內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗地下水開采引起的地質(zhì)環(huán)境問題研究

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摘 要： 采用實地調(diào)查、訪問的方法，了解農(nóng)灌區(qū)、第四系含水層分布區(qū)和地下水位、水質(zhì)歷年變化情況。結(jié)果表明，農(nóng)灌區(qū)地下水位大幅下降，淺層第四系含水層局部地區(qū)出現(xiàn)了疏干。

關(guān)鍵詞： 地下水； 地質(zhì)環(huán)境問題； 開采

四子王旗地下水開采可分為集中開采與分散式開采，集中開采主要為烏蘭花鎮(zhèn)供水，分散式開采分為農(nóng)業(yè)灌溉分散式開采和人畜飲水分散式開采。根據(jù)本次采集的水化學(xué)分析樣與上、世紀(jì)七、八十年代水化學(xué)分析結(jié)果對比，地下水化學(xué)類型基本一致，礦化度也無明顯增高的趨勢，水質(zhì)無惡化、變異現(xiàn)象。

由于灌溉面積的逐年擴大，無論在溝谷區(qū)還是盆地區(qū)，四子王旗全境均不同程度存在地下水位下降問題，只是下降程度有所不同。

1. 農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)

根據(jù)本次調(diào)查，未出現(xiàn)由于地下水開采和灌溉引發(fā)的土壤鹽漬化、土地沙漠化和大面積的植被退化現(xiàn)象。

四子王旗農(nóng)灌系統(tǒng)發(fā)達(dá)，地下水開發(fā)利用歷史悠久，井灌區(qū)由于地下水長期開采，已產(chǎn)生與地下水開采有關(guān)的地質(zhì)環(huán)境問題，比較突出的是灌區(qū)地下水位下降和淺層第四系含水層的局部疏干。

1.1 地下水位下降

前人曾在勘查區(qū)內(nèi)進(jìn)行過不同比例尺的水文地質(zhì)勘查工作，但缺乏全區(qū)的的潛水和承壓水地下水等水位線圖，無法對比歷史時期地下水流場變化情況，特別是缺乏潛水和承壓水的系列長觀資料。因此，本次采用歷史水位對比法和調(diào)查訪問法大致確定農(nóng)灌區(qū)是否出現(xiàn)超采。

地下水位變化的參照數(shù)據(jù)為：北部廣大的牧區(qū)，利用1978年～1980年完成的《1∶20萬區(qū)域水文地質(zhì)普查》中的鉆孔水位資料、內(nèi)蒙古地勘一院在該區(qū)完成的詳查、普查報告與本次施工的鉆孔和調(diào)查的機民井水位資料進(jìn)行對比；南部烏蘭花盆地利用114水文隊1980年完成的《內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗烏蘭花盆地農(nóng)牧業(yè)供水水文地質(zhì)普查》中的鉆孔水位資料與本次施工的鉆孔和野外調(diào)查的機民井水位資料進(jìn)行對比。無鉆孔控制的地區(qū)通過調(diào)查訪問當(dāng)?shù)鼐幼r間長的農(nóng)、牧民了解幾十來年的水位變化情況。

在野外調(diào)查之前，首先對前我本區(qū)施工完成的勘探孔資料進(jìn)行分析，統(tǒng)計原有地下水位資料和鉆孔位置，對照其坐標(biāo)位置，實地查找該鉆孔，如該鉆孔仍保存完好并能測量水位，則利用該鉆孔進(jìn)行水位對比；如該鉆孔已填埋、損壞或無法測量水位，則在原鉆孔附近選擇與井深基本一致、開采層位基本一致的機井或本次勘探孔，進(jìn)行地下水位測量，根據(jù)測量井點高程，換算至原鉆孔的地下水位標(biāo)高，以此與原有地下水位進(jìn)行對比，判斷地下水位升降幅度，并訪問當(dāng)?shù)卮迕窳私鈳资陙淼叵滤坏淖兓闆r，進(jìn)一步核對驗證。

四子王旗目前有六個鄉(xiāng)鎮(zhèn)灌溉面積大且灌溉歷史悠久，由此產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問題也最多，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布于塔布河河谷平原以及烏蘭花盆地。通過歷史時期水位資料對比及實際調(diào)查，承壓水水位下降明顯的地區(qū)分布于烏蘭花盆地東南部和中北部，行政區(qū)屬于吉生太鎮(zhèn)和忽雞圖鎮(zhèn)，潛水位下降明顯的地區(qū)位于塔布河及其支溝，行政區(qū)屬于烏蘭花鎮(zhèn)、吉生太鎮(zhèn)、庫倫圖鎮(zhèn)、紅格爾蘇木和江岸蘇木。

1.1.1 承壓水農(nóng)灌區(qū)

在烏蘭花盆地中水量相對豐富區(qū)，農(nóng)灌面積大且農(nóng)灌井分布較密集，過量開采造成水位下降問題較為突出，水位下降區(qū)包括紅房子水位下降區(qū)和泉掌子水位下降區(qū)兩個地帶。

① 紅房子水位下降區(qū)

位于烏蘭花盆地東南部雙勝德—紅房子一帶，行政區(qū)屬于忽雞圖鄉(xiāng)管轄，為烏蘭花盆地內(nèi)主要的農(nóng)灌區(qū)之一，開采層位為新近系碎屑巖含水層，井管多為內(nèi)徑219mm的鐵管，抽水設(shè)備為30～50m3/h的深井泵。

根據(jù)1982年和2014年在忽雞圖鄉(xiāng)西北部地區(qū)二個相近井孔地下水水位對比，32年間水位下降為13.49～21.69m，下降速率為0.61～0.68m/a（見表1）。超采區(qū)面積約為67km2，屬小型一般超采區(qū)。據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民反映，近幾十年來，由于農(nóng)灌面積在逐年擴大，機井?dāng)?shù)量和機井密度也在逐年增加，由此導(dǎo)致庭院里的淺民井在夏季干枯或水量減小。該區(qū)南部毛忽洞村1982年施工的XK8號孔為自流孔，水位高出地表0.23m，現(xiàn)場調(diào)查，毛忽洞村目前打的機井已無自流井。前二、三十年成的農(nóng)灌井盡管現(xiàn)在雖仍在使用，但水量已大幅減少，水泵也更換了幾次，揚程也在逐步提高。如上世紀(jì)90年代的農(nóng)灌井水泵揚程一般在50m左右，現(xiàn)在普遍提高至100m左右。

② 泉掌子水位下降區(qū)

位于烏蘭花盆地中北部泉掌子村周圍一帶，行政區(qū)屬于吉生太鎮(zhèn)管轄，也為烏蘭花盆地內(nèi)主要的農(nóng)灌區(qū)之一，開采層位為新近系碎屑巖含水層，井管為內(nèi)徑219mm的鐵管，抽水設(shè)備為30～50m3/h的深井泵。

長期的農(nóng)業(yè)開采，使得局部地區(qū)水位下降。根據(jù)1982年和2014年在忽雞圖鄉(xiāng)西北部地區(qū)二個相近井點地下水水位對比，32年間地下水位下降13.49～21.69m，下降速率為0.45～0.47m/a（見表2）。超采區(qū)面積約為97km2，屬小型一般超采區(qū)。

1.1.2 潛水農(nóng)灌區(qū)

四子王旗潛水農(nóng)灌區(qū)主要分布于塔布河河谷平原區(qū)，該區(qū)上世紀(jì)六十年代開始施工農(nóng)灌井，當(dāng)時全部為大口井，井深一般不超過15m。本次調(diào)查時，部分大口井仍能使用，但水位下降很多，部分已干枯。水位下降比較明顯的的區(qū)域主要分布于塔布河河谷平原的支溝中。

本次現(xiàn)狀開采量調(diào)查過程中，在塔布河河谷平原區(qū)選擇了6個民井進(jìn)行歷史水位對比，其中1980年施工的4個大口井現(xiàn)仍在使用，另二個已廢棄，選擇在附近2個近幾年施工的民井來進(jìn)行水位對比。水位對比情況見表3。從表中可看出，三十多年間地下水水位下降3.86～6.38m，水位下降速率為0.11m～0.19m/a，而1980年和2014年均為平水年，塔布河河谷平原區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉長期高強度開采潛水，是造成了水位下降的主要原因。

塔布河上中游地區(qū)第四系孔隙潛水豐富，水利工程建設(shè)相對較早，上世紀(jì)80年代該區(qū)域以大口井和鍋錐井為主，一般井深8～20m，單井出水量可達(dá)80m3/h，由于近幾十年開采量增加，水位下降幅度較大，據(jù)481/SW075、278/ SK37、39三個機民井調(diào)查，三十四年水位累計下降4.83～5.37m，水位下降速率為0.14m～0.16m/a，原來的大口井和鍋錐井幾乎全部出現(xiàn)吊泵現(xiàn)象，現(xiàn)以機井為主，成井深度也大大增加，一般成井深度30～40m，單井出水量在個別水文地質(zhì)較差地區(qū)減少至40～50m3/h。

塔布河中下游紅格爾—江岸農(nóng)灌區(qū)始建于上世紀(jì)60年代，當(dāng)時以攔河壩引水工程和截伏流及大口井為主要灌溉方式，大規(guī)模開發(fā)第四系孔隙水始于近三十年，近年來由于該區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉面積不斷增加，地下開采量隨之增加，地下水水位明顯下降，原來施工的深20m以下的機井70%出現(xiàn)吊泵現(xiàn)象，新打機井深度一般在30m以下，據(jù)39、S10兩機民井水位歷史資料對比，三十四年水位累計下降3.86～6.38m，水位下降速率為0.11m～0.19m/a，江岸蘇木農(nóng)灌區(qū)第四系淺井已不能滿足灌溉需求，多數(shù)淺機井已報廢。農(nóng)業(yè)和牧業(yè)灌溉以打深機井（井深一般在150m左右）為主，以開采碎屑巖類承壓水為主，兼開采第四系孔隙潛水。

該區(qū)生態(tài)環(huán)境十分脆弱，植被生長對地下水依賴很強，特別是對地下水位反應(yīng)敏感。野外調(diào)查，在江岸農(nóng)灌區(qū)，由于長期農(nóng)灌致使農(nóng)灌區(qū)附近淺層水位大幅下降，從而導(dǎo)致江岸農(nóng)灌區(qū)局部地區(qū)植被大片枯死。

由于整個塔布河河谷平原區(qū)均為農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，地下水開采強度大，因此，第四系潛水水位下降區(qū)范圍涉及整個塔布河河谷平原。

1.2 第四系含水局部疏干

資料表明，四十年前，區(qū)內(nèi)的小溝谷中均賦存第四系松散巖孔隙潛水，含水層呈條帶狀分布于各溝谷中。但據(jù)本次調(diào)查，部分溝谷中的民井大部分已干枯或水量減少很多，淺部含水層已成為透水不含水層，這主要是由于長期農(nóng)業(yè)灌溉影響所致。第四系松散層疏干區(qū)主要分布于規(guī)模較小、第四系沉積厚度不大的小支溝中。包括烏蘭花河上游三貴村第四系疏干區(qū)、白彥腦包河上游四條小支溝韭菜溝第四系疏干區(qū)和格此老第四系疏干區(qū)。

1.2.1 三貴村第四系疏干區(qū)

據(jù)調(diào)查，忽雞圖鄉(xiāng)的烏蘭花河上游7060m長的溝谷松散層已成為疏干區(qū)。該溝谷為烏蘭花河上游支谷，平時干枯，雨季時有短暫的洪水自南向北匯入烏蘭花河，河谷寬270～350m，溝谷中沉積有厚度近8m的第四系松散層。野外調(diào)查時，上部5m左右的砂層全部為干砂。分布于該溝谷中的三貴村有一眼大口井，原為全村的飲水井，成井于1970年左右，井深8.5m，上部8m為第四系松散層，成井時水位埋深為4.2m，但目前井水位已降至7.9m，已近干枯，僅夠附近一戶村民使用。從這眼井水位變化情況看，40多年間，該區(qū)域水位下降6m，年均下降9cm多。

1.2.2 韭菜溝第四系疏干區(qū)

根據(jù)調(diào)查，韭菜溝村白彥腦包河上游北側(cè)分布的兩條小支溝約4200m長的溝谷松散層已成為疏干區(qū)。該溝谷平時干枯，雨季時有短暫的洪水自北向南匯入白彥腦包河，河谷寬380～630m，溝谷中沉積有厚度近7m的第四系松散層。野外調(diào)查韭菜溝村中一眼大口井（照片4-21），原為全村的飲水井，成井于1975年，井深8.0m，上部7m為第四系松散層，成井時水位埋深為3.5m，但目前井水位已降至6.6m，已近干枯，從這眼井水位變化情況看，40年間，該區(qū)域水位下降3.1m，年均下降7cm多。

1.2.3 格此老村第四系疏干區(qū)

格此老村白彥腦包河上游南側(cè)兩條小支溝1200～1350m長的溝谷松散層已成為疏干區(qū)。該溝谷平時干枯，雨季時有短暫的洪水自南向北匯入白彥腦包河，河谷寬250～340m，溝谷中第四系松散層沉積厚度約6m。野外調(diào)查格此老村中一眼大口井，成井于1980年，井深6.7m，上部6m為第四系松散層，成井時水位埋深為3.3m，但目前井水位已降至5.8m，已近干枯，從這眼井水位變化情況看，35年間，該區(qū)域水位下降2.5m，年均下降7cm多。

造成小支溝第四系含水層局部疏干的原因為附近地區(qū)農(nóng)業(yè)開采量大所致。烏蘭花河和白彥腦包河均為塔布河的主要支流，沿河谷分布有大面積的農(nóng)灌區(qū)。農(nóng)業(yè)灌溉開采河谷平原第四系松散巖類孔隙潛水，灌區(qū)農(nóng)灌井密集，由于地下水開采量大，已將局部地區(qū)的第四系松散含水層疏干，上述三個地區(qū)即為影響區(qū)的一部分。

2. 地下水集中開采區(qū)

四子王旗目前建有二個水源地即第一供水水源地和移民村水源地，根據(jù)調(diào)查，移民村水源地由于供水量較小，目前尚未形成大范圍的降落漏斗，附近地區(qū)沒有出現(xiàn)水位持續(xù)下降，水質(zhì)惡化現(xiàn)象。

而第一水源地由于由于供水量較大，長期高強度開采，已出現(xiàn)了降落漏斗。該水源地開采層位為烏蘭花河第四系沖洪積含水層、新近系上新統(tǒng)承壓水含水層，主要為承壓水。第一水源地建設(shè)于1992年，由于當(dāng)時供水人口及城區(qū)規(guī)模均比現(xiàn)在小，供水井設(shè)計、施工存在一些缺陷，如井較淺（未開采白堊系承壓水）、井距過密（最近的僅150m，井之間干擾嚴(yán)重）。目前城區(qū)人口、規(guī)模遠(yuǎn)非幾十年前能比，且現(xiàn)在農(nóng)灌區(qū)面積擴大很多。水源地經(jīng)過幾十年的開采加上水源地附近為芝岌灘村農(nóng)灌區(qū)，農(nóng)灌區(qū)分布有大量的農(nóng)灌井（主要開采層位為烏蘭花河谷平原第四系松散巖類孔隙水），農(nóng)灌井距水源地供井最近僅200m，且多為大水漫灌，用水量很大，多年的農(nóng)業(yè)開采，地下水水位大幅下降。資料表明，1992年水源地建設(shè)初期，其周圍3km2范圍內(nèi)均為承壓水自流區(qū)，烏蘭花水庫的水源主要來自于自流水。但經(jīng)過三十多年農(nóng)業(yè)開采和水源地開采，現(xiàn)已無自流區(qū)，承壓水位累計下降約15m。目前，水源地周圍5km2地區(qū)的第四系含水層已幾乎被疏干，附近村莊院里的淺井（井深在20m以內(nèi)），在夏季用水高峰時，水量減少或近干枯。該水源地實際開采層位僅為新近系承壓含水層，已成為消耗性水源地，由于承壓水補給條件差，可采資源量在逐年減少，長期開采，承壓水勢必會轉(zhuǎn)變?yōu)闊o壓水，供水能力減少。

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