寧夏回族自治區(qū)中部干旱帶水文地質特征及地下水資源利用

敖春來，呂光輝，江華根，李永鋒，王鵬濤，羅 霄

（中國人民解放軍68612部隊，寧夏銀川750021）

寧夏回族自治區(qū)中部干旱帶水文地質特征及地下水資源利用

敖春來*，呂光輝，江華根，李永鋒，王鵬濤，羅 霄

（中國人民解放軍68612部隊，寧夏銀川750021）

寧夏中部干旱帶是指寧夏中部多年平均降水量在200～400mm之間干旱地區(qū)。區(qū)內降水稀少，風大沙多，土地荒漠化和沙化現象嚴重。該區(qū)域地表水、地下水奇缺，水質差，屬嚴重缺水地區(qū)，局部地區(qū)分布高氟和苦咸水，人畜飲水十分困難。為了查清該地區(qū)的水文地質條件，我部對該區(qū)域開展了深入的水文地質調查研究，獲取了豐富的資料，并就找水打井的可行性、合理性、科學性和可持續(xù)開發(fā)性進行了充分地論證。為該區(qū)域的自然資源開發(fā)、利用和環(huán)境保護提供了必要的科學依據，有效解決回漢民族生活用水、牲畜用水和灌溉用水問題。

寧夏回族自治區(qū)；干旱帶；水文地質特征；水資源利用

寧夏地處西北內陸干旱區(qū)，總面積6.64×104km2，轄5個地級市22個縣(市、區(qū))。近年來，我部對寧夏南部山區(qū)和中部干旱帶水文地質情況進行了詳細地質勘察，并就找水打井的可行性、合理性、科學性和可持續(xù)開發(fā)性進行了充分地論證,在此基礎上完成了聲勢浩大的“百井支農富民”工程，打井160眼，解決15.98萬人、24.3萬頭牲畜飲水和部分特色農業(yè)用水問題。

寧夏中部干旱帶是指寧夏中部多年平均降水量在200～400mm之間干旱地區(qū)。包括吳忠市的鹽池縣、同心縣、紅寺堡開發(fā)區(qū)及利通區(qū)山區(qū)；中衛(wèi)市的海原縣、中寧縣山區(qū)部分和中衛(wèi)山區(qū)部分；固原市的原州區(qū)北部、西吉縣西部、彭陽縣北部及銀川市的部分地區(qū)，共涉及5個市11個縣(市、區(qū))，總面積為3.51×104km2，占全區(qū)的53%。中部干旱帶地廣人稀，煤炭、土地資源豐富，寧東能源化工基地初具規(guī)模，自治區(qū)草場的2/3集中于此，養(yǎng)羊業(yè)占據重要的位置。區(qū)內降水稀少，風大沙多，土地荒漠化和沙化現象嚴重。1976年以來先后建成南山臺子、固海和鹽環(huán)定等多處大中型揚水工程，有效促進了區(qū)域經濟社會的發(fā)展。總體講，該區(qū)域地表水、地下水奇缺，水質差，屬嚴重缺水地區(qū)，局部地區(qū)分布高氟和苦咸水，人畜飲水十分困難。

1 氣象及水文

寧夏深居內陸，遠離海洋，位于中國季風區(qū)的西緣，冬季受蒙古高壓控制，正當冷空氣南下之要沖，夏季處在東南季風西行的末梢，形成典型的大陸性氣候。具有冬寒漫長、夏熱短暫、春暖過快、秋涼較早、干旱少雨、日照充足、蒸發(fā)強烈、風大沙多、南涼北暖、南濕北干及氣象災害較多等特點。

降水量由南向北遞減，六盤山地區(qū)為600mm以上，南部黃土丘陵區(qū)為300～600mm，中部鹽池—同心地區(qū)為200～300mm。降水量季節(jié)分配不均，夏季占51%～65%，冬季占1%～2%，春季占14%～18%，秋季占20%～28%，降水多集中在6～9月，11月降水量最少。降水的年際變化較大。多年平均蒸發(fā)量達2075.1mm，是多年平均降水量的7倍。

寧夏河川徑流總量少，地區(qū)、年內年際變化大，多年平均年徑流由南部六盤山東南側的300mm，向北遞減至引黃灌區(qū)邊緣不足3mm。全區(qū)平均年徑流量9.49×108m3，其中中部干旱帶1.71×108m3，占全區(qū)的18%；南部山區(qū)5.8×108m3，占全區(qū)的61.1%。

2 區(qū)域水文地質特征

依據地貌、地質構造等水文地質條件，可將寧夏中部干旱帶劃分為陶靈鹽臺地區(qū)和寧中山地區(qū)。

2.1 陶靈鹽臺地區(qū)

鹽池縣主要位于陶靈鹽臺地區(qū)的東部波狀臺地亞區(qū)，大致沿鹽池南北分水嶺構成寬緩的向斜，即布倫廟—鎮(zhèn)原向斜。巖層沿大向斜軸線及其兩側形成了較豐富的裂隙孔隙水和承壓水，含水層主要巖性為砂巖、礫巖、泥質砂巖。在500m深度內大部分鉆孔的單井涌水量為100～500m3/d，礦化度為1～3g/L。大致以王樂井黃土粱和鹽池縣南北分嶺為界，分為鹽池、古西天河、馬家灘—大水坑、王樂井黃土梁4個地段。

2.1.1 鹽池地段

位于南北分水嶺以東地區(qū)，面積為1165.24km2。地形坡度較陡，地表一般為薄層風積砂覆蓋，僅在鹽池縣城周圍和柳楊堡洼地有較厚的第四系堆積物，下伏基巖為下白堊系砂巖、細砂巖、砂泥質頁巖。上部砂巖含水巖組，大致在靠近沿鹽池南北分水嶺一帶分布，東部坡度較大，砂巖含水層直接出露地表，地下水多為東西向發(fā)育的沖溝切割，以下降泉的形式出露地表，泉流量為0.136～200m3/d，含水層埋深為30～60m，含水層厚度約為40m，單井涌水量為200～600m3/d。下部細砂巖含水層分布較穩(wěn)定，以承壓水和微承壓水為主，含水層埋深為30～60m，含水層厚度約40m,單井涌水量為100～600m3/d，礦化度為1～3g/L，僅在鹽池北部駱駝井一帶小于lg/L。水化學類型主要為SO4-Cl—Na-Mg水，向東至鹽池邊緣逐漸變?yōu)镃l-SO4水。

2.1.2 古西天河地段

位于鹽池縣馬家灘—王樂井北部一帶，面積為1164.70km2。第四系堆積物分布較廣，厚度較小，一般厚小于20m，坳谷間的梁地厚僅1～2m，且多為透水不含水巖層。只有坳谷、洼地中的第四系砂礫石、中細砂及粘土質砂層中分布有孔隙潛水，如高沙窩古西天河坳谷，呈樹枝狀向西延伸，發(fā)源于蘇伯井、安定堡一帶，含水層厚度不一，其中以蘇伯井、英雄堡、磚井等幾個小型洼地地下水較豐富，單井涌水量為4.32～259.2m3/d，水位埋深為2～3m，礦化度小于1g/L。其次為安定堡至天池、蘇伯井至察漢墩及馬場以西下游地段，單井涌水量25～100m3/d，水位埋探各處不一，一般為1～5m，局部可達10m左右，多為礦化度1～3g/L的微咸水。水量最小的地區(qū)為察漢墩至余莊子一帶，單井涌水量小于20m3/d。潛水主要受大氣降水及坳谷兩側斜坡上沙漠凝結水補給，補給量較充沛，潛水含氟量多為1～4mg/L，個別處大于7mg/L。白堊系下統(tǒng)上部除直接為薄層第四系覆蓋外，局部被新近系、古近系覆蓋，厚度較小，巖性為砂頁巖夾中砂巖及石膏砂巖。下伏含水層為下白堊系，巖性為砂礫巖、砂巖、礫狀砂巖或礫巖、砂質：泥巖、泥巖，在構造上位于天環(huán)大向斜西翼。據鉆探資料，在500m深度內，大部分單井涌水量為100～500m3/d，礦化度在高沙窩北部一帶小于1g/L，其他地區(qū)均大于lg/L。

2.1.3 馬家灘—大水坑地段

位于馬家灘—大水坑一帶，面積為2864.29km2。上部第四系堆積物廣泛分布，在地勢較高的小起伏丘陵、臺地處不含水，僅在坳谷、洼地中分布有第四系潛水，如陳家臺—鐵柱泉坳谷，含水層巖性以沖洪積礫石層為主，厚度一般小于10m，水位埋深為1～5m，礦化度為1～3g/L，其富水性受匯水面積和含水層厚度控制，多數坳谷洼地的富水性貧弱，單井涌水量一般小于10m3/d，但部分洼地富水性較好，單井涌水量可達100～500m3/d。此外還有新近系、古近系覆蓋，但厚度較小，巖性為砂質泥巖、泥質砂巖、頁巖夾中砂巖，富水性弱，僅局部地段分布由砂巖組成的層間承壓含水層，單井涌水量150～200m3/d。下伏含水層為白堊系下統(tǒng)，巖性為砂礫巖、砂巖、礫狀砂巖、砂質泥巖、泥巖，在構造上屬天環(huán)大向斜西翼，據鉆探資料，在500m深度內，大部分單井涌水量為100～500m3/d，該區(qū)北部礦化度在1～3g/L，南部地區(qū)礦化度在3g/L以上，水化學類型主要為Cl-SO4—Na-Mg水。

2.1.4 王樂井黃土梁地段

位于王樂井一帶，為一條東西向的黃土粱地，是鹽池內陸流域的分水嶺，面積為366.72km2。兩側沖溝發(fā)育，溝深約20～40m。梁地巖性為第四系黃土及黃土狀粘砂土，具有大孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，有利于降水入滲，透水而不含水。下伏基巖地下水含水層為新近系、古近系砂巖、砂質泥巖夾石膏層，地下水口感苦咸，礦化度大于5g/L。

2.2 寧中山地

位于寧夏中部，海拔1250～2630m，面積為9260.904km2，可分為衛(wèi)寧北山亞區(qū)、牛首山—羅山—青龍山亞區(qū)、香山亞區(qū)4個亞區(qū)和12個地段。

2.2.1 衛(wèi)寧北山亞區(qū)

衛(wèi)寧北山屏障于衛(wèi)寧平原之北，海拔1250～1700m，面積為1326.83km2。由下古生界碎屑巖組成，含有較豐富的裂隙水或孔隙裂隙水。分為照壁山和山前丘陵2個地段。

照壁山地段：由下古生界泥盆系、石炭系碎屑巖組成，為東西向低山丘陵區(qū)，面積為844.58km2。山體低矮，山坡和溝谷多為風沙覆蓋，為地下水補給區(qū)。由于氣候干旱，多年降雨量為150～200mm，補給不足，地下水較為貧乏，只有個別流量十分微弱的季節(jié)性泉直接出露于基巖。含水巖組主要由泥盆系砂巖及石炭系砂巖、砂頁巖、少量灰?guī)r組成。泥盆系含水層單井涌水量可達3167m3/d，一般為100～500m3/d，礦化度為1～3g/L，為Cl-SO4-HCO3—Na水，氯離子和硫酸根離子含量超過國家飲用水標準，不宜作生活飲用水水源。石炭系含水層單井涌水量為100～500m3/d，礦化度為2～3g/L，為SO4-Cl—Na-Mg-Ca水，其中煤系巖層水質差，礦化度可達10～50g/L。

山前丘陵地段：分布于衛(wèi)寧北山東麓，為小起伏丘陵，面積為482.25km2，由新近系、古近系和部分白堊系組成。主要含水層為新近系和古近系砂巖、泥質砂巖，含水性極不均勻，遠離山前，富水性愈好。山前帶含水層頂板埋深為30.24～85.51m，水位埋深為22.35～32.39m，單井涌水量為10～100m3/d，屬中等富水，礦化度為1～3g/L，水化學類型為Cl-SO4—Na水。山前帶的中前緣部位含水層頂板埋深為10～65m，水位埋深一般為3.33～24.29m，局部自流，單井涌水量為100～500m3/d，礦化度為1～3g/L，屬Cl-SO4—Na水。

2.2.2 牛首山—羅山—青龍山亞區(qū)

為近南北向展布的山地，海拔1250～2630m，面積為3609.14km2，其間為規(guī)模不等的盆地或谷地，可劃分為牛首山、煙筒山、羅山、青龍山、滾泉、紅寺堡、韋州—下馬關7個地段。

牛首山地段：面積為217.20km2，由寒武系、奧陶系含燧石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云巖及板巖夾灰組成。西坡陡峭，東坡平緩，黃河傍其西麓流過，于其西北端切出青銅峽谷。山區(qū)水文網發(fā)育，地下徑流條件良好，泉點眾多，溝谷潛水礦化度小于1g/L，為HCO3-SO4—Na-Mg水。

煙筒山地段：面積為325.28km2，西段由寒武系、奧陶系灰?guī)r、白云質灰?guī)r及白云巖組成，東段由泥盆系砂巖、礫巖組成。研究程度低，未見地下水天然露頭，無勘探資料，水文地質情況不詳。

羅山地段：南北向延伸約50km，寬5km，面積為137.20km2。山區(qū)雨量充沛，多年平均降雨量為300mm，個別年份可達400mm以上，大部分補給基巖裂隙水，因而裂隙水豐富，出露的泉水達30余處，總流量930m3/d，富水性不均，一般泉流量為10m3/d左右，大者可達120m3/d，小者僅1m3/d。從富水程度看，大羅山強于小羅山，西側好于東側，單井涌水量大羅山為100～500m3/d，個別鉆孔可達795m3/d，小羅山為10～100m3/d，水質良好，礦化度多小于1g/L，屬HCO3-Ca和HCO3-SO4-Ca-Mg水。

青龍山地段：南北延伸40km，最寬4km，面積為105.84km2，由寒武系、奧陶系碳酸鹽巖組成，山區(qū)灰?guī)r裂隙和溶隙發(fā)育。東側由青白口系、寒武系組成，向西為奧陶系灰?guī)r，東部碳酸鹽巖埋深較淺，小于100m，為裸露型或覆蓋型，向西埋深為100～500m。地下水水位埋深大，一般為150～250m，接近太陽山泉，地下水位變淺，水位埋深為20m左右。太陽山泉為地下水排泄通道，地下水自東流向西。巖溶裂隙含水巖組富水性除太陽山泉附近為強富水以外，其他地區(qū)均為弱富水或中等富水，單井涌水量小于600m3/d，巖溶裂隙水水質較差，礦化度4.03～5.07g/L。

滾泉地段：位于牛首山東南麓，面積為1031.79km2，屬低山丘陵。由新近系、古近系粉砂質泥巖、砂巖、砂礫巖組成。水文地質研究程度較低，水文地質條件不甚清楚。地段內地下水天然露頭少，出露上滾泉和下滾泉，均為上升泉，泉水流量為40～80m3/d。紅柳溝組砂巖單井涌水量為55m3/d，水位埋深為30.5m，礦化度為3.4g/L，水質近山地帶較好，礦化度為1～3g/L，東部苦水河地區(qū)，礦化度為3～6g/L。

紅寺堡地段：位于大羅山西麓，面積為588.59km2，洼地基底為新近系、古近系紅色泥巖，上覆第四系厚100～150m，主要為洪積砂礫石、礫石層，地下水主要賦存于大羅山西麓的第四紀斷陷帶內。含水層主要為第四系更新統(tǒng)砂礫石、礫石層。富水性在大羅山西麓斷陷帶北段沉積幅度最大的部位最強，單井涌水量最大可達5900m3/d，南段和大羅山東麓斷陷帶北段次之，單井涌水量一般為500～3000m3/d，斷陷帶之外的其他地區(qū)，第四系堆積物比較薄，富水性最差，單井涌水量一般小于500m3/d，為不連續(xù)的含水體。水位埋深在甜水河沿岸地帶和苦水河近河地帶較淺，埋深小于5m，溢出地表形成泉和沼澤，向南隨著地勢的增高地下水位逐漸加深，至大羅山西麓傾斜平原中上部，地下水位加深至50～l00m。大羅山西麓斷陷帶礦化度一般小于1g/L，紅柳溝中下游地區(qū)和苦水河谷地帶礦化度為1～3g/L。該區(qū)地下水主要受大氣降水入滲和來自苦水河上游的地下側向徑流補給，地下水向甜水河、苦水河和紅柳溝匯集，并在低洼處轉化為地表水或消耗于蒸發(fā)。

韋州—下馬關盆地位于羅山、青龍山之間，北臨蝸牛山，南以馬家山與予旺洼地相隔，呈南北向橢圓狀，面積為1203.24km2。地勢自南而北，自山麓向盆地中心傾斜?？嗨幼阅隙绷鹘浥璧刂胁浚蔀榕璧氐乇硭判辜暗叵滤ǖ?。盆地基底為下古生界，其上為石炭系、二疊系、三疊系、新近系、古近系、第四系組成的向斜構造，有數條南北向斷裂穿插切割。這一構造特征有利于承壓水的形成。盆地中的新近系、古近系裂隙—孔隙承壓含水組，由于水量小、水質差，而無供水意義。深部石炭系、二疊系煤系層間水雖只有承壓水賦存的構造條件，但目前尚無鉆探資料可說明其含水性，加之煤系地層深埋于200～400m，取水困難，限制了它作為供水目的層的開采價值?？嗨訓|岸，由于第四系堆積物甚薄，最大不超過10m，基本不含水?？嗨游靼?，大部分為粘質砂土夾砂礫石層，厚2～90m不等，富水極不均勻，甚至部分地區(qū)僅為零星含水。近南北向展布于大羅山洪積扇中部斷裂與山邊斷裂間形成的斷陷式凹陷帶，由于堆積了很厚的砂礫石層，加之直接接受山區(qū)基巖水的補給，而構成一個富水帶，尤其是凹陷帶南北兩端的紅城水、水套斷陷洼地，為盆地內最富水的地段，單井涌水量為2541.03～3420.75m3/d，水化學類型為SO4-HCO3-Cl—Na-Mg水，氟化物為0.68～1.2mg/L，礦化度為0.69～1.96g/L。在凹陷帶內，一般單井涌水量為100～1000m3/d，而紅城水地區(qū)可高達500～1800m3/d，礦化度小于1g/L。

2.2.3 香山亞區(qū)

香山處在衛(wèi)寧平原南端，海拔1250～2360m，面積為4324.93km2，主峰海拔2360m，由古生界碎屑巖和碳酸鹽巖組成，山麓地區(qū)為新近系、古近系紅層組成的丘陵臺地，含水微弱。包括香山、南山臺和喊叫水3個地段。

香山地段：面積為2535.11km2，由古生界碎屑巖及少量碳酸鹽巖組成。除東部出露奧陶系厚層灰?guī)r、礫狀灰?guī)r及中部一帶出露泥盆系、石炭系砂巖、砂頁巖外，大部分地區(qū)均為寒武系輕變質砂巖、板巖、白云質灰?guī)r及鮞狀灰?guī)r。巖層裂隙發(fā)育，地下水受大氣降水補給，儲存于基巖裂隙中，由于氣候干旱，多年平均降雨量僅為15～200mm左右，補給量有限，基巖裂隙水貧乏，地下水天然露頭甚少，且多為流量較小的季節(jié)泉，富水性極不均勻，泉水流量為10～350m3/d，礦化度為1～3g/L。

南山臺地段：位于香山北麓、清水河以西、衛(wèi)寧平原以南的三角地帶，面積為926.70km2，上覆為第四系松散沉積物，厚150m左右，主要由砂、碎石、礫石層組成，間夾黃土狀粘砂土，潛水水位埋深約100m左右，單井涌水量由南向北減少，由100～500m3/d減為10～100m3/d，礦化度一般為1～3g/L，水化學類型主要為Cl-SO4—Na-Mg水。下伏新近系、古近系的紅色碎屑巖，層間裂隙孔隙水，具承壓水的性質，單井涌水量為100～500m3/d，礦化度為3～6g/L。

喊叫水地段：分布于香山東南部低山丘陵區(qū)，面積為863.12km2，含水層巖性為新近系，古近系泥巖、泥質砂巖、礫巖，透水性和富水性差。單井涌水量為10～100m3/d，礦化度由南向北逐漸增高，由小于1g/L增到1～3g/L、3～5g/L、大于5g/L。

3 結論

根據寧夏自治區(qū)水利廳調查，到2012年寧夏全區(qū)飲水不安全人口約220萬，大部分分布于中部干旱帶和寧南山區(qū)。為解決飲水特別困難群眾的生活問題，在無法開發(fā)利用地表水源且地下水資源能夠滿足飲水要求的地區(qū)，采取構筑管井開采地下水的方法解決人畜飲水是十分必要的。

寧夏回族自治區(qū)中部干旱帶雖然自然條件惡劣、地下水資源貧乏，但經過我部在該地域的詳細勘察，在部分地段還是能夠找到水量和水質都滿足飲水要求的地下水資源。符合以下條件之一者，可以確定為找水有利地段：巖性為碳酸鹽巖、砂巖、第四系松散堆積物分布區(qū)，或第三紀和第四紀早期半成巖的碎屑巖分布區(qū)，其中發(fā)育規(guī)模較大的河流或湖泊等地表水體；位于沖洪積扇、坡積裙、冰蝕谷、河谷、古河道、古湖泊和山間（前）等良好的儲水場所中，有若干規(guī)模較大的濕地或綠洲存在；有若干泉點或規(guī)模較小的地下水溢出帶分布；至少有一條規(guī)模較大的地下水溢出帶分布；有2條以上的規(guī)模較小的充水斷層分布；至少有一條規(guī)模較大的充水斷層分布。如吳忠市紅寺堡區(qū)大羅山西麓，含水層主要為第四系更新統(tǒng)砂礫石、礫石層。富水性在大羅山西麓斷陷帶北段沉積幅度最大的部位最強，單井涌水量最大可達5900m3/d，南段和大羅山東麓斷陷帶北段次之，單井涌水量一般為500～3000m3/d，礦化度一般小于1g/L。根據勘察，我部在吳忠市紅寺堡區(qū)大羅山西的吳家梁村，構筑管井1眼，深度280m，涌水量795m3/d，水質良好，礦化度多小于1g/L，屬HCO3-SO4-Ca-Mg水。再比如在鹽池縣高沙窩鎮(zhèn)李記海子村，根據勘察結果成功構筑管井1眼，深度320m，涌水量為500m3/d，礦化度在0.8g/L，完全滿足全村人畜用水需求，從根本解決了飲用水安全問題。

經調查計算，寧夏回族自治區(qū)中部干旱帶符合飲用水要求的地下水可開采資源量為10.1496×108m3/a，目前開發(fā)利用率僅為17.11%，我部實施的“百井支農富民工程”共計構筑管井160眼，總開采量達30000m3/d。上述地區(qū)地下水資源能夠滿足長期開采要求，由于開采總量小于補給量，因此不會引起地下水位下降和水質惡化等問題。

P641

A

1004-5716(2015)06-0101-04

2014-05-21

敖春來（1978-），男（漢族），重慶人，工程師，現從事野戰(zhàn)給水地質研究工作。