(甘肅省水利廳石羊河流域管理局，甘肅 武威 733000)

1 地形地貌概況

石羊河流域內(nèi)地勢南高北低，自西南向東北傾斜，由南而北可分四個地形區(qū)，即為南部的祁連山地、中部的走廊平原、北部的北山山地和阿拉善高原。走廊平原又可劃分為灌溉綠洲區(qū)和戈壁沙漠區(qū)。南部祁連山山體海拔高程大多在2 000～5 000 m之間，4 000 m以上發(fā)育著現(xiàn)代冰川，最高峰冷龍嶺海拔高達5 254.5 m。北部有龍首山、北大山和雅布賴山，龍首山最高海拔3 616 m。南北兩山之間為走廊平原，海拔在1 500～2 200 m之間，地勢平坦，有灌溉綠洲與戈壁斷續(xù)分布。北部的阿拉善高原海拔1 500～2 200 m，雅布賴山主要為復(fù)合沙山，海拔多為1 200～1 500 m，雅布賴山東南為民勤綠洲和滕格里沙漠。

2 區(qū)域地質(zhì)

2.1 地層巖性

流域內(nèi)各時代地層均有出露，地層序列比較完整，有多種類型的沉積建造，前第四系主要分布在南部祁連山區(qū)以及北部的龍首山及北山一代；第四系主要分布于走廊平原區(qū)。

2.1.1 前第四系

祁連山、龍首山以及北山均有大面積分布，主要地層巖性有寒武系中下統(tǒng)(∈1-2)變質(zhì)砂巖，奧陶系下統(tǒng)車輪溝群上組(O1ch2)變質(zhì)砂巖、千枚巖夾石英巖，二迭系下統(tǒng)大黃溝群(P1dh)砂巖、砂礫巖，二迭系上統(tǒng)(P2yg)窯溝群砂巖、粗砂巖、礫巖，三迭系中下統(tǒng)(T1-2)砂巖夾頁巖、砂礫巖，三迭系上統(tǒng)延長群(T3yn)砂巖、頁巖，侏羅系中下統(tǒng)窯街群(J1-2yj)砂巖夾礫巖、頁巖，侏羅系上統(tǒng)享堂群(J3xn)砂巖夾礫巖，白堊系下統(tǒng)河口群(K1hk)頁巖、砂巖、砂巖夾泥巖。

2.1.2 第四系

第四系地層為本次研究的主要含水層，根據(jù)已有調(diào)查及鉆探資料，總結(jié)分析如下：

(1)第四系下更新統(tǒng)(Q1)

下更新統(tǒng)為一套冰水-河流-湖相堆積物，并經(jīng)歷過構(gòu)造變動，巖相變化大，巖性復(fù)雜，有自前山帶向盆地中心由粗變細的變化規(guī)律。山前南營一線，平均厚度約56.6 m。武威城區(qū)附近，厚度77～213 m。饅頭山北麓和潮水山南麓出露面積小，厚度小于12 m。昌寧盆地厚度大于200 m。潮水東盆地厚度大于70 m。民勤區(qū)下部的巖性為半固結(jié)-松散的河湖相砂、礫砂與泥巖互層。

(2)第四系中更新統(tǒng)(Q2)

在南部祁連山山前零星出露厚度約5～20 m的冰水-洪積礫石層，呈帽狀蓋于新近系丘陵頂部；河口地帶為礫卵石層，可見厚度5～8 m。

南部武威區(qū)為洪積物，自南而北由砂礫卵石層過度為砂礫卵石、砂、亞砂土多層結(jié)構(gòu)，厚度10～300 m。民勤區(qū)地層巖性表現(xiàn)為砂、礫砂、亞砂土及亞粘土互層的多層結(jié)構(gòu)。昌寧區(qū)地層巖性為砂礫石夾亞砂土，厚度30～50 m。潮水東區(qū)地層巖性以砂礫石、泥質(zhì)砂礫石和泥質(zhì)粉砂、亞粘土為主，厚度50～150 m。

(3)第四系上更新統(tǒng)(Q3)

流域低山丘陵分布有上更新統(tǒng)中期風(fēng)積馬蘭黃土，厚度一般2～10 m，疏松，具大孔隙，不顯層理，垂直節(jié)理裂隙發(fā)育。在走廊平原區(qū)大面積出露，巖性以礫卵石為主，表層有薄層亞砂土、亞粘土覆蓋。厚度受祁連山前隱伏斷層控制，斷層以南厚度一般10～30 m，斷層以北厚度大于100 m；昌寧區(qū)下部埋藏地層以砂礫卵石為主，厚度20～70 m。潮水東區(qū)下部埋藏地層為砂礫石、含礫中細砂和亞砂土、粉細砂，厚度11～51 m。

(4)第四系全新統(tǒng)(Q4)

全新統(tǒng)下組沖洪積物：廣泛分布于傾斜平原及河谷(溝)Ⅱ階地上，以土黃色亞砂土為主，結(jié)構(gòu)疏松，局部地段夾砂和小礫石透鏡體，厚度山前地帶可達10 m，一般為1～3 m。河(溝)谷級階地表層亞砂土之下的礫卵石層厚度小于5 m。

全新統(tǒng)上組沖洪積物：分布于流域內(nèi)大型河谷的河漫灘及Ⅰ級階地上，巖性為砂礫卵石和亞砂土，厚度小于10 m，分選性較好，次渾圓狀。

風(fēng)積物：分布于流域北部的廣大沙漠地帶，巖性主要為粉細砂，成份以長石為主，厚度達50 m。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

大地構(gòu)造上，石羊河流域?qū)倮銎钸B山褶皺系及中朝地臺阿拉善隆起帶。北部與天山興蒙造山帶相鄰，西北為塔里木地塊，東部為華北板塊。阿拉善隆起帶與河西走廊過渡帶之間以龍首山東段東大山、饅頭山及紅崖山南側(cè)隱伏斷裂為界。

昆侖祁連山褶皺系是在中國古地臺基礎(chǔ)上裂陷而成的，由北往南可分為四個二級構(gòu)造單元，即走廊過渡帶、北祁連優(yōu)地槽褶皺帶、祁連中間隆起帶和南祁連冒地槽褶皺帶。各構(gòu)造單元之間均發(fā)育NW、NNW、近EW向的深大斷裂。中生帶以來，流域在繼承、保留前中生代基本構(gòu)造格架基礎(chǔ)上，中新生代沿這些深大斷裂強烈差異的斷塊隆升運動塑造形成了南部祁連山強烈隆升帶、北部走廊山脈緩慢隆升帶和中部山間大幅度沉降帶，中下游沉降形成流域南部武威盆和北部民勤盆地。

金川區(qū)域構(gòu)造屬中朝地臺構(gòu)造單元阿拉善隆起帶，受東西向天山—陰山構(gòu)造帶、阿拉善弧形構(gòu)造帶和祁呂賀山字形構(gòu)造體系影響，構(gòu)成金川區(qū)錯綜復(fù)雜的構(gòu)造形態(tài)，它們普遍具有多期活動的特點，而祁呂系西翼和天山—陰山構(gòu)造帶至今仍在活動，尤以祁呂系構(gòu)造活動最為強烈，對近代山地的上升和下降起著控制作用，也推動昌寧盆地、潮水東盆地的形成。

對區(qū)域水文地質(zhì)條件具有重大控制作用的斷裂構(gòu)造主要為武威南部山前深大斷裂和北部紅崖山-阿拉古山大斷裂。前者走向南東-北西向，在祁連山前形成“斷層臺階”，使斷層兩側(cè)地下水位落差達百米；后者走向近東西向，斷層兩側(cè)地下水位落差10m左右，是形成武威盆地與民勤盆地的分界線。

3 區(qū)域水文地質(zhì)

根據(jù)地下水形成的自然條件、水理性質(zhì)及水理特征，流域內(nèi)地下水分為：基巖裂隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、松散巖類孔隙水三種類型。基巖裂隙水分布于中山、丘陵地帶，系具自由水面的潛水，其巖性主要為變質(zhì)火成巖、砂礫巖及花崗巖等巖石，裂隙潛水補給來源主要是大氣降水，區(qū)域內(nèi)補給條件差，泉水出露少，水量貧乏。地下水徑流模數(shù)小于1 L/s·km2，單泉流量0.01～0.5 L/s，無嚴格地補給、徑流排泄分區(qū)，動態(tài)變化與各季節(jié)降水量相關(guān)，泉水流量秋季大于春季。

碎屑巖類裂隙孔隙水賦存于石炭系—第三系組成的向斜或單斜構(gòu)造中，含水層為砂巖、含礫砂巖、砂礫巖等，隔水層為頁巖、粉砂巖和粉質(zhì)泥巖，為層間—承壓水，富水性很弱，降深為5 m時，單井涌水量小于10 m3/d，碎屑巖類裂隙孔隙水的補、徑、排條件基本與基巖裂隙水相同。

走廊平原區(qū)沉積了大厚度的第四系松散層，為地下水的賦存提供了良好的條件，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，流域內(nèi)平原區(qū)松散巖類孔隙水分布具有不連續(xù)性，含水層富水性差異較大。平原區(qū)松散巖類孔隙水為本次主要研究對象。

3.1 平原區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)

根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、地貌形成條件以及平原區(qū)松散巖類孔隙水狀況，進一步劃分為大靖盆地含水區(qū)、武威盆地含水區(qū)、永昌盆地含水區(qū)、民勤盆地含水區(qū)、昌寧盆地含水區(qū)和潮水東盆地含水區(qū)。通過勘測、調(diào)查分析，各盆地含水區(qū)地下水形成、分布、埋藏及其水力特征既有相似性，又存在各自的差異。

3.1.1 大靖盆地含水區(qū)

位于流域東部平原(大靖盆地)的沖洪積傾斜平原區(qū)，地貌上包括大靖盆地以及盆地北部沙漠區(qū)。含水區(qū)南側(cè)為祁連山區(qū)，西側(cè)受區(qū)域斷裂影響，西靖——土門一帶基地抬升，基巖面高于地下水位，儲水構(gòu)造不利于地下水的富集，使得該區(qū)第四系松散巖類孔隙水具有不連續(xù)性，地下水無研究和利用價值，因此將西靖-土門基地抬升帶劃分為透水不含水區(qū)。

3.1.2 武威盆地含水區(qū)

位于流域中部走廊平原區(qū)。行政區(qū)域包括涼州區(qū)全部、古浪縣西部以及永昌縣縣城以東地區(qū)。地貌上包括六河水系(古浪河、黃洋河、雜木河、金塔河、西營河、東大河)沖洪積平原區(qū)及涼州區(qū)東部沙漠區(qū)。含水區(qū)東側(cè)為西靖-土門透水不含水區(qū)，西南側(cè)為祁連山區(qū)，西側(cè)為龍首山和永昌南山，北側(cè)為民勤盆地。紅崖山-阿拉古山大斷裂為武威盆地與民勤盆地的分界線，紅崖山一代基地隆起，為透水不含水區(qū)。

3.1.3 永昌盆地含水區(qū)

位于流域西部，行政區(qū)域為永昌西西部地區(qū)，地貌上為祁連山與龍首山之間的山間盆地。含水區(qū)東側(cè)為武威盆地，通過斷裂帶與武威盆地分界，南側(cè)為永昌南山(祁連山)，西側(cè)為大馬營盆地，北側(cè)為龍首山。

3.1.4 民勤盆地含水區(qū)

位于流域東北部平原區(qū)，行政區(qū)域為民勤縣東部區(qū)域。地貌上包括武威盆地和盆地兩側(cè)沙漠區(qū)。含水區(qū)北側(cè)為北山延伸段，部分地段為透水不含水層，南側(cè)為武威盆地，西側(cè)為昌寧盆地。紅崖山-小井子一線為民勤盆地和昌寧盆地的地下水分水嶺。

3.1.5 昌寧盆地含水區(qū)

位于流域西中西部平原區(qū)，行政區(qū)域為民勤縣西南部和金川區(qū)中南部地區(qū)。地貌上包括昌寧盆地全部。含水區(qū)東側(cè)為民勤盆地，西側(cè)、南側(cè)為龍首山，北側(cè)為潮水東盆地。

3.1.6 潮水東盆地含水區(qū)

位于流域西北部平原區(qū)，行政區(qū)域為民勤縣西部和金川區(qū)北部地區(qū)。地貌上包括潮水東盆地全部。含水區(qū)東側(cè)為民勤盆地，南側(cè)為龍首山和昌寧盆地，北側(cè)為北山。潮水東盆地和昌寧盆地以鹽井子-鎖鎖井一帶為地下水分水嶺。

3.2 含水巖組及補、經(jīng)、排特征

3.2.1 大靖盆地

地下水類型為松散巖類孔隙潛水，賦存于第四系中、上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)沖洪積、洪積砂礫卵石、碎石層、細砂中，由南向北地下水位埋深由深變淺(30～100 m)。地下水補給來源為基巖山區(qū)側(cè)向徑流補給、降雨、河道、渠系、灌溉入滲補給等，地下水自西南向北東徑流，側(cè)向徑流與灌溉開采為北區(qū)主要的排泄方式。

3.2.2 武威盆地

地下水含水層主要為上更新統(tǒng)砂礫石，其分布和埋藏規(guī)律受新構(gòu)造運動控制，因山前第四系隱伏斷層的切割，斷層以南基底翹起，潛水埋藏淺；以北含水層急劇變厚，可分為斷層臺階帶潛水和平原區(qū)潛水-承壓水。

地下水補、經(jīng)、排條件與大靖盆地相似，側(cè)向徑流補給除基巖山區(qū)外，東部沙漠區(qū)對平原區(qū)也有一定的補給。地下水最終匯聚到民勤蔡旗附近，以側(cè)向徑流的方式流入民勤縣境內(nèi)，另外，蒸發(fā)和灌溉開采也是本區(qū)地下水主要的排泄方式之一。

3.2.3 永昌盆地

地下水主要接受西大河滲漏補給及兩側(cè)山區(qū)測下給補給，地下水流向自西向東，一部分在永昌縣附近通過斷裂段補給武威盆地，另一部分徑流金川峽最終進入永昌盆地，地下水開采灌溉和側(cè)向流出是本區(qū)主要排泄方式。

3.2.4 民勤盆地

含水層巖性為砂、礫砂、亞砂土及亞粘土互層的多層結(jié)構(gòu)，地層顆粒較細。地下水接受南部武威盆地側(cè)向徑流補給、北部山區(qū)側(cè)向補給，流向由南北向盆地中部匯聚，蒸發(fā)和人工開采是本區(qū)最主要的排泄方式。

3.2.5 昌寧盆地

昌寧盆地地處石羊河流域下游西部，屬西大河尾閭區(qū)。盆地南、北、西三面環(huán)山(龍首山脈)，東與民勤盆地銜接。盆地內(nèi)第四系松散層厚度80～300 m，自西向東漸薄。巖性除西部金昌市—下四分一帶為砂礫卵石、砂礫石外，其余廣大地區(qū)均為礫砂、砂與粘土互層。

地下水接受山區(qū)側(cè)向補給，河道入滲補給，徑流條件與民勤盆地相似，由四周向盆地中部匯集，蒸發(fā)和人工開采是本區(qū)最主要的排泄方式。

3.2.6 潮水東盆地

潮水東盆地地處石羊河流域下游西北，西、北、南三面為北山低山丘陵，東部與民勤盆地銜接。第四系松散層厚度80～400 m。含水層厚度50～200 m，自西向東、自南而北漸薄，西南部的南板洼灘一帶大于200 m，盆地東北緣含水層厚度不足50 m。地下水補、經(jīng)、排條件與昌寧盆地大致相似。由四周向盆地中部匯集，蒸發(fā)和人工開采是最主要的排泄方式。

4 結(jié)語

流域地下水劃分為大靖地下水盆地、武威地下水盆地、永昌地下水盆地、民勤地下水盆地、昌寧地下水盆地和潮水東地下水盆地，經(jīng)流域地下切面計算和抽水試驗驗證，區(qū)內(nèi)地下水降水入滲補給量為0.937億 m3/a，側(cè)向徑流補給量為0.086億 m3/a，合計地下水天然補給量為1.023億 m3/a。同清華大學(xué)石羊河流域地下水網(wǎng)格模型分析和計算機運算，地下水資源量為0.99億 m3/a。相對誤差為0.033億 m3/a，絕對誤差3.23%，分析較為準確，地下水盆地分區(qū)合理。