巴瑞壽，袁有靖，楊紹康，肖善虎

(1.青海省環(huán)境地質勘查局，西寧 810007；2.青海省環(huán)境地質重點實驗室，西寧 810007；3.青海九〇六工程勘察設計院，西寧 810007)

地下水資源為新時代區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展、工程規(guī)劃建設的基本保障，其作用在黃河流域青海段內(nèi)顯得尤為重要[1-6]。昂思多溝屬黃河上游左岸一級支流，流域內(nèi)有昂思多鎮(zhèn)、群科鎮(zhèn)等重點城鎮(zhèn)，其行政區(qū)劃隸屬于青海省海東市化隆縣；近年來成寧鐵路、牙同高速及新型村鎮(zhèn)等工程建設日益強烈，對地下水資源的需求極為迫切；受地形地貌、地質條件的限制，區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)供水主要依靠基巖山區(qū)的人飲工程(引泉、截流)，但流域內(nèi)村鎮(zhèn)密集、用水量大，常出現(xiàn)斷流、干枯等情況，村鎮(zhèn)生活用水得不到保障，嚴重制約著當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展和居民生活水平提高[7,8]。本文通過水文地質工作，查明了昂思多溝地下水的分布、賦存及補徑排等條件，圈定了地下水富集地段，評價了地下水天然資源量、水質和開采潛力，為重點城鎮(zhèn)、新型村鎮(zhèn)及重點工程的應急、后備水源建設提供水文地質依據(jù)，意義重大。

1 研究區(qū)概況

圖1 昂思多溝三維地勢圖Fig.1 The chorography of the Angsiduo Ditch

研究區(qū)深居內(nèi)陸，遠隔海洋，屬典型的半干旱大陸型氣候，具春季干旱多風、夏季多雨涼爽、秋季多雨潮濕、冬季寒冷漫長、降水集中等特點，多年平均降水量458.6 mm，年平均氣溫2.9 ℃。

2 水文地質條件

昂思多溝屬黃河上游左岸一級支流，主河道長約25.0 km，縱坡降41.2‰，其上游河谷較寬，達1～1.3 km，地形平緩開闊，侵蝕作用較弱；中游河谷逐漸變窄，僅300～600 m，河流下切侵蝕嚴重，局部可見新近系紅層出露；下游切割黃河階地，河谷寬100～300 m，河流下切強烈(圖2)。

2.1 水量豐富(單井涌水量>1 000 m3/d)

分布于昂思多溝上游(白土莊-尖巴昂)河谷內(nèi)，該地段為多條支溝交匯區(qū)域，匯水面積大，補給條件好，含水層厚度大，透水性強，富水性好，單井換算涌水量均大于1 000 m3/d。據(jù)水文地質鉆孔揭露，該地段含水層厚約30 m，水位埋深6.41 m，實際涌水量3295.10 m3/d，換算涌水量6 502.04 m3/d，礦化度0.415 g/L，水化學類型為HCO3-Ca·Mg型(圖3)。

圖2 昂思多溝水文地質圖Fig.2 Hydrogeological map of the Angsiduo Ditch

2.2 水量中等(單井涌水量100～1 000 m3/d)

分布于昂思多溝中游河谷內(nèi)，地下水補給條件較好，含水層厚度較大，其富水性較好，鉆孔單井換算涌水量100～1 000 m3/d之間。據(jù)水文地質鉆孔揭露，該地段含水層厚度約20 m，水位埋深4.58～6.18 m，實際涌水量507.79～578.56 m3/d，換算涌水量821.13～844.93 m3/d，礦化度0.349～0.451 g/L，水化學類型為SO4·HCO3-Na·Ca型。

2.3 水量貧乏(單井涌水量<100 m3/d)

分布于昂思多溝支溝河谷、河谷后緣及山前地帶，該地段泥質含量較高，滲透性差，主要接受大氣降水及渠系灌溉滲漏補給。因沉積環(huán)境的影響，含水層厚度不一，換算涌水量均小于100 m3/d。

3 地下水資源評價

3.1 地下水資源量評價

3.1.1 方法選擇

昂思多溝上游(白土莊-尖巴昂)為地表水匯集區(qū)，流域范圍廣，山前溝谷發(fā)育，第四系厚度大，地表水全部入滲補給地下水；尖巴昂以南河床基底逐步抬升，河谷變窄，過水斷面變小，地下水泄出補給地表水，于中游關沙村可見泥巖出露；文卜具村以南，進入黃河河谷，第四系厚度變大，過水斷面變大，地表水入滲補給地下水(圖4)。

綜上可見，上游尖巴昂村附近為地表水與地下水的轉換斷面。因此，昂思多溝地下水資源量可利用排泄量總和法計算，即河谷斷面徑流量與地下水排泄量的總和為天然資源量。利用地下水轉換斷面計算昂思多溝的斷面徑流量，采用斷面處枯水期測流資料計算河流排泄量。

斷面徑流量計算公式[11,12]：

Q=KIF

(1)

圖4 昂思多溝縱剖面圖Fig.4 The profile of the Angsiduo Ditch

式中：Q為斷面徑流量，m3/d；K為滲透系數(shù)，m/d；I為地下水水力坡度，‰；F為過水斷面面積，m2。

3.1.2 參數(shù)確定

(1)水力坡度(I)。據(jù)鉆孔及民井的水位標高，采用平距法求得。計算公式：

(2)

式中：I為水力坡度，‰；H為水位高差，m；L為水平距離，m。

(2)滲透系數(shù)(K)。根據(jù)抽水試驗結果采用穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流及水位恢復法3種理論方法求得。

(3)影響半徑(R)。計算公式：

(3)

式中:R為影響半徑，m；Sw為抽水井內(nèi)水位降深，m；K為滲透系數(shù)，m；H為含水層的厚度，m。

3.1.3 計算結果

根據(jù)上述方法及計算參數(shù)，計算得昂思多溝地下水天然資源量為41 874.02 m3/d；其中，斷面徑流量30 123.62 m3/d，河流排泄量11 750.4 m3/d(表1)。

表1 排泄量總和法計算表Tab.1 Calculation table of total excretion

3.2 水質評價

昂思多溝谷潛水的水質主要受制于拉脊山山區(qū)及群科爾盆地丘陵區(qū)地下水的化學成分；因補給、排泄、徑流條件及與高鹽量紅層的聯(lián)系程度不同，溝谷內(nèi)不同地段潛水的水化學特征存在較大差異。

昂思多溝上游地下水主要接受大氣降雨及基巖裂隙水補給，匯水面積廣，有較通暢的徑流條件，地下水總硬度140.11～170.14 mg/L，礦化度0.176～0.190 g/L，Sr含量0.62～0.67 mg/L，水化學類型HCO3-Ca型，水質好；隨著丘陵區(qū)地下水補給的增加，及對基底及邊界紅層鹽分的溶濾，中游地下水總硬度260.21～335.27 mg/L，礦化度0.415～0.451 g/L，水化學類型HCO3-Ca·Mg型；下游地下水補徑排條件變差，地下水總硬度462.87～625.50 mg/L，礦化度0.677～0.814 g/L，水化學類型HCO3·SO4-Mg·Na·Ca型。昂思多溝潛水piper三線圖顯示，上游潛水位于“1區(qū)”，向中下游逐漸向“4區(qū)”過渡，表明自上游向下游徑流過程中，堿土金屬、弱酸根離子減少，而堿金屬、強酸根離子逐漸增加，地下水礦化程度升高，水質逐漸變差(圖5)。

圖5 昂思多溝潛水piper三線圖Fig.5 piper trilinear nomograph of the Angsiduo Ditch

4 開采潛力分析

通過前期地質工作，圈定昂思多溝上游(白土莊-尖巴昂)為地下水富集地段，質優(yōu)量豐，且Sr含量達0.62～0.67 mg/L，屬富鍶型天然礦泉水，為優(yōu)質水源。經(jīng)實地調(diào)查，該地段宜開采河谷寬度約200～350 m，場地有硬化路與外接相通，上游無污染源，適宜集中開采地下水的方式進行開采。

采用平均布井法計算可開采資源量，計算公式如下：

Q=Q單NT

(4)

(5)

式中：Q為可開采資源量，m3/d；Q單為平均單井出水量，m3/d；N為布井數(shù)；F為宜開采面積，m2；T為開采時間，d；R為平均影響半徑，m。

受河谷地形條件的影響，該區(qū)域內(nèi)開采井沿河谷線狀布置為宜，可布置開采井4眼，井間距約200 m。可開采資源量13 180.40 m3/d，占斷面徑流量的43.8%，水質水量均有保證。

5 結 論

(1)經(jīng)地質調(diào)查、水文地質鉆探及抽水試驗等工作，圈定昂思多溝上游(白土莊-尖巴昂)為富水地段，含水層厚約30 m，實際涌水量3 295.10 m3/d，換算涌水量6 502.04 m3/d，地下水資源豐富。

(2)昂思多溝尖巴昂附近為地下水與地表水的轉換斷面，采用排泄量總和法計算，昂思多溝地下水天然資源量為41 874.02 m3/d。

(3)昂思多溝地下水自上游向下游徑流過程中，水中堿土金屬、弱酸根離子含量減少，而堿金屬、強酸根離子逐漸增加，呈現(xiàn)出礦化度升高、水質變差的趨勢；昂思多溝上游地下水中Sr含量達0.62～0.67 mg/L，屬富鍶型天然礦泉水，為優(yōu)質水源。

(4)采用平均布井法計算，昂思多溝上游地下水可開采資源量13 180.40 m3/d，質優(yōu)量豐，可作為區(qū)內(nèi)重點城鎮(zhèn)、新型村鎮(zhèn)及重點工程的后備、應急優(yōu)質水源。

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