛水和承壓水是地下水的基本類型，本文所指地下水主要是潛水。

董志塬潛水主要含水層為離石黃土夾多層古土壤和鈣質(zhì)結(jié)核層，黃土孔隙、裂隙發(fā)育，含水層平均滲透系數(shù)為0.02～2.01 m/d，其下伏午城黃土為相對隔水層。地下水埋藏深度隨著距塬心的距離增大而逐漸增大，在塬面中部較小，一般為30～60 m，向邊沿逐步增大為50～70 m，最大可達(dá)于90 m。含水層厚度、富水性與水位埋深具有相輔相成的分布規(guī)律，塬區(qū)中部含水層厚度30～60 m。

董志塬黃土潛水富水性從塬中心向塬邊逐漸減弱，塬中心導(dǎo)水及貯水性能好，一般塬中心單井涌水量為300～500 m3/d，向邊沿含水層變薄，單井涌水量小于100 m3/d。

1.3 地下水的補(bǔ)給、徑流與排泄

由于特殊的地理位置和地形條件，在董志塬形成了一個(gè)具有獨(dú)立補(bǔ)給排泄條件的水文地質(zhì)單元，大氣降水是潛水唯一補(bǔ)給來源。降雨對地下水的補(bǔ)給主要受多年降水影響，與當(dāng)年降水的關(guān)系并不密切。

董志塬地下水的徑流，一般從水位比較高的塬心向塬邊流動，徑流速度比較慢，含水層的水平滲透速度介于0.02～2.01 m/d之間，塬心水力坡度比較平緩為8.5‰，而塬邊地帶，特別是泉溝排泄點(diǎn)附近，水力坡度可達(dá)33‰。潛水的排泄主要有泉水天然排泄和人為開采兩種類型。

2 近30年地下水位變化情況

2.1 地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀

董志塬塬面無河流水系分布，馬蓮河、蒲河位于塬區(qū)兩側(cè)，且塬面高于河谷200～400 m，形成了水低塬高的特殊地形，潛水是塬區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人畜飲水的主要水源。地下水規(guī)模開采始于上世紀(jì)70～80年代，此時(shí)期塬區(qū)新打開采井約300余眼，年開采量約260萬 m3/a。據(jù)2011年調(diào)查，截止2010年底董志塬共有機(jī)井1 048眼，是上世紀(jì)70年代的3倍多，年開采地下潛水資源量約762.191 5萬 m3。供水人口43.674 5萬人，灌溉果園面積19 970畝。各行業(yè)用水情況為:工業(yè)用水量58.26萬 m3，農(nóng)業(yè)用水量 58.09萬 m3，服務(wù)業(yè)用水量21.5萬 m3，城市生活用水量115.21萬 m3，農(nóng)村生活用水量508.13萬 m3。

2.2 地下水埋深變化

由于大量開采地下水，在西峰城區(qū)和十里灣水源地已經(jīng)形成了16.18 km2的地下水漏斗區(qū)。下降最明顯的地帶位于塬心，也是人口最稠密，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展最快的地帶，南至肖金，北至彭原上何，長約30 km，寬1～5 km，區(qū)域內(nèi)水位呈下降趨勢明顯，水位埋深大部分大于50 m，漏斗區(qū)可達(dá)80～100 m，其主要特點(diǎn)是水位呈持續(xù)下降狀態(tài)，下降的幅度和速度往往與開采強(qiáng)度或開采量有關(guān)，如西峰漏斗區(qū)開采強(qiáng)度由70年代后期的10萬 m3/a·km2，到2011年為290萬 m3/a·km2，水位下降劇烈，多年平均下降幅度 0.80～4.93 m，與1986年相比降幅累計(jì)達(dá)5.20～13.69 m，城區(qū)周邊水位下降28 m，從十里灣水源地320號機(jī)井多年動態(tài)歷時(shí)曲線看出，其多年水位呈現(xiàn)出持續(xù)下降狀態(tài)。見圖2。

3 水位埋深變化原因分析

3.1 開采量增加是水位變化的主要原因

董志塬地下水位變化主要是人為開采所致，西峰原為慶城縣一個(gè)鎮(zhèn)，為慶陽地區(qū)行署所在地，人口不足5萬，2002年設(shè)立慶陽市，隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展步伐加快，截止2011年西峰城區(qū)人口達(dá)32萬，人口的高度集中，用水量迅猛增長，2000年以前城區(qū)供水主要以開采地下水為主，據(jù)統(tǒng)計(jì)2011年董志塬地下水開采量為762.2萬m3，約為1979年的3倍，由于大量開采地下水，地下水位迅猛下降，70年代后期建設(shè)的機(jī)井大部分干枯，2000年以來新打機(jī)井均比原來機(jī)井深度增加60 m左右。

圖2 320號機(jī)井多年水位過程線

3.2 城區(qū)面積擴(kuò)大，硬化面積增加

慶陽建市之前城區(qū)面積3.2 km2，2012年慶陽市西峰區(qū)建成區(qū)面積達(dá)23.5 km2，城區(qū)面積逐漸擴(kuò)大，硬化面積增加，街道路面大量雨水集中排泄于塬邊溝道，下滲雨水減少，地下水得不到及時(shí)補(bǔ)充，導(dǎo)致地下水位下降，還可能產(chǎn)生連鎖水文地質(zhì)效應(yīng)，如滑坡、泥石流等。例如:西峰城區(qū)汛期大量雨水集中排泄已造成塬邊溝頭深切，使塬面支離破碎，最典型的是西峰區(qū)火巷溝一帶塬邊塌陷，危及周邊居民小區(qū)安全，存在嚴(yán)重的地質(zhì)隱患，已引起有關(guān)方面的高度重視。

3.3 泉水自然排泄

由于董志塬特殊的地理地形條件，塬面高出河谷300 m左右，使董志塬地下水的儲存條件不同于一般平原區(qū)，塬面四周被雨水長期沖刷，在四周坡面形成大小不等的泉眼，使地下水水平流向流速加大，儲存量減少，補(bǔ)徑排關(guān)系改變，誘發(fā)地下水位下降，這種自然排泄雖不及人工開采地下水劇烈，但對于補(bǔ)給來源單一的董志塬來說，泉眼自然排泄仍是地下水位下降的原因之一。據(jù)多年觀測資料統(tǒng)計(jì)，董志塬四周泉水自然排泄量高達(dá)3 248萬 m3/a，遠(yuǎn)大于年開采量。

4 結(jié)語

董志塬地下水近30年人為超負(fù)荷開采，造成區(qū)域水位下降，水位埋深累計(jì)下降5.2～13.69 m，城區(qū)水源地最大下降幅度達(dá)28 m以上，在西峰城區(qū)及十里灣水源地形成了16.18 km2的地下水漏斗區(qū)。分析地下水位下降的主要原因是人為開采所致，另外，城區(qū)面積擴(kuò)大，硬化面積增加，地下水補(bǔ)給條件發(fā)生變化和塬邊泉眼排水量增加也是地下水位下降的原因，同時(shí)也引起了一系列水文地質(zhì)效應(yīng)。因此，要恢復(fù)董志塬地下水位，最根本的是嚴(yán)格控制地下水開采，恢復(fù)地下水原來的動態(tài)平衡。