内蒙古自治区兴和县地下水开采引起的地质环境问题研究

彭志帆

(内蒙古自治区地质环境监测院，内蒙古呼和浩特 010020 )



内蒙古自治区兴和县地下水开采引起的地质环境问题研究

彭志帆

(内蒙古自治区地质环境监测院，内蒙古呼和浩特 010020 )

摘要为了分析内蒙古自治区兴和县地下水开采引发的地质环境问题，采用实地调查和访问的方法，调查该地区农灌区、第四系含水层分布区和地下水位、水质历年变化情况。结果表明：农灌区地下水位大幅下降，浅层第四系含水层局部地区出现了疏干。针对调查结果，提出今后应当充分利用地表水资源并采取节水措施，节约地下水资源，以达到降低灌溉定额及减缓地下水水位下降趋势的目标。

关键词地下水；地质环境问题；开采；兴和县

地下水在国民经济建设中具有至关重要的作用[1-2]。近20 年来，由于我国地下水的开采量日益剧增，导致地下水资源在储量、质量、循环规律上都发生了很大变化[3-5]。一些地区缺乏科学统一的管理，盲目地超量开采地下水，导致采补严重失衡，造成区域性水位持续下降、水质恶化等问题[6-10]。王贵玲等[11]提出我国北方地区地下水资源的合理开发利用与保护建议；于丽丽[12]提出地下水合理开发利用与科学管理措施；张人权[13]分析了地下水资源特性，提出了合理开发利用对策。目前，内蒙古自治区兴和县水文地质工作程度较低，多年地下水开采特别是农业灌溉，对该地地下水环境造成了严重影响。笔者通过野外实地调查兴和县承压水和潜水开采井历年水位变动情况，并收集地下水开采资料，研究了地下水开采对研究区地下水水位的影响，旨在为兴和地区经济发展、工农业生产布局提供水文地质科学依据。

1研究区概况

兴和县位于内蒙古自治区乌兰察布市东南部，东与河北省尚义县相邻，南与河北省怀安县、山西省天镇县、阳高县毗连，西与丰镇市、察哈尔右翼前旗、察哈尔右翼后旗为邻，北与商都县接壤。辖5镇2乡，人口30.1万。地处乌兰察布、大同、张家口市三角中心腹地，具有“两圈两带”(环渤海经济圈、北京2 h经济圈，中部向西部的过渡带，中原向草原过渡带)的复合优势，是我国西部和内蒙古距首都北京最近的县。境内110国道、京藏高速公路和正在建设的京新高速公路、集张铁路、托县至兴和运煤重载高速公路贯穿全县。集商路、兴丰路、苏木山旅游线路等14条交通干线纵横交错，畅达八方。兴和县是以农业经济为主的旗县，而工业经济的支柱产业为物流业，物流业产值占兴和县工业总产值的70%以上。工矿企业主要为碳素精加工、石材加工和石墨矿，这些企业开采地下水量较少，因此现状地下水工业用水量较少，主要用于农田灌溉，其次为城镇居民生活用水(城关镇)和农村人畜饮用水。

兴和县农业生产集中于北部赛乌素镇、大库联乡和中部民族团结乡3个乡镇。这3个乡镇地形平坦，土地肥沃，地下水资源丰富，适于连片大规模种植，历史上为兴和县的重要产粮区，其灌溉方式以大型喷灌为主，1个喷灌系统基本能覆盖33 hm2农田。张皋镇和鄂尔栋镇井灌区农田分散不连片，灌溉面积较小，多数以小型喷灌、滴灌和微灌为主。而城关镇和店子镇井灌区的灌溉方式仍以传统渠灌为主。

2调查内容与方法

2.1调查对象调查对象为兴和县民族团结乡的潜水农灌区，以及赛乌素镇、大库联乡的承压水农灌区农灌井。

2.2调查内容调查灌溉区农灌井井深，含水层岩性、地下水位、耕地、水浇地的面积，不同作物播种面积，不同作物不同水平年的浇灌次数，不同岩性分布区，不同作物的用水定额等，地下水开发的历史及现状，开采井层位、开采量等。

2.3调查方法由于研究区水文地质研究程度较低，1973年内蒙古自治区水文队完成的《1∶10万兴和县农田供水水文地质勘查》未编制全区潜水和承压水地下水等水位线图，难以对比历史时期地下水流场变化情况，特别是缺乏潜水和承压水的系列长观资料。因此，采用历史水位对比法和调查访问法确定农灌区是否出现超采。

由于1973年所施工的勘探孔大部分已填埋或损坏，部分遗留钻孔，也因下入水泵或井孔封闭而难以测量水位。因此，选择与原钻孔相邻、深度接近的机井和施工的钻孔水位与1973年所施工的钻孔水位进行对比，调查一个地区的水位升降情况。

在野外调查之前，首先对1973年在兴和地区施工完成的勘探孔资料进行分析，统计原有地下水位资料和钻孔位置，对照其坐标位置，在原钻孔附近选择与开采层位基本一致的机井或勘探孔，进行地下水位测量。根据测量井点高程，换算实测地下水位标高，与原有地下水位进行对比，判断地下水位升降幅度，并访问当地村民了解近年来地下水位的变化情况。

3调查结果与分析

根据调查结果，区内未出现由于地下水开采和灌溉引发的土壤盐渍化、土地沙漠化和大面积植被退化现象。根据2013年采集的水化学分析样与1973年农田供水勘察时水化学分析结果对比，地下水化学类型基本一致，矿化度也无明显增高的趋势，水质无恶化、变异现象。兴和县农灌系统发达，地下水开发利用历史悠久，井灌区由于长期开采地下水，已产生与地下水开采有关的地质环境问题，比较突出的是灌区地下水位下降和浅层第四系含水层的局部疏干。

3.1地下水位下降目前兴和县大库联乡、赛乌素乡和民族团结乡农业灌溉面积最大，其中以大库联乡灌溉面积分布最大、机井数量最多，井灌历史最长。通过历史时期水位资料对比及实际调查，承压水水位下降明显的地区分布于大库联乡和赛乌素镇，潜水位下降明显的地区位于民族团结乡。

3.1.1承压水农灌区。根据1973和2011年在大库联乡北部地区2个相近井点地下水水位对比，40年间水位下降了17.79～11.06 m，下降速率为0.47～0.78 m/a(表1)。据大库联乡当地农民反映，近年来，由于农灌面积逐年扩大，机井数量和机井密度逐年增加，导致庭院的浅民井在夏季干枯或水量减小。当地有些自流井已停止自流，农灌井的水量已大幅减少，扬程逐步提高。如20世纪 80年代农灌井水泵的扬程为50 m左右，现为100 m左右。

表11973和2011年大库联乡北部地区地下水位埋深比较

Table 1Comparison of buried depth of groundwater level in northern region of Dakulian Township in 1973 and 2011

年份Year井孔编号WellholeNo.位置Site含水层时代及其类型Ageandtypeofaquifer井深Welldepthm水位埋深Burieddepthofwaterlevel∥m1973ZK05哈少营南E3承压水413.227.35ZK21王家梁南E3承压水120.069.102011S243哈少营南E3承压水12600.0025.14QK06王家梁南E3承压水92.5020.16

赛乌素镇是兴和县重要的农业灌溉区之一，长期的农业开采，导致局部地区水位下降。根据1973和2011年大赛乌素镇北部地区2个相近井点地下水水位对比，40年间水位下降了5.67～7.86 m，下降速率为0.15～0.21 m/a(表2)。

3.1.2潜水农灌区。兴和县潜水农灌区主要分布于后河河谷平原区，该区20世纪60年代开始施工农灌井，当时全部为大口井，井深一般不超过15 m。由该调查可知，部分大口井仍能使用，但水位下降很多，部分已干枯。水位下降的区域主要分布于后河河谷平原的支沟中。

表21973和2011年赛乌素镇北部地区地下水位埋深比较

Table 2Comparison of buried depth of groundwater level in northern region of Saiwusu Town in 1973 and 2011

年份Year井孔编号WellholeNo.位置Site含水层时代及其类型Ageandtypeofaquifer井深Welldepthm水位埋深Burieddepthofwaterlevel∥m1973ZK24旧村 E3承压水137.160.50ZK02东号村E3承压水176.948.832011S243旧村 E3承压水120.008.36S629东号村E3承压水126.0014.50

开采量调查过程中，在民族团结乡附近地区选择了5个民井进行历史水位对比，其中1973年施工的3个大口井目前仍在使用，另外2个已废弃，选择在附近2个近几年施工的民井进行水位对比。各民井大致分布于沟头位置，水位对比情况见表3。由表3可知，1973～2011年地下水水位下降了2.27～7.00 m。除去气候因素(1973年为平水年，2011年为枯水年)，后河河谷区农业灌溉长期高强度开采潜水是造成水位下降的重要原因。

表31973和2011年民族团结乡附近地区民井水位埋深比较

Table 3Comparison of buried depth of well water in surrounding area of Minzu Tuanjie Township in 1973 and 2011

年份Year井孔编号WellholeNo.位置Site水力类型Hydraulictype井深Welldepthm水位埋深Burieddepthofwaterlevel∥m1973GW481赵十号Q4类型15.006.86GW100黄土村Q4类型13.604.53GW110蝠沟村Q4类型11.703.50GW19黄石崖Q4类型10.505.68GW012梁家村Q4类型8.605.632011S021赵十号Q4类型16.6010.32S016黄土村Q4类型12.808.29GW110蝠沟村Q4类型11.7010.50GW19黄石崖Q4类型10.508.12GW012梁家村Q4类型8.607.90

3.2第四系含水层局部疏干资料表明，40年前，区内小沟谷中均赋存第四系松散岩孔隙潜水，含水层呈条带状分布于各沟谷中。该调查结果表明，部分沟谷中的民井大部分已干枯或水量减少很多，浅部含水层已成为透水不含水层，这主要是由长期农业灌溉影响所致。第四系松散层疏干区主要分布于规模较小、第四系沉积厚度不大的小支沟中。

据调查，团结乡蝠沟村西部6 100 m长的沟谷松散层已成为疏干区，蝠沟村西有1条南北向展布的季节性流水沟谷，为鸳鸯河的支沟，平时干枯，雨季时有短暂的洪水自北向南汇入鸳鸯河，河谷宽270～350 m，沟谷中沉积有厚度近10 m的第四系松散层。野外调查时，上部5.0 m左右的砂层全部为干砂。沟谷东岸的一眼大口井井深3.5 m，井径1.0 m，成井于1980年左右，原为农灌井，现已干枯。现场可清晰地在井壁观察到地表以下1.5 m处有水锈，说明当时成井时，水位在1.5 m左右。蝠沟村有1眼大口井，原为全村的饮水井，成井于1970年左右，井深11.7 m，上部9.0 m为第四系松散层，成井时水位埋深为3.5 m，但目前井水位已降至10.5 m，已近干枯，仅够附近1户村民使用。从这2眼井水位变化情况看，40余年年间，该区域水位下降近7.0 m，年均下降18 cm多。

造成该区域第四系含水层局部疏干的原因为附近地区农业开采量大所致。该沟谷南部为民族团结乡农业灌溉区，开采后河河谷平原第四系松散岩类孔隙潜水，灌区农灌井密集，由于地下水开采量大，已将局部地区的第四系松散含水层疏干，蝠沟村附近地区即为影响区的一部分。

4结论与建议

农灌区由于地下水过量的长期开采，已引起了地下水位的持续下降和第四系松散含水层疏干，对地区生态环境造成影响。为此，提出如下地下水开发利用建议：①充分利用地表水资源。兴和县地表水利用设施已初具规模，现正发挥效益，且这些设施将会更加完善，地表水要比地下水用水成本低，且洪水水质好，长期引洪灌溉有利于改善土质，因此，应尽量利用地表水，减少地下水开采量。区内分布有黄石崖水库、皂火口水库。但这2个水库由于年久失修，地表水资源未能充分利用。黄石崖水库设计灌溉面积为667 hm2，实灌133 hm2/a；皂火口水库设计灌溉面积为3 600 hm2，实灌600 hm2/a。根据《兴和县“十三五”规划》，十一五期间要对这2个水库进行灌区配套工程建设，使其充分发挥效益。②采取节水措施。现状部分农业灌溉区仍采用渠道大水漫灌的方式，耗水量大，因此，在现有机井总数不变的基础上，应采用喷灌、滴灌和微灌等节水措施，最大限度地节约地下水资源，以达到降低灌溉定额及减缓地下水水位下降趋势的目标。

参考文献

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基金项目内蒙古自治区兴和县地下水资源勘查与区划项目(2010～3～SK18)。

作者简介彭志帆(1982- )，女，内蒙古呼和浩特人，工程师，从事水文地质工程与地质环境研究。

收稿日期2016-04-22

中图分类号S 181.3

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)15-109-03

Geological Environment Problems Caused by Groundwater Exploitation in Xinghe County, Inner Mongolia

PENG Zhi-fan

(The Inner Mongolia Autonomous Region Geological Environmental Monitoring Institute, Hohhot, Inner Mongolia 010020)

AbstractIn order to analyze geological environment problems caused by groundwater exploitation in Xinghe County, Inner Mongolia, using field investigation and interview, the change of agricultural irrigation area, the Quaternary aquifer distribution area and underground water level, water quality was investigated. The results showed that the groundwater level in the agricultural irrigation area decreased significantly, the shallow layer of the Quaternary aquifer appeared unwatering. Aiming at the investigation results, it was proposed that in the future we should make use of surface water resources and take measures to save water, so as to achieve the goal of reducing the irrigation quota and slowing down the decreasing trend of groundwater level.

Key wordsGroundwater; Geological environment problems; Exploitation; Xinghe County