趙　軍，耿東江

(包鋼勘察測(cè)繪研究院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

內(nèi)蒙古包頭市昆都侖河以西地區(qū)水文地質(zhì)特征分析

趙軍，耿東江

(包鋼勘察測(cè)繪研究院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

[摘要]為了對(duì)內(nèi)蒙古包頭市昆都侖河以西地區(qū)水文地質(zhì)特征有一個(gè)清晰明確的認(rèn)識(shí)，通過(guò)水文地質(zhì)勘察，按賦存條件、含水層介質(zhì)及水力學(xué)性質(zhì)將區(qū)內(nèi)地下水分為第四系松散巖類(lèi)孔隙水和基巖裂隙水兩大類(lèi)。對(duì)區(qū)內(nèi)含水層富水性特征，地下水補(bǔ)徑排特征，地下水動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行分析，得出了區(qū)內(nèi)潛水含水層及承壓水含水層水文地質(zhì)特征。

[關(guān)鍵詞]潛水；承壓水；含水層；水文地質(zhì)特征

包頭市是我國(guó)較大的新型工業(yè)城市，稀土資源蘊(yùn)藏豐富，近年來(lái)稀土資源的開(kāi)發(fā)力度以及相關(guān)工業(yè)的建設(shè)規(guī)模有了很大的發(fā)展。位于該市的昆都侖河以西地區(qū)是我國(guó)重要鋼鐵生產(chǎn)基地，亦是我國(guó)稀土工業(yè)的發(fā)端和科研、生產(chǎn)基地。近年來(lái)，國(guó)家和地方政府對(duì)工礦企業(yè)建設(shè)及運(yùn)行中可能引發(fā)的地下水環(huán)境改變及其影響給予了高度重視，為做好建設(shè)項(xiàng)目的地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作，需要開(kāi)展建設(shè)項(xiàng)目區(qū)專(zhuān)項(xiàng)水文地質(zhì)勘察工作，對(duì)項(xiàng)目區(qū)的水文地質(zhì)特征有明確的認(rèn)識(shí)。

1含水層與富水性特征分析

區(qū)內(nèi)第四系孔隙水按其埋藏條件分為潛水含水層和承壓水含水層。不同地帶、不同類(lèi)型的含水層的特征和富水性各不相同。

1.1潛水含水層

潛水含水層分布于烏拉山以南的廣大地區(qū)，主要由山前沖洪積扇砂礫石層及黃河沖積砂層等組成。

1.1.1山前沖洪積砂礫石含水層

分布在烏拉山山前傾斜平原的廣大地區(qū)，沖洪積扇由扇頂向扇緣、由軸部向兩翼，含水層厚度逐漸變薄，顆粒變細(xì)，水量變小，水質(zhì)變差。含水層主要由上更新統(tǒng)～全新統(tǒng)砂礫石、卵礫石及中粗砂組成，由北向南含水層巖性由粗變細(xì)；含水層厚度北部、中部厚，一般厚10～30 m，南部及扇形地兩翼薄，一般厚5～10 m；水位埋深由北部的20～40 m，向南逐漸變淺為1～3 m；富水性北部、中部好，單井涌水量多大于2 500 m3/d(8″口徑和統(tǒng)一降深5 m，下同)，南部及扇緣富水性中等或較差，一般為500～1 500 m3/d，局部小于500 m3/d。地下水化學(xué)類(lèi)型北部以HCO3--Ca型、HCO3--CaMg型為主，溶解性總固體小于500 mg/L；南部以HCO3Cl--CaMg、HCO3Cl--NaMg型為主，溶解性總固體1 000～3 000 mg/L。

1.1.2黃河沖積砂含水層

主要分布于山前傾斜平原以南的黃河沖積平原，由扇前溝谷沖積砂礫石含水層與黃河沖積砂含水層組成。

扇前溝谷沖積砂礫石含水層：在地貌上呈現(xiàn)平緩的小沖洪積扇特征，含水層巖性以砂礫石為主，向南巖性變細(xì)，以中細(xì)砂、細(xì)砂為主，含水層厚度為20～40 m，水位埋深由10～20 m向南變?yōu)?～5 m，單井涌水量一般大于1 500 m3/d，溶解性總固體小于1 000 mg/L。

黃河沖積砂含水層：呈帶狀沿黃河?xùn)|西向展布，含水層顆粒較細(xì)，以粉細(xì)砂、粉砂為主。含水層厚度0～25 m，水位埋深東部3～5 m、西段全巴兔一帶1～3 m，單井涌水量西段小于500 m3/d、東段500～1 500 m3/d。含水層總體水質(zhì)較差，靠近黃河沿岸一帶以HCO3--CaMg型為主，遠(yuǎn)離黃河沿岸地區(qū)以HCO3Cl--NaMg型為主，溶解性總固體為1 000～2 000 mg/L，個(gè)別達(dá)3 000 mg/L。

1.2承壓含水層

承壓含水層主要分布于哈德門(mén)扇、昆都侖扇以及黃河平原西段的全巴兔一帶，由北、北東部向南、南西部，巖性由砂礫卵石漸變?yōu)榧?xì)砂、細(xì)粉砂，含水層厚度由40～60 m漸變?yōu)?0～20 m或更薄，含水層頂板埋深由30～50 m逐漸增加到90～110 m或更深。

承壓水頭埋深由北部大于60 m向南漸變?yōu)樾∮?0 m；單井涌水量由扇形地中上部的1 000～2 500 m3/d，向西部全巴兔一帶變?yōu)樾∮?00 m3/d；溶解性總固體小于1 000 mg/L，水化學(xué)類(lèi)型以HCO3--CaMg型為主，水質(zhì)良好，是城鎮(zhèn)居民生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要供水含水層。

2地下水補(bǔ)給、徑流與排泄特征分析

2.1潛水補(bǔ)徑排特征分析

潛水含水層廣布全區(qū)，由山前傾斜平原潛水和黃河沖積平原潛水組成。潛水含水層底板高程及其坡度，在某種程度上對(duì)潛水流向有一定的控制作用。

2.1.1山前傾斜平原潛水

山前傾斜平原區(qū)的包氣帶顆粒較粗，潛水易于接受補(bǔ)給，其主要補(bǔ)給來(lái)源有：(1)北部烏拉山區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給；(2)河溝水徑流過(guò)程中的入滲補(bǔ)給；(3)大氣降水入滲補(bǔ)給；(4)農(nóng)田灌溉水水滲入補(bǔ)給。

山前傾斜平原含水層顆粒粗，徑流條件好，含水層滲透系數(shù)10～50 m/d，最大可達(dá)100 m/d；潛水總體由北、北東向南、南西流動(dòng)，水力坡度一般為2‰～6‰，局部較大可達(dá)8‰。

山前傾斜平原潛水的主要排泄方式有：(1)向黃河沖積平原區(qū)的側(cè)向徑流排泄；(2)作為工農(nóng)業(yè)和生活用水的人工開(kāi)采；(3)潛水淺埋區(qū)的蒸發(fā)、蒸騰；(4)越流補(bǔ)給承壓水。

2.1.2黃河沖積平原潛水

黃河沖積平原潛水含水層顆粒較細(xì)、埋深較淺，主要補(bǔ)給來(lái)源：(1)北部沖洪積扇地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給；(2)黃灌區(qū)及井灌區(qū)的灌溉水入滲補(bǔ)給；(3)降水入滲補(bǔ)給。

由于該區(qū)地勢(shì)平坦，徑流條件較差，潛水總體流向由北向南，水力坡度小于2.5‰。

黃河沖積平原的主要排泄方式有：(1)農(nóng)灌用水的人工開(kāi)采；(2)潛水蒸發(fā)、蒸騰排泄。

2.2承壓水補(bǔ)徑排特征分析

承壓水主要分布于沖洪積扇的中下段和黃河沿岸的沖積平原，其主要補(bǔ)給是北部山區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)的承壓水是主要的供水水源之一，人工開(kāi)采是其主要的排泄途徑。隨著開(kāi)采量的加大，形成了區(qū)域性的降落漏斗，地下水流向總體趨勢(shì)由四周向漏斗中心流動(dòng)，徑流條件較好，水力坡度為3‰左右。

3地下水動(dòng)態(tài)特征分析

地下水水位動(dòng)態(tài)變化主要受人為開(kāi)采、氣象、水文、地質(zhì)地貌條件等多種因素所控制，不同地下水類(lèi)型、不同地段其主要影響因素亦不同。對(duì)于潛水，山前傾斜平原主要受人為開(kāi)采及降水入滲的影響，黃河沖積平原則以蒸發(fā)、降水及人為開(kāi)采為主要影響因素。而承壓水主要受人工開(kāi)采影響。

3.1潛水水位動(dòng)態(tài)特征

3.1.1山前傾斜平原區(qū)

山前傾斜平原區(qū)分布有較多的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民生活用水的水源井，潛水動(dòng)態(tài)類(lèi)型主要為徑流開(kāi)采型。根據(jù)包頭市地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料，山前傾斜平原從50年代開(kāi)始到80年代末，由于區(qū)內(nèi)長(zhǎng)期超量開(kāi)采地下水，潛水水位呈階梯式下降且降幅較大，從1958年開(kāi)始到1989年，累計(jì)下降達(dá)10～20 m，潛水水位變化大致可分四個(gè)階段(圖1)：第一階段為1958-1961年，平均下降速率0.4 m/a，該階段水位峰值出現(xiàn)于大量降水之后的1～3個(gè)月，氣象因素及小規(guī)模開(kāi)采是水位動(dòng)態(tài)變化的主要影響因素；第二階段為1963-1973年，該階段水位呈大幅度直線(xiàn)下降，平均下降速率1.1 m/a。高水位出現(xiàn)于8-10月份，峰值較小，水位下降時(shí)間延長(zhǎng)，因山前傾斜平原區(qū)一些大中型企業(yè)對(duì)地下水開(kāi)采的影響，水位動(dòng)態(tài)基本上受人為開(kāi)采的控制；第三階段為1974-1979年，地下水位趨于平穩(wěn)且略有回升；第四階段為1980-1989年，平均降速為0.8 m/a，水位峰、谷值較小，水位動(dòng)態(tài)主要受人為開(kāi)采的控制，區(qū)域水位普遍下降，有些地區(qū)的潛水含水層基本疏干。自1990年之后，該區(qū)的地下水保持基本穩(wěn)定，特別是2000年以后，山前傾斜平原的大部分地區(qū)潛水位呈上升趨勢(shì)；據(jù)2000-2005年《包頭市地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合報(bào)告》，五年內(nèi)潛水位上升幅度為0.54～1.9 m，最大上升地段為昆都侖扇的中部，上升變幅值為1.96 m。潛水水位多年下降—回升的變化主因：前期是因?yàn)闈撍畬拥某掷m(xù)超強(qiáng)開(kāi)采，導(dǎo)致潛水水位大幅度下降；后期是因?yàn)樵伤O(shè)備幾乎全部掉泵繼而停止使用，轉(zhuǎn)為利用黃河水源，而引起潛水水位的全面回升。

3.1.2黃河沖積平原

黃河沖積平原區(qū)潛水水位動(dòng)態(tài)主要受人為開(kāi)采、降水和灌溉入滲的影響，水位動(dòng)態(tài)類(lèi)型主要為滲入開(kāi)采型。據(jù)2000-2005年《包頭市地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合報(bào)告》，黃河沖積平原潛水動(dòng)態(tài)特征表現(xiàn)為：西南部以上升為主，上升幅度為0.56～1.57 m；中、東部以下降為主，降幅-0.54～1.54 m，最大下降值為-1.61 m。近年來(lái)潛水位動(dòng)態(tài)年際間較為穩(wěn)定，年內(nèi)呈現(xiàn)周期性變化規(guī)律(圖2)

圖1　山前傾斜平原昆都侖河附近潛水位動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)圖

圖2　黃河沖積平原潛水位動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)圖

3.2承壓水水位動(dòng)態(tài)特征

承壓水水位動(dòng)態(tài)主要受開(kāi)采量制約，動(dòng)態(tài)類(lèi)型主要為徑流開(kāi)采型。承壓水的人為開(kāi)采始于70年代之后，因潛水開(kāi)采量不能完全滿(mǎn)足工農(nóng)業(yè)及生活用水時(shí)，人們開(kāi)始加大井深開(kāi)采下部的承壓水。從動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)(圖3)可看出大體分為三個(gè)階段：第一段1957-1970年的動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)基本為穩(wěn)中有降，因這段時(shí)間潛水為主要的供水水源；第二段1971-1990年的動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)呈直線(xiàn)下降，平均降速為1.35m/a，因這段時(shí)間很多潛水井吊泵，承壓水的開(kāi)采力度加大，造成承壓水水位呈大幅度下降；第三段為九十年代以后至2005年，雖然區(qū)內(nèi)承壓水仍呈下降的趨勢(shì)，但降幅明顯減小，平均降速為0.61～0.8 m/a。

圖3　山前傾斜平原昆都侖河附近承壓水水位動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)圖

根據(jù)(2007-2011年)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料：近年來(lái)，隨著包頭市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，需水量增大，承壓水的開(kāi)采量亦隨之加大，區(qū)內(nèi)承壓水水位呈持續(xù)大幅下降趨勢(shì)，但因各地開(kāi)采量的不同而下降幅度有異。

山前傾斜平原的上部，承壓水水位下降幅度很大，年下降速率為1.71 m/a；山前傾斜平原的中部，承壓水水位下降幅度次之，年下降速率1.39 m/a。

山前傾斜平原下部，承壓水水位下降幅度較小，年下降速率0.73 m/a；用水以農(nóng)業(yè)灌溉為主，其開(kāi)采量較工業(yè)用水量小且分散。上述分析進(jìn)一步說(shuō)明承壓水位水位下降，主要受人為開(kāi)采所控制。

4結(jié)語(yǔ)

(1)區(qū)內(nèi)基巖裂隙水主要賦存于北部烏拉山南麓低山丘陵地帶的基巖裂隙之中，富水性差，主要通過(guò)山前斷裂以跌水的形式補(bǔ)給山前傾斜平原，但補(bǔ)給量較小。第四系松散巖類(lèi)孔隙水含水層，易接受大氣降水及河溝水的入滲補(bǔ)給，含水層厚度較穩(wěn)定，顆粒粗、孔隙大、滲透性強(qiáng)，富水性好。

(2)區(qū)內(nèi)潛水含水層廣布全區(qū)，由山前傾斜平原潛水和黃河沖積平原潛水組成。承壓水主要分布于沖洪積扇的中下段和黃河沿岸的沖積平原，其主要補(bǔ)給是北部山區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給。

(3)區(qū)內(nèi)地下水水位動(dòng)態(tài)變化主要受人為開(kāi)采、氣象、水文、地質(zhì)地貌條件等多種因素所控制。對(duì)于潛水，山前傾斜平原主要受人為開(kāi)采及降水入滲的影響，黃河沖積平原則以蒸發(fā)、降水及人為開(kāi)采為主要影響因素。而承壓水主要受人工開(kāi)采影響。

參考文獻(xiàn)

[1]曹萬(wàn)金.地下水資源計(jì)算與評(píng)價(jià).水利電力出版社.1987.12.

[2]徐恒力.水資源開(kāi)發(fā)與保護(hù).地質(zhì)出版社.2001.8.

[3]劉尚仁.地下水資源與環(huán)境.中山大學(xué)出版社.1999.

[收稿日期]2016-02-28

[作者簡(jiǎn)介]趙軍(1982-)，男，安徽和縣人，工程師，主要從事水文地質(zhì)和工程地質(zhì)方面研究工作。

[中圖分類(lèi)號(hào)]P641

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)03-0240-02