环县地下水赋存特征及可持续利用对策

王胜举

（庆阳市水利勘测规划设计院，甘肃 庆阳 745000）

环县位于甘肃省东北部，地处毛乌素沙漠边缘，属陇东黄土高原丘陵沟壑区。境内干旱少雨，地表水资源极为缺乏，且水质差，利用难度大，人畜饮水主要靠集蓄天然降水和小电井等分散式供水方式解决，地下水开发利用较少[1]。研究环县地下水赋存特征，提出可持续开发利用的对策，对环县经济社会的可持续发展具有极为重要的意义。

1 环县地下水赋存特征

环县地下水资源，共有三部分含水层，即潜层地下水、半承压地下水、承压地下水。浅层水是指由第四系松散岩类和基岩表层风化裂隙带所构成的浅水，半承压地下水是由第三系至第四系（NQ）半胶结砂砾卵石层的水，承压地下水是指基岩裂隙水和层间的水。潜层地下水及半承压地下水，主要靠大气降水渗透补给，由于本县年均降雨量仅407.8 毫米，而又集中在7、8、9 三月的短时间内，降水大都排泄转化成地表水即基流，补给量有限，故潜层地下水及半承压地下水贮量很小。

1.1 潜层地下水

潜层地下水根据所处地质地貌不同分为黄土丘陵潜水区和河谷沟谷川地潜水区。

1）黄土丘陵潜水区。在区域水文地质特征上黄土丘陵潜水区地下水具有以下规律：①潜水含水层分布。含水层大多属下中更新统（Q1+Q21）上部的黄土状亚粘土层，裂隙孔隙含水，富水性不均匀；在干掌地和掌形地的中心是上更新统早期（Q21）杂色土层，孔隙裂隙含水，富水性较均匀；在一些梁峁沟谷中（主要在安山川和合道川以南）堆积的上更新统和全新统（Q3+4）黄土状亚砂土层在负地形地段零星含水。②潜水补给、径流和排泄条件。潜水补给来源是大气降水，通过饱气带黄土（Q32）或黄土状亚砂土层（Q3+4、Q21、Q22）下渗，补给区到排泄区距离短，一般只数百米，最长亦只数公里，每一水系并各自呈一独立补给、径流、排泄系统，潜水径流方向基本与地形坡向一致。潜水含水层大多被冲沟切穿，地下水呈泉溢出，泉流量的大小受汇水面积和渗入补给条件所控制，一般来说掌区泉流量较梁峁区要大，县南较县北要大。潜水径流量大小直接取决于大气降水渗入补给量大小，和地形平坦程度有关，降水量愈大，地形愈平坦，潜水径流量愈大。③潜水含水层富水性。富水性的大小取决于含水层厚度及其渗透性强弱。含水层厚度多小于50m，渗透系数由0.5～8.0m/日不等。④潜水埋深。通常残塬区在合道川以南埋深一般在100～150m，其他残塬区大部在150～250m，在大巴咀塬可深达284m。掌区在被深切的沟中挖井，潜水位大多在15～30m。马坊川至代陈沟一线以北多在30～50m。掌地上游与梁峁交接部位可大于50m，最深在80～120m，梁峁潜水在沟谷中开挖，大多小于15m，一般潜水位与附近沟谷长流水面标相接近。⑤潜水水质。由南而北，在水平方向上，由分水岭向沟谷矿化度有升高的规律，阴离子由重碳酸过渡到硫酸型又过渡到氯化物型，阳离子由钠钙或镁钙离子过渡为钠离子为主，又过渡为镁离子为主。⑥潜水动态。潜水水位年变幅为0.1～0.2m/L，潜水矿化度年变幅只0.1～0.2g/L，总的趋势是潜水位升高矿化度降低，在七、八月份普遍出现一个潜水位升高和矿化度底落过程，这直接与七、八、九三个月集中降雨补给密切相关。

2）河谷沟谷川地潜水区。河谷川区是指洪德的赵家洼至曲子五里桥的环江川区，沟谷川地是指山域（包括罗山川和清平川），耿湾川、玄城沟、代城沟、马坊川、城东沟、城西川、鸳鸯沟、安山川、合道川、曲子西沟、曹李川、演武川和王家川，其中后三条川上半段在环县境内，它们都具有共同的水文地质规律：潜水含水层由第四系松散层和风化基岩构成；隔水层为下白垩系泥质岩石。潜水补给来源接受当地大气降水渗入补给外，主要受来自梁峁区潜水侧向补给，在近河地段还受洪水的迥补，水浇田地段则受迥归水影响。潜水水质与地表水水质密切相关，并直接受侧向补给量大小影响，地表水矿化度低，潜水水质就好：侧向补给量大，水质好，则潜水矿化度低。④潜水埋深与隔水底板埋深和沟谷切割深度有关，隔水底板埋藏深，沟谷切割深度大，潜水位亦深，通常潜水位标高都略高于河水位。⑤潜水含水层厚度受松散岩层厚度及其被冲沟切割程度直接控制，松散岩层厚度愈大，冲沟切割深度愈小，则含水层厚度愈大，反之则小。⑥潜水动态直接受气象水文因素控制，降雨后地下水位升高，矿化度降低，潜水位年变幅在0.3～0.5m，矿化度年变幅为0.1～0.4g/L。在受洪水补给影响大的地区矿化度年变幅可达2.5g/L；水位最低大致在三至五月，通常最高在七至十月。

1.2 半承压水

在甜车大断裂以东，环江以西、清平沟至城西川之间，由一套NQ 半胶结的砂砾石构成的层间水层，埋藏在潜水层之下，基岩承压含水层之上，地下水西半部无压，东半部承压，为半承压水，有四个普遍规律。补给来源主要是接受沟谷上游黄土层中潜水排泄量转化为地表水流直接渗入和降雨洪水通过NQ地层上部被切割的干沟下渗。NQ 砂砾卵石层在西段应属透水不含水岩层，这里主要是K1 砾岩含水；中段为NQ 砂砾卵石层含水，但其含水层厚度又随着地下水向东移动受地表水渗入量渐步加大而加厚，含水层最大厚度为5～10m。较大的泉为庙儿沟泉群、井沟门泉群和陈家水沟泉群，流量最大的是庙儿沟泉群为3632 方/日。据不完全统计较大泉群共28 组，总流量达7477 方/日，其中山城川占438 方/日，玄城沟占527 方/日，马坊川占2801 方/日，城西川占3667方/日。含水层渗透性较好。④地下水水质直接受补给水源的水质控制，因此地下水水质分布规律基本上与潜水和地表流水一致，矿化度自南而北升高。

1.3 承压水

承压水水文地质条件严格受构造条件控制，根据出露的含水层受构造运动影响程度不同，将承压水划分三个区：褶皱强烈的元、古、中生界（Z—J）承压水区。本区分布在甜车大断裂以西，大地构造位置上属贺兰断褶带南端，含水层富水性不均匀，地下水表现为构造裂隙承压性，承压水头时高低受裂隙发育深度和延展程度不同而异，在深大断裂带有时地下水可溢出地表自流；地下水补给来源来自区域西部宁夏地区，同时还接受当地地表水和潜水渗漏补给，因此地下水水质和潜水水质相接近。褶皱平缓的中生界承压水区。指由下白垩系各套岩层构成的层间水，主要分布在甜车大断裂以东，岩层褶皱平缓，按它们之间岩性不同，大至可分为六层水，含水层和含水层之间直接相连；地下水来源其东部来自华池洛河一带，西部来自六盘山，由西南部扬新庄一带进入本区；地下水运行基本受天环向斜控制，由东西两侧向天环向斜轴心移动，在木钵附近汇合向南流经曲子进入庆阳境内。在环县以南含水层埋藏愈深、承压水位标高愈高；环县以北则含水层埋藏愈深，承压水位标高愈低。褶皱平缓的新生界承压水区。本组主要是第三固原统砂砾岩层间裂隙孔隙含水层（E），分布在甜车断裂以西，北部超复到甜车大断裂以东张铁堡附近，属山间凹陷型堆积，四周被中古生界岩层包围。含水层岩性南部以砾岩为主，北部为砾岩夹泥岩，富水性较均匀；地下水补给来源在毛井乡以南来自固原一带，其它地段除地表水和潜水的潜入外还接受元、古、中生界地下水的补给，它们的补给方式又极复杂的；地下水流向是自南而北，坡降在5‰～10‰，大致可分为毛井南、毛井—白老庄、白老庄北三个相连盆地。

2 地下水资源量

2.1 潜层地下水水资源量

黄土丘陵区潜水资源都转化为地表水，全县十五条大支沟，五十条小支沟，总流量经分割得地下水补给量（干旱年）为3545 万m3/年，换算成一般年为5463 万m3/年。

对河谷沟谷潜水资源量而言，较大的支沟有潜流的是四条（马坊川、城西川、安山川、合道川），采用断面计算干旱年潜水径流量为118.8 万m3，一般年为198.1 万m3/年；环江河谷潜水干旱年总径流量为289.9 万m3/年，一般年为487 万m3/年，其中环江沟谷川宜于农灌打井开采地段总计干旱年动储量为109.4 万m3/年，一般年为187.4 万m3/年，静储量702万m3，开采储量为77 万m3/年，可布井77 眼。

2.2 半承压水资源量

半承压水主要分布在西川至玄城沟之间，地下水大多旦泉溢出，转化为地表水流入环江，据不完全统计可达7477m3/日，合273 万m3/年，其中矿化度大于3.0g/L 的地下水占745 万m3/日，合27.5 万m3/年。推算成一般径流量为458 万m3/年，其中矿化度大于3.0g/L 的地下水占46 万m3/年。

2.3 承压水资源量

承压水主要开采对象是洪德以南华池组和环河组含水层，在合道川和演武川的罗汉洞含水层，罗山川至玄城沟的六盘山群砾岩含水层，以年动储量作为年最大可能开采量。经计算区域承压水（主要含水层），适宜农灌开采地段动储量为1174 万m3/年（最大可能开采量），开采储量为843 万m3/年。

3 地下水开发利用现状

环县地广人稀，城镇发展滞后，人畜饮水主要依靠集蓄天然降水等分散式供水方式解决，目前主要有庙儿沟自来水供水工程一处，水源为潜层地下水，年供水量110 万m3。另外据2012 年全国水利普查数据全县共有地下水取水井8442 眼，2011 年总取水量为100 万m3，其中日供水量大于等于20m3的规模以上机电井55 眼，年供水量50.56 万m3，日供水量小于20m3的规模以下机电井940 眼，年供水量为12.48 万m3，人力井7447 眼，年供水量37.96 万m3[2-3]。

4 地下水可开发利用对策

1）人畜饮用。开采潜水主要是开挖淡水体，开采承压水时一般开采第一至第三个承压水层，其中含水层有下白垩系K14、K11、和K1各组，以及Pz（元、古、中生界含水层），在甜车断裂以西白老庄以北要注意对固原统（E）含水层的止水隔离工作，井深一般可在100～300m。

2）农田供水。黄土丘陵区潜水都转化为地表水可直接提引灌溉。适宜打机井开采潜水地段一是河谷川区，包括十五里沟至张家前湾间，二十里沟、城西川、安山川、合道川沟口以下（8—12 开采区）。机井井深20～40m，单井涌水量200～500 方/日，可灌田40～100 亩，如采用大口径井，通常可增加出水量50%～100%。丘陵山区的毛井—宋杖干杖地机井井深60米，单井出水量100～200 方/日，只宜作抗旱用。适宜打井取承压水地段：木钵以南开采K13和K14含水层，可以混合开采，井深500～700m，井涌水量1000～2000方/日。木钵至玄城沟口主要开采K13含水层，井深500～700m，井涌水量1000～2000 方/日，但要对100～400m 深度内K14 含水层止水隔离。罗山川至玄城沟的沟谷川区中段取K1 含水层。井深在300～500m，井涌水量200～1000 方/日，但要对上部200～300m 深度内K14含水层止水隔离。④合道川沟谷上游，取K15承压水，井深150～300m，井涌水量200～800 方/日。

5 地下水可持续利用对策

一是严格控制地下水开采量。在地下水开发利用中，要充分考虑当地地下水埋深状况，综合各类影响因素，制定开采区类型，合理配置开采量，避免和缓解地下水超采现象的发生和加重。二是防止地下水污染。加强对煤炭石油开发的监督和环境监测，封闭废井，杜绝混采井，防止深层水污染。三是节约用水。提高工业用水重复率；节约农业用水；节约生活用水；建立合理的水价体系。四是加强地下水资源的管理。建立统一的用水管理体系，是实现环县地下水可持续利用的体制保证，划分和确定水资源保护区，严格规范和执行用水许可证制度，从法律上确立“谁开采、谁补给”、“谁污染、谁治理”的原则，从源头上遏制过量开采地下水及污染地下水的趋势。

6 结语

环县是缺水大县，地下水既是宝贵的自然资源，又是活跃的环境要素，科学合理的开发地下水，事关环县资源、经济与环境的协调发展的大事。因地制宜地搞好地下水可持续利用研究，对环县社会经济的发展具有极其重要的意义。