民樂盆地地下水成因淺析

宋錚

（甘肅省張掖水文水資源勘測局，甘肅　張掖 734000）

民樂盆地地下水成因淺析

宋錚

（甘肅省張掖水文水資源勘測局，甘肅張掖 734000）

通過對民樂盆地地下水的成因分析、認(rèn)識，了解地下水的形成規(guī)律及存儲量，并探討如何開采利用、以彌補地表水的嚴(yán)重不足。

地下水；成因；分析；民樂

1　地理概況

民樂縣地處河西走廊中段，祁連山北麓，甘州區(qū)東南部；東及東北與山丹縣相接，南靠青海省的門源、祁連縣，西南與肅南裕固族自治縣為鄰，西和西北同甘州區(qū)毗鄰。位于東經(jīng)100°22′59″到101°13′9″，北緯 37°56′19″到 38°48′17″之間，東西寬73.8km，南北長95.4km。

縣內(nèi)氣候?qū)俅箨懶曰哪畾夂?，日照時間長，熱量資源豐富，氣溫變化大，蒸發(fā)強烈，氣候干旱，多風(fēng)沙。地勢南高北低，由東南向西北傾斜；海拔1589～5027m。地貌類型可分為山區(qū)、平原區(qū)和荒漠區(qū)。年平均氣溫1.8～5.2℃，無霜期95～164d，年平均日照時數(shù)2897h，多年平均降水量200～600mm，多年平均E601型蒸發(fā)量1038mm。

民樂地形南部為祁連山地，北部為傾斜平原，境內(nèi)河流均發(fā)源于祁連山北坡，屬內(nèi)陸河流域黑河水系，集水面積1773.3km2，冰川面積22.10km2。有大小支流85條，河道總長度236.6km，其中有7條主要河流，即蘇油口河、大渚麻河、小渚麻河、海潮壩河、洪水河、玉帶河和童子壩河，集水面積1521 km2，多年平均徑流量為36230萬m3，占總徑流量的88.0%。有12條較大的小溝小河，即河牛口、馬蹄河、柳家壩、黃草溝、乃堵壩、山城河、紅嶺河、砂咀口、石灰窯、天井溝、小香溝、大香溝，均發(fā)源于淺山溝谷丘陵之間，分布于全縣七大河系，多年平均徑流量為5019萬m3，占總徑流量的12.0%，其中黃草溝、紅嶺河水量尚未攔蓄利用，大香溝、小香溝、天井溝水資源被山丹軍馬場所利用。

流域地處祁連山洪沖積扇傾斜平原上，具有春寒、夏旱、秋澇、冬枯之特點。徑流年際變化大，年內(nèi)分配不均。根據(jù)45年的水文系列資料分析計算，年徑流量變差系數(shù)在0.16～0.35之間。

2　水文地質(zhì)及地下水分布

民樂地處祁連山山前盆地地帶，南面以祁連山山前深大斷裂為界，北面以龍首山山前大斷裂為界，東面由于永固的隆起和平坡馬頭山隔離，形成了民樂三角小盆地基本構(gòu)造。

民樂盆地由于平原與山區(qū)的深大斷裂接觸地帶第三紀(jì)和下更新世地層抬升，山前平原大幅度下降，地下水形成跌坎，河流地表水出山后，除引入水庫、渠道灌溉農(nóng)田外，其下泄部分通過巨厚礫石層便急劇垂直滲漏，導(dǎo)致埋深達150m左右。隨地勢遞減至平原前緣的北灘、六壩鄉(xiāng)地帶，地下水雖然有所變淺，但據(jù)已有機井資料證實，埋深仍在110m左右。因此，開采利用仍具有較大困難。平原區(qū)東部扁都口河山前地帶，情況則不同，扁都口河的地表徑流出山后，滲漏到地下的潛流水，經(jīng)過短暫流程至永固地帶，由于第三系紅層巖隆起阻隔，地下水位抬升形成潛流溢出帶，以泉的形式出露地表。

3　地下水資源量

3.1天然補給量計算

境內(nèi)地下水補給來源及補給量主要有溝谷潛流量、河道入滲量、渠系滲漏量、田間回歸入滲量和大氣降水入滲量。根據(jù)有關(guān)試驗研究資料，當(dāng)?shù)叵滤裆钚∮?m的地區(qū)，一次性降水量大于10mm時，大氣降水有補給作用，但地下水埋深大于5m的地區(qū)，多年平均降水量在105～120mm時，田間回歸水補給地下水甚微，據(jù)資料表明，實際田間回歸水和大氣降水量有可能補給地下水，但其量很小。在現(xiàn)狀灌溉制度下的田間水入滲有利地段為地下水埋深在1～3m地段。境內(nèi)地下水埋深均在80～250m以上，此兩項補給量均不做考慮。

3.1.1河道入滲量

根據(jù)民樂各灌區(qū)引水量資料，河道入滲以暫時性洪水為主，考慮到各地段包氣帶厚度，含水層巖性結(jié)構(gòu)的差異和水資源利用在灌區(qū)內(nèi)的特點，渠首以下河道滲漏率選用90%，扣除包氣帶損失10%，即滲漏補給率為80%。經(jīng)計算地表徑流滲漏量為4588.2萬m3。

3.1.2渠系水滲漏量

境內(nèi)灌溉渠道較多，各級渠道縱橫交錯，形成了龐大的渠系網(wǎng)，但其襯砌形式和襯砌標(biāo)準(zhǔn)不高，且完好率隨著工程運行逐年降低，使各級渠道引水和實際用水相差很大。根據(jù)灌區(qū)常用的渠系利用率和修正系數(shù)，按照灌區(qū)引水量推算出渠系滲漏量。經(jīng)計算渠系滲漏量為10597.1萬m3。

3.1.3河（溝）谷潛流量

各河（溝）谷的潛流量出山后，全部注入民樂盆地，按照灌區(qū)引水量推算出年徑流量為2363.62萬m3。

3.1.4側(cè)向流入量

側(cè)向流入是山區(qū)基巖裂隙水和盆地溝谷的補給量。據(jù)有關(guān)資料計算其量為11375.4萬m3。綜上4項補給量得民樂縣地下水補給量約為28924萬m3。

3.2天然排泄量計算

3.2.1潛水蒸發(fā)、蒸騰量

潛水蒸發(fā)、蒸騰與地下水埋深關(guān)系密切，隨著埋深的增大而蒸發(fā)減小，強烈蒸發(fā)多產(chǎn)生在地下水埋深小于2m的地段。民樂地域的地下水埋深由南向北逐漸變淺，南部150～180m，北部80～120m，中部平原多在120m以上，大都已超出潛蒸計算范圍。因此，不予考慮，少部分潛水埋深小于5m的地區(qū)，主要是永固等泉水溢出地段，面積約為14km2，參照有關(guān)資料計算，年蒸發(fā)量為53萬m3。

3.2.2泉水溢出量

泉水主要分布在海潮壩河兩岸的淺山丘陵區(qū)和扁都口河永固隆起帶地段。泉水溢出是大馬營盆地地下水主要的排泄方式之一，在永固—軍馬三場的河（溝）谷地帶，大量溢出地表。童子壩灌區(qū)多年平均泉水溢出量為216.28萬m3，其中永固泉水為46萬m3，乃渚壩泉水為170.28萬m3（民樂引用65.99萬m3，其余被山丹縣引用）。海潮壩灌區(qū)豐樂泉溝多年平均溢出量為151萬m3。

3.2.3側(cè)向流出量

側(cè)向流出是指從灌區(qū)流出的地下水量，根據(jù)補給量和排泄量，推算出側(cè)向流出量為29819.51萬m3。

3.2.4地下水開采量

指現(xiàn)狀條件下開采的地下水量。全縣共有機井41眼，其中農(nóng)林灌溉23眼，生活供水18眼，年開采量為877.87萬m3。綜上述4項，全縣地下水排泄量為31117.66萬m3。

4　地下水均衡計算

民樂境內(nèi)地下水總補給量為28924.32萬m3，總排泄量31117.66萬m3，地下水均衡差為-2193.34萬m3。境內(nèi)由于水利化程度的不斷提高，河水大量引灌或攔蓄，人為地減少了河、渠系滲漏補給量，加之下游張掖石崗墩高新節(jié)水農(nóng)業(yè)示范區(qū)大量開采，導(dǎo)致了地下水持續(xù)下降，地下水資源量處于負(fù)均衡狀態(tài)。見表1。

表1　地下水均衡計算表　單位：萬m3

通過地下水資源均衡計算表明，境內(nèi)地下水補給條件較好，而開采利用甚少，全縣共有地下水資源補給量為28924.32萬m3，重復(fù)計算量為26193萬m3。

5　水資源總量

全縣水資源總量由地表水資源量和地下水資源量組成，地表水資源量為多年平均徑流量，地下水資源量為多年平均補給量。計算表達式為：

式中：W——水資源總量；

R——地表水資源；

Q——地下水資源。

經(jīng)計算，全縣多年平均地表水資源量為41248.77萬m3，地下水補給量為28924萬m3，多年平均水資源總量為70172.77萬m3，其中重復(fù)量為26193萬m3。

6　地下水可利用水資源量

6.1現(xiàn)狀開采量

民樂地下水開發(fā)利用程度較低，現(xiàn)狀地下水開采，主要分布在水位埋深小于150m的地帶，即六壩、北灘、永固等地，現(xiàn)有機井41眼，除供人畜生活飲用和工業(yè)用水外，主要配合河水，調(diào)劑農(nóng)林灌溉和發(fā)展純井灌區(qū)?，F(xiàn)狀開采量為877.87萬m3。見表2。

表2　現(xiàn)狀地下水開采量表

6.2地下水允許開采量

地下水允許開采量是指在一定的技術(shù)經(jīng)濟條件下，采用合理的開采方案和合理的開采動態(tài)，在整個開采期內(nèi)，出水量不會減少，動水位不超過設(shè)計要求，不發(fā)生危害性環(huán)境地質(zhì)問題為前提的允許開采水量。

根據(jù)境內(nèi)的水文地質(zhì)條件，在水位埋深小于220m的地段，采用平均布井法來評價地下水的允許開采量。在計算中各灌區(qū)單井設(shè)計降深為10m，單井出水量按最大降深時的涌水量確定。經(jīng)計算民樂地下水允許開采量為16377.00萬m3/a。

經(jīng)計算分析，全縣地表水可利用水資源量為37823.63萬m3，占天然來水量的91.7%，全縣總需水量為39927.62萬m3，地表水無法滿足需水要求，為了解決地表水不足的矛盾，只有開采地下水加以補充。然而，由于民樂境內(nèi)地下水埋深較大，受經(jīng)濟和技術(shù)條件的限制，開采不易，現(xiàn)狀開采量877.87 萬m3僅占允許開采量16377.00萬m3的5%。同時縣境內(nèi)鄰近的張掖市甘州區(qū)石崗墩高新技術(shù)開發(fā)區(qū)近年來發(fā)展迅速，地下水開采量逐年增加，使得區(qū)域地下水水位下降幅度較大，也增加了開采的難度。根據(jù)張掖水文水資源勘測局在石崗墩一帶布設(shè)的地下水監(jiān)測井資料反映，1981～1995年水位變化比較平緩，平均下降幅度為0.04m/年，1996～2000年平均下降幅度為0.15m/年，2001～2002年下降幅度為0.2m/年，下降趨勢較明顯。民樂地下水均衡計算中，現(xiàn)狀年出現(xiàn)負(fù)均衡，也說明了這一點。

7　存在的問題和建議

1）地表水、地下水水資源開發(fā)利用不均衡，地表徑流調(diào)節(jié)能力差。

2）民樂現(xiàn)狀水資源開發(fā)利用計算表明，地表水資源總體利用程度已很高，約為91.7%，地下水開發(fā)利用程度較低，僅為3.0%，地表水、地下水水資源開發(fā)利用不均衡，特別是地下水尚有較大開發(fā)空間。

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