大同县孔隙地下水富集规律研究

张 飞，宁显林，臧红飞

(太原理工大学 水利科学与工程学院，山西 太原 030024)

大同县孔隙地下水富集规律研究

张 飞，宁显林，臧红飞

(太原理工大学 水利科学与工程学院，山西 太原 030024)

为了更合理的开发和保护大同县的地下水资源，在综合研究大同县地质环境条件及地下水勘察资料的基础上，分析了大同县孔隙地下水富集规律及其影响因素，并对大同县孔隙地下水进行了富水性分区。本研究对大同县地下水资源的可持续利用具有重要意义。

孔隙地下水;富集规律;单位涌水量;大同县

水资源短缺是制约大同县国民经济快速发展的主要瓶颈之一。伴随着社会经济的快速发展，大同县地下水开采量逐年递增，其中以党留庄水源地和二三十里铺水源地地下水开采规模最大，并且已引发了一定的地质环境问题。全面深入的研究大同县地下水运移及富集规律，对合理开采地下水，满足社会经济发展有着重要意义。

国内外对孔隙地下水富集规律已经做了大量研究，而孔隙水作为大同县主要的地下水赋水类型，还未对其进行相关研究，马有卿等从水文地质环境及地下水供水的角度对大同县地下水进行了水文地质分区，并对供水前景做出了规划预测，但并未分析大同县地下水的运移、富集规律。本文在借鉴前人研究成果的基础上，结合大同县的地质环境条件，以抽水井的实验数据为依据，分析了本区孔隙地下水的运移及富集规律。研究成果可为大同县孔隙地下水的开发利用提供参考依据。

1 区域概况

大同县地处塞外高原，属干旱大陆性季风气候。1956～2000年系列多年平均降水量 391.5 mm，最大降雨量 656.4 mm(1964年)，最小降雨量232.6 mm(1965年)。年均蒸发量为1 909 mm，最大蒸发量为 2 367.5 mm(1972年)，最小蒸发量为1 539 mm(1964年)，蒸发主要集中在4－8月份。

大同县水系较为发育，多呈树枝状。境内河流主要有桑干河、御河、坊城河。桑干河属海河流域永定河水系，御河、坊城河属海河流域桑干河水系。

2 孔隙水含水岩组的划分

大同县盆地内堆积了新生界巨厚的松散物，为孔隙水赋存提供了良好的场所。受地质、古地理环境等因素的影响，孔隙水的分布规律具有一定的差异性。依据含水介质的岩性特征，地下水类型及赋存条件，将本区松散岩类孔隙水含水岩组划分如下:

2.1 火山丘陵孔隙裂隙水

主要为玄武岩裂隙水，分布于金山、阁老山、昊天寺、大同—阳原公路北侧及桑干河北岸的东、西沙窝一带。相对富水区主要分布于贺店，艾家洼、大北庄一带。含水岩组主要由中、上更新统火山弹、火山砂、砂及粉细砂、粗中砂组成，厚10～22 m，地下水位埋深 24 m，单位涌水量 1.30 ～1.61 L/s·m。

2.2 倾斜平原孔隙水

分布于北部采凉山前，南部马头山和东部丰稔山前，含水层埋深、厚度、岩性、富水性及水位埋深在不同地段差异较大。洪积扇裙主要分布于南山前小王 －东后子口一带，该区面积约119 km2，含水岩层为砾石、卵石、粗中砂，厚 7～54 m，地下水位埋深 30 m，单位涌水量 1.5～2.1 L/s·m。西骆驼坊至任家小村一带，地表岩性多为上更新统冲洪积物。含水岩性为粉砂、粗砂、中砂，厚 8～11 m，单位涌水量 7.8 L/s·m。二十里铺、周士庄、下榆涧、聚乐堡及桑干河南岸郭家庄、施家会一带，地表岩性为上更新统亚砂土、砂砾石。含水层岩性为中粗砂、砂含砾石，厚10～69 m，单位涌水量1.1～2.38 L/s·m。水化学类型为 HCO3－Ca·Mg型及 HCO3－Na·Mg型，矿化度 0.3 ～0.46 g/L，pH 值 7.7 ～8.5。

2.3 冲湖积平原孔隙水

分布于县境中部及桑干河、御河河谷地带，富水区主要分布于倍加造以西一带及古河道分布区，含水层岩性为粗砂、中砂、细砂，厚55～68 m，地下水位埋深1.3～7 m，单位涌水量为5.0～8.8 L/s·m。地下水水化学类型为 HCO3－Ca·Mg型，HCO3－Na·Mg型。矿化度 0.45 ～0.98 g/L，pH 值 7.8 ～8.2。

本次提升面积为4 021 m2。该节点也是居民活动的重要节点之一，在节点处设计硬质铺装、景观亭和树池坐凳等，供居民休息活动。在植物配置上，为居民营造林下空间，提供在夏季遮阴纳凉的空间场所，且植物季相变化明显，四季景色各异。图5为城府南街与唐和路节点效果图。

3 孔隙水富集规律

3.1 孔隙水富集规律

受含水岩组岩性、水动力条件等综合因素的影响，大同县孔隙地下水运移及富集在区域上存在明显的差异性，孔隙水运移及富集规律归纳如下:

(1)孔隙地下水径流总体受到地形地貌的控制，其径流方向由山区向平原，自河流上游向下游流动，河床为地下水的强径流区，地下水总的运动方向是自南、北向桑干河径流，最后通过桑干河河谷向阳原盆地运动。在党留庄水源地、二三十里铺水源地等个别地区，由于开采量较大，形成了较大的地下水降落漏斗，地下水流向随之发生了变化。

(2)孔隙水的运移方式受补给机制及地形地貌的制约，运移方式主要表现为垂直入渗、水平面状径流。

(3)地下水的富集规律与地下水的运移规律相对应，即由含水岩组及地势构造等控制，含水岩组是孔隙地下水富集最基本条件，根据孔隙水含水系统特征及其径流规律等，冲湖积平原区为地下水汇集区，区域内古河道交错分布，含水层多为中粗砂，富水性强。倾斜平原区内部分有古河道分布地区，地下水储存空间好，地下径流强烈，富水性强。

3.2 影响孔隙水富集的主要因素

特定沉积环境中形成的成因类型不同的松散沉积物，受到不同的水动力条件控制，从而呈现岩性与地貌有规律的变化，决定着赋存于其中地下水的特征。其中孔隙水含水岩组沉积物成因及变化是地形和水流状态作用的结果。

3.2.1 地形地貌

大同县整体地势为南北高，中间低。地势的起伏走向，大致呈西东展布，南北排列，北东高于南西。地形变化为渐变形式，所以孔隙含水层也是连续渐变的，具体由倾斜平原区砂砾石、粗砂转变为平原区的中粗砂、细沙。沉积厚度也由薄向厚呈渐变式转化。颗粒较粗，沉积厚度较大的沉积物为地下水的富集提供了很好的储水空间。

3.2.2 河流水系及古河道

大同县河流水系发育，河道中沉积有颗粒较粗的砂，岩性粗，渗透性好，利于接受地表水和降雨的入渗补给，雨季河道中汇集的大量降水入渗补给地下水，加之河谷区地下水埋藏深度大，蒸发微弱，以溶滤作用为主，往往形成水质较好的富水区域。

大同县境内倾斜平原区与冲湖积平原区内分布有大量的条带状古河道，古河道岩性主要以砾石、砂为主，透水性好，古河道河床以外则淤积粘性土，构成很好的相对隔水边界;古河道以接受降雨补给和粘土层侧向越流补给，富水性强。

3.2.3 孔隙含水岩组特征

根据大同县水文地质分区结果，大同县孔隙地下水可分为三个部分，即火山丘陵区孔隙水、倾斜平原孔隙水、冲湖积平原孔隙水。火山丘陵区孔隙水主要含水岩组由中、上更新统火山弹、火山砂、砂及粉细砂、粗中砂组成;平原区孔隙含水岩组则根据分布位置的不同而有所差异，靠近山前的含水岩组以砾石、卵石、粗中砂为主，随着地形变缓，颗粒逐渐变细，含水岩性变为以粉砂、粗砂、中砂为主。

3.2.4 地下水补给与排泄条件

大同县孔隙地下水系统主要的补给来源为大气降水，补给方式主要是面状入渗和河谷地带短程水系的集中入渗补给。在面状补给区，降水以垂直下渗为主;在河谷地带，地表水集中入渗补给。另外，基岩山区裂隙水侧向补给、灌溉入渗等也是孔隙地下水补给来源。

地下水的主要排泄方式有潜水蒸发、泉水排泄、人工开采及地下侧向径流排泄等。以蒸发方式排泄地下水在整个县域内普遍存在，尤以地下水位埋藏较浅的各河谷更为明显。河谷是地下水排泄场所，各河地表径流除短时间洪水外，皆由地下水补给形成。侧向径流排泄主要是桑干河两岸松散堆积物以地下水径流向阳原盆地排泄。

3.3 孔隙水富水性分区

根据控制孔隙水的运移、富集规律的构造特征和单井出水量等，按照统一口径、统一为单位降深，将岩溶水的富水性划分为:大于5 L/s，1～5 L/s和小于1 L/s三个等级。

3.3.1 单井涌水量大于5 L/s

主要分布于冲积平原区樊庄、蔡庄、解庄、独树、营坊沟一带，地表岩性为上更新统冲积堆积亚砂土，含水层岩性为粗砂、中砂、粉细砂，厚 5.5 ～68 m，涌水量 5.5 ～8.0 L/s，以及倾斜平原孔隙水区西骆驼坊至任家小村一带，地表岩性多为上更新统冲洪积物。含水岩性为粉砂、粗砂、中砂，厚8～11 m，单位涌水量 7.8 L/s。

3.3.2 单井涌水量1～5 L/s

分布于冲湖积平原桑干河北侧的利仁皂、邢庄、党留庄、马连庄、官堡、陈庄、郭家庄至旧桥一带。地表岩性为亚砂土、亚粘土，含水层岩性为粗中细粉砂，厚3.5～78 m，单位涌水量 1.65～2.9 L/s。倾斜平原区二十里铺、周士庄、下榆涧、聚乐堡及桑干河南岸郭家庄、施家会一带，地表岩性为上更新统亚砂土、砂砾石。含水层岩性为中粗砂、砂含砾石，厚10～69 m，单位涌水量 1.1～2.38 L/s。倾斜平原洪积扇分布区南山前小王—东后子口一带，地表岩性为全新统砂卵石、砾石，含水层为砾石、卵石、粗中砂，厚7～54 m。单位涌水量1.5～2.1 L/s。火山丘陵孔隙水区贺店、艾家洼、大北庄一带，含水岩组由火山弹、火山砂、砂及粉细砂、粗中砂组成，厚 10 ～20 m，单位涌水量 1.30 ～1.61 L/s。

3.3.3 单井涌水量小于1 L/s

主要分布火山丘陵孔隙水区瓜园—养老洼及沿桑干河北岸南水地、于家寨、鱼儿涧一带，含水层均以层状或似层状玄武岩。裂隙发育及粗、中、粉细砂，厚65.3 m，单位涌水量0.8 L/s。以及冲积平原常家堡、千千村、西紫峰、东水地一带。地表岩性为亚砂土、亚粘土，含水层岩性为粉细砂，厚8～40 m，单位涌水量 0.4 ～0.6 L/s。

4 结论

(1)大同县地下孔隙水富水性强的地区主要集中分布在倾斜平原区与冲湖积平原区古河道发育、含水层以砾石、粗砂为主的地区。其他地区地下水富水性较弱。

(2)影响地下水富集的只要因素有地形地貌条件、河流水系及古河道、孔隙含水岩组特征及地下水补给与排泄条件等。

(3)根据大同县孔隙地下水富水性划分结果及其开采现状，建议大同县以引黄水作为地下水替代水源，对地下水实施逐步的关井压采措施，以保护涵养地下水源。地下水可作为特殊干旱年大同市、大同县的后备水源。

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Study on Enrichment Regulation of Groundwater in the Datong County

ZHANG Fei，NING Xian－lin，ZANG Hong－fei
(College of Water Conservancy Science and Engineering，TaiYuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi)

In order to more reasonable exploitation and protection of groundwater resources in the Datong county，the article is based on geological environmental conditions and groundwater exploration material，analyses the enrichment regulaton and influencing factor of Groundwater，then divides water abundance of groundwater into partition. The study has important significance on the sustainable utilization of groundwater resources in the Datong county.

Pore groundwater;enrichment regulation;units－inflow and the Datong county

TV211.1+2

A

1004－1184(2012)01－0036－02

2011－09－26

张飞(1985－)，男，山西汾阳人，在读硕士研究生，主攻方向:水文学与水资源(水文地质方向)。