内蒙古包头市昆都仑河以西地区水文地质特征分析

赵　军，耿东江

(包钢勘察测绘研究院，内蒙古 包头 014010)

内蒙古包头市昆都仑河以西地区水文地质特征分析

赵军，耿东江

(包钢勘察测绘研究院，内蒙古 包头 014010)

[摘要]为了对内蒙古包头市昆都仑河以西地区水文地质特征有一个清晰明确的认识，通过水文地质勘察，按赋存条件、含水层介质及水力学性质将区内地下水分为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类。对区内含水层富水性特征，地下水补径排特征，地下水动态特征进行分析，得出了区内潜水含水层及承压水含水层水文地质特征。

[关键词]潜水；承压水；含水层；水文地质特征

包头市是我国较大的新型工业城市，稀土资源蕴藏丰富，近年来稀土资源的开发力度以及相关工业的建设规模有了很大的发展。位于该市的昆都仑河以西地区是我国重要钢铁生产基地，亦是我国稀土工业的发端和科研、生产基地。近年来，国家和地方政府对工矿企业建设及运行中可能引发的地下水环境改变及其影响给予了高度重视，为做好建设项目的地下水环境影响评价工作，需要开展建设项目区专项水文地质勘察工作，对项目区的水文地质特征有明确的认识。

1含水层与富水性特征分析

区内第四系孔隙水按其埋藏条件分为潜水含水层和承压水含水层。不同地带、不同类型的含水层的特征和富水性各不相同。

1.1潜水含水层

潜水含水层分布于乌拉山以南的广大地区，主要由山前冲洪积扇砂砾石层及黄河冲积砂层等组成。

1.1.1山前冲洪积砂砾石含水层

分布在乌拉山山前倾斜平原的广大地区，冲洪积扇由扇顶向扇缘、由轴部向两翼，含水层厚度逐渐变薄，颗粒变细，水量变小，水质变差。含水层主要由上更新统～全新统砂砾石、卵砾石及中粗砂组成，由北向南含水层岩性由粗变细；含水层厚度北部、中部厚，一般厚10～30 m，南部及扇形地两翼薄，一般厚5～10 m；水位埋深由北部的20～40 m，向南逐渐变浅为1～3 m；富水性北部、中部好，单井涌水量多大于2 500 m3/d(8″口径和统一降深5 m，下同)，南部及扇缘富水性中等或较差，一般为500～1 500 m3/d，局部小于500 m3/d。地下水化学类型北部以HCO3--Ca型、HCO3--CaMg型为主，溶解性总固体小于500 mg/L；南部以HCO3Cl--CaMg、HCO3Cl--NaMg型为主，溶解性总固体1 000～3 000 mg/L。

1.1.2黄河冲积砂含水层

主要分布于山前倾斜平原以南的黄河冲积平原，由扇前沟谷冲积砂砾石含水层与黄河冲积砂含水层组成。

扇前沟谷冲积砂砾石含水层：在地貌上呈现平缓的小冲洪积扇特征，含水层岩性以砂砾石为主，向南岩性变细，以中细砂、细砂为主，含水层厚度为20～40 m，水位埋深由10～20 m向南变为3～5 m，单井涌水量一般大于1 500 m3/d，溶解性总固体小于1 000 mg/L。

黄河冲积砂含水层：呈带状沿黄河东西向展布，含水层颗粒较细，以粉细砂、粉砂为主。含水层厚度0～25 m，水位埋深东部3～5 m、西段全巴兔一带1～3 m，单井涌水量西段小于500 m3/d、东段500～1 500 m3/d。含水层总体水质较差，靠近黄河沿岸一带以HCO3--CaMg型为主，远离黄河沿岸地区以HCO3Cl--NaMg型为主，溶解性总固体为1 000～2 000 mg/L，个别达3 000 mg/L。

1.2承压含水层

承压含水层主要分布于哈德门扇、昆都仑扇以及黄河平原西段的全巴兔一带，由北、北东部向南、南西部，岩性由砂砾卵石渐变为细砂、细粉砂，含水层厚度由40～60 m渐变为10～20 m或更薄，含水层顶板埋深由30～50 m逐渐增加到90～110 m或更深。

承压水头埋深由北部大于60 m向南渐变为小于10 m；单井涌水量由扇形地中上部的1 000～2 500 m3/d，向西部全巴兔一带变为小于500 m3/d；溶解性总固体小于1 000 mg/L，水化学类型以HCO3--CaMg型为主，水质良好，是城镇居民生活及工农业生产的主要供水含水层。

2地下水补给、径流与排泄特征分析

2.1潜水补径排特征分析

潜水含水层广布全区，由山前倾斜平原潜水和黄河冲积平原潜水组成。潜水含水层底板高程及其坡度，在某种程度上对潜水流向有一定的控制作用。

2.1.1山前倾斜平原潜水

山前倾斜平原区的包气带颗粒较粗，潜水易于接受补给，其主要补给来源有：(1)北部乌拉山区基岩裂隙水的侧向径流补给；(2)河沟水径流过程中的入渗补给；(3)大气降水入渗补给；(4)农田灌溉水水渗入补给。

山前倾斜平原含水层颗粒粗，径流条件好，含水层渗透系数10～50 m/d，最大可达100 m/d；潜水总体由北、北东向南、南西流动，水力坡度一般为2‰～6‰，局部较大可达8‰。

山前倾斜平原潜水的主要排泄方式有：(1)向黄河冲积平原区的侧向径流排泄；(2)作为工农业和生活用水的人工开采；(3)潜水浅埋区的蒸发、蒸腾；(4)越流补给承压水。

2.1.2黄河冲积平原潜水

黄河冲积平原潜水含水层颗粒较细、埋深较浅，主要补给来源：(1)北部冲洪积扇地下水侧向径流补给；(2)黄灌区及井灌区的灌溉水入渗补给；(3)降水入渗补给。

由于该区地势平坦，径流条件较差，潜水总体流向由北向南，水力坡度小于2.5‰。

黄河冲积平原的主要排泄方式有：(1)农灌用水的人工开采；(2)潜水蒸发、蒸腾排泄。

2.2承压水补径排特征分析

承压水主要分布于冲洪积扇的中下段和黄河沿岸的冲积平原，其主要补给是北部山区基岩裂隙水的侧向径流补给。区内的承压水是主要的供水水源之一，人工开采是其主要的排泄途径。随着开采量的加大，形成了区域性的降落漏斗，地下水流向总体趋势由四周向漏斗中心流动，径流条件较好，水力坡度为3‰左右。

3地下水动态特征分析

地下水水位动态变化主要受人为开采、气象、水文、地质地貌条件等多种因素所控制，不同地下水类型、不同地段其主要影响因素亦不同。对于潜水，山前倾斜平原主要受人为开采及降水入渗的影响，黄河冲积平原则以蒸发、降水及人为开采为主要影响因素。而承压水主要受人工开采影响。

3.1潜水水位动态特征

3.1.1山前倾斜平原区

山前倾斜平原区分布有较多的工农业生产及居民生活用水的水源井，潜水动态类型主要为径流开采型。根据包头市地下水位动态监测资料，山前倾斜平原从50年代开始到80年代末，由于区内长期超量开采地下水，潜水水位呈阶梯式下降且降幅较大，从1958年开始到1989年，累计下降达10～20 m，潜水水位变化大致可分四个阶段(图1)：第一阶段为1958-1961年，平均下降速率0.4 m/a，该阶段水位峰值出现于大量降水之后的1～3个月，气象因素及小规模开采是水位动态变化的主要影响因素；第二阶段为1963-1973年，该阶段水位呈大幅度直线下降，平均下降速率1.1 m/a。高水位出现于8-10月份，峰值较小，水位下降时间延长，因山前倾斜平原区一些大中型企业对地下水开采的影响，水位动态基本上受人为开采的控制；第三阶段为1974-1979年，地下水位趋于平稳且略有回升；第四阶段为1980-1989年，平均降速为0.8 m/a，水位峰、谷值较小，水位动态主要受人为开采的控制，区域水位普遍下降，有些地区的潜水含水层基本疏干。自1990年之后，该区的地下水保持基本稳定，特别是2000年以后，山前倾斜平原的大部分地区潜水位呈上升趋势；据2000-2005年《包头市地下水环境监测综合报告》，五年内潜水位上升幅度为0.54～1.9 m，最大上升地段为昆都仑扇的中部，上升变幅值为1.96 m。潜水水位多年下降—回升的变化主因：前期是因为潜水含水层的持续超强开采，导致潜水水位大幅度下降；后期是因为原采水设备几乎全部掉泵继而停止使用，转为利用黄河水源，而引起潜水水位的全面回升。

3.1.2黄河冲积平原

黄河冲积平原区潜水水位动态主要受人为开采、降水和灌溉入渗的影响，水位动态类型主要为渗入开采型。据2000-2005年《包头市地下水环境监测综合报告》，黄河冲积平原潜水动态特征表现为：西南部以上升为主，上升幅度为0.56～1.57 m；中、东部以下降为主，降幅-0.54～1.54 m，最大下降值为-1.61 m。近年来潜水位动态年际间较为稳定，年内呈现周期性变化规律(图2)

图1　山前倾斜平原昆都仑河附近潜水位动态曲线图

图2　黄河冲积平原潜水位动态曲线图

3.2承压水水位动态特征

承压水水位动态主要受开采量制约，动态类型主要为径流开采型。承压水的人为开采始于70年代之后，因潜水开采量不能完全满足工农业及生活用水时，人们开始加大井深开采下部的承压水。从动态曲线(图3)可看出大体分为三个阶段：第一段1957-1970年的动态曲线基本为稳中有降，因这段时间潜水为主要的供水水源；第二段1971-1990年的动态曲线呈直线下降，平均降速为1.35m/a，因这段时间很多潜水井吊泵，承压水的开采力度加大，造成承压水水位呈大幅度下降；第三段为九十年代以后至2005年，虽然区内承压水仍呈下降的趋势，但降幅明显减小，平均降速为0.61～0.8 m/a。

图3　山前倾斜平原昆都仑河附近承压水水位动态曲线图

根据(2007-2011年)地下水动态监测资料：近年来，随着包头市经济建设的快速发展，需水量增大，承压水的开采量亦随之加大，区内承压水水位呈持续大幅下降趋势，但因各地开采量的不同而下降幅度有异。

山前倾斜平原的上部，承压水水位下降幅度很大，年下降速率为1.71 m/a；山前倾斜平原的中部，承压水水位下降幅度次之，年下降速率1.39 m/a。

山前倾斜平原下部，承压水水位下降幅度较小，年下降速率0.73 m/a；用水以农业灌溉为主，其开采量较工业用水量小且分散。上述分析进一步说明承压水位水位下降，主要受人为开采所控制。

4结语

(1)区内基岩裂隙水主要赋存于北部乌拉山南麓低山丘陵地带的基岩裂隙之中，富水性差，主要通过山前断裂以跌水的形式补给山前倾斜平原，但补给量较小。第四系松散岩类孔隙水含水层，易接受大气降水及河沟水的入渗补给，含水层厚度较稳定，颗粒粗、孔隙大、渗透性强，富水性好。

(2)区内潜水含水层广布全区，由山前倾斜平原潜水和黄河冲积平原潜水组成。承压水主要分布于冲洪积扇的中下段和黄河沿岸的冲积平原，其主要补给是北部山区基岩裂隙水的侧向径流补给。

(3)区内地下水水位动态变化主要受人为开采、气象、水文、地质地貌条件等多种因素所控制。对于潜水，山前倾斜平原主要受人为开采及降水入渗的影响，黄河冲积平原则以蒸发、降水及人为开采为主要影响因素。而承压水主要受人工开采影响。

参考文献

[1]曹万金.地下水资源计算与评价.水利电力出版社.1987.12.

[2]徐恒力.水资源开发与保护.地质出版社.2001.8.

[3]刘尚仁.地下水资源与环境.中山大学出版社.1999.

[收稿日期]2016-02-28

[作者简介]赵军(1982-)，男，安徽和县人，工程师，主要从事水文地质和工程地质方面研究工作。

[中图分类号]P641

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)03-0240-02