石嘴山东部平原区地下水运移与水化学分布规律研究

段 佳

(宁夏水文地质工程地质环境地质勘察院，宁夏 银川 750021)



石嘴山东部平原区地下水运移与水化学分布规律研究

段 佳

(宁夏水文地质工程地质环境地质勘察院，宁夏 银川 750021)

2012年石嘴山东部平原区地下水运移与水化学分布规律研究，结果表明：山前洪积倾斜平原水质好，总溶解固体(TDS)值均小于1 g/L；冲湖积平原浅层地下水、承压水排泄区水质最差；黄河东岸陶乐一带TDS含量高的主要原因是该地区本底值高。局部地区强烈开采地下水形成降落漏斗，未引起水化学明显改变。此项研究对石嘴山市地下水资源的调配与开发利用提供依据。

地下水运移；浅层地下水；承压水；水化学；石嘴山平原区

研究区位于宁夏最北端，石嘴山市东部区域，东靠内蒙古鄂尔多斯市、南连自治区首府银川市，西倚贺兰山，北接内蒙古乌海市，研究区面积3 973 km2。

研究区属中温带干旱气候区，降水稀少，平均降水量183.25 mm，平均蒸发量1 800 mm，平均气温9.7℃。研究区地势由西向东降低，山前洪积扇海拔高度约1 095～1 450 m，冲湖积平原区地形较平缓，海拔高度约1 078～1 130 m，从地貌类型可分为台地(石嘴山台地和陶乐台地)、石嘴山盆地、黄河平原(图1)。

1 地下水运移特征

研究区地下水类型有松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水和基岩裂隙水，主要以第四系松散岩类孔隙水为主，分布面积占研究区面积的93%以上，第四系松散岩类孔隙水进一步可分为潜水、承压水，此次针对潜水中浅层水与第一承压含水岩组研究[1]。

1.1 浅层地下水运移特征

贺兰山山前洪积倾斜平原含水层颗粒粗大，松散，水力坡度大于10‰，因此地下水径流速度在这一地带较快，径流方向由西向东。黄河平原中部冲湖积平原含水层颗粒变细，径流速度变缓，部分地区地下水溢出形成湖泊，地下水总体流向北东，最后排泄至黄河。姚伏—平罗—灵沙一带水位相对较高，此线以东潜水直接向黄河排泄。石嘴山盆地地下水径流除石嘴山钢厂一带，其余地区自西向东流向黄河。

山前洪积倾斜平原潜水径流速度快，平原中部冲湖积平原潜水径流缓慢[2]。洪积、冲湖积平原潜水径流特点是：含水层物质颗粒由南向北、由西向东变细，水力坡度由2‰过渡为0.3‰～0.1‰。在丰水期(灌溉期)除开采强度较大的石炭井附近、平罗火车站、石嘴山钢厂等地区外，渠系、田间渗漏补给地下水，潜水位普遍上升，沟谷排泄地下水现象比较明显，地下水向黄河排泄(图2)。

在大武口区石炭井、北武当庙、平罗县火车站、石嘴山钢厂等地区，由于大量开采地下水形成地下水位降落漏斗，地下水径流方向呈放射状流向漏斗中心。

1.2 承压地下水运移特征

本次仅对研究区内第一承压含水岩组(50～170 m深度范围内)径流特征进行研究。

在研究区西部承压水径流条件好，含水层颗粒较粗，水力坡度大于5‰，径流速度较快，径流方向由西向东。黄河平原中部含水层岩性变细，水力坡度由1‰～2‰变为0.2‰～0.7‰，径流速度缓慢，径流方向由南偏西流向北偏东(图3)。

1-县、乡镇；2-水系；3-石嘴山界线；4-研究区范围；5-台地；6-石嘴山盆地；7-黄河平原

图1 研究区范围及地貌类型

1-县、乡镇；2-水系；3-石嘴山界线；4-研究区范围；5-地下水等水位线；6-地下水类型界线；7-地下水流向

图2 浅层地下水流场图

由于近年来强烈开采地下水，在平罗县火车站东南地区及东北地区，形成承压含水岩组降落漏斗，地下水呈放射状流向漏斗中心[3]。

2 地下水水化学空间分布特征

2012年8月在研究区内采集了浅层水与承压水样品共120件，对区内地下水化学分布规律进行了系统研究。地下水水化学特征，由于受气候、地形、地质及岩性多种因素影响，形成了复杂多变的水化学类型，在分布上各含水岩组之间既相互联系又各不相同。

1-县、乡镇；2-水系；3-石嘴山界线；4-研究区范围；5-等水压线；6-地下水类型界线；7-单一潜水区界线；8-基岩裂隙水；9-单一潜水区；10-碎屑岩类裂隙孔隙水；11-地下水流向

图3 承压水流场图

2.1 浅层地下水中总溶解固体(TDS)的分布特征

研究区内浅层地下水样品取样深度在30 m以上的点占到71%，其中有部分点取样深度小于10 m。浅层地下水水化学成分从南到北呈带状分布[4]，根据《地下水质量标准》(GB/T14848-93)(Ⅲ类水TDS值小于1 g/L)[5]，TDS值小于1 g/L的面积约占平原区的55%，主要分布在包兰铁路以西及黄河两侧区域；TDS值1～3 g/L的面积约24%，分布在冲湖积平原中南部区域，并在西永固东北侧零星分布；TDS值3～6 g/L的面积约16%，主要分布在冲湖积平原区中北部地区，并在黄河以东等地区零星分布；TDS值大于6 g/L的面积约4.5%，主要分布在陶乐附近，并在惠农南侧零星分布。(图4)

2.2 承压地下水中总溶解固体(TDS)的分布特征

除单一潜水区外，平原区承压含水岩组水质西部好于东部，南部好于北部，包兰铁路以西、平罗附近及黄河东岸中南部地区TDS值均小于1 g/L，向东北TDS值逐渐增高至大于6 g/L(图5)。

1-县、乡镇；2-水系；3-石嘴山界线；4-研究区范围；5-TDS分区界线；6-地下水类型界线；7-基岩裂隙水；8-碎屑岩类裂隙孔隙水；9-TDS值<1 g/L；10-TDS值1～3 g/L；11-TDS值3～6 g/L；12-TDS值>6 g/L

图4 浅层地下水TDS分区图

1-县、乡镇；2-水系；3-石嘴山界线；4-研究区范围；5-地下水类型界线；6-单一潜水区界线；7-TDS分区界线； 8-基岩裂隙水；9-单一潜水区；10-碎屑岩类裂隙孔隙水；11-TDS值<1 g/L；12-TDS值1～3 g/L；13-TDS值3～6 g/L；14-TDS值>6 g/L

图5 承压水TDS分区图

3 地下水运移与总溶解固体(TDS)关系分析

浅层地下水与承压水径流方向基本一致，地下水经过溶滤、浓缩，脱碳酸、脱硫酸等作用，地下水补给区、径流区、排泄区的水化学特征明显。贺兰山山前洪积倾斜平原主要接受大气降水补给，水力坡度较大，径流速度较快，地下水TDS含量低；地下水运移过程中，黄河冲湖积平原径流速度趋缓，随着时间的推延，浅层地下水水位埋深较浅，蒸发作用带走水分，地下水逐渐浓缩，TDS值不断升高，排泄区地下水进一步浓缩，故地下水排泄区TDS值最高。承压水补给来源主要由越流补给和侧向径流补给，经过岩层的吸附、分解、迁移等作用，承压水比浅层水水质略好，但总体上，随着承压水向北东方向径流，排泄区TDS值亦最高。

黄河东岸陶乐附近地区为引黄灌区，水文条件与黄河西岸冲湖积平原相似，其北东-南西一带TDS值较高，TDS值多大于6 g/L，鉴于该地区无其他工业等活动，推测浅层地下水TDS值较高的原因是该地区TDS本底值较高。

由于大量开采地下水，导致局部地区形成地下水位降落漏斗，从而使局部地区地下水运移方向发生改变，经过几年甚至几十年的强烈开采，其周围地下水水化学未发生明显变化，说明强烈开采地下水不会引起水化学变化。

4 结语

(1)山前洪积倾斜平原受地形、大气降水等因素影响，浅层地下水及承压水径流速度快，水质好，TDS值均小于1 g/L。

(2)冲湖积平原中，浅层地下水由于受气候、灌溉影响和微地貌的控制，水化学特征复杂，总体上浅层地下水排泄区水质最差。

(3)冲湖积平原中承压水水力坡度较小，径流速度缓慢，随着承压水向北东方向运移，TDS值也逐渐增高，承压水排泄区—西永固以东地区TDS值最高，说明承压水运移与TDS值相关性较好，承压水排泄区水质最差。

(4)黄河东岸陶乐一带浅层地下水运移与TDS值相关性差，TDS值高的主要原因是该地区TDS含量本底值高。

(5)石炭井、北武当庙、平罗县火车站、石嘴山钢厂等地区，由于大量开采地下水，形成地下水位降落漏斗，导致局部地下水运移方向改变，其TDS值并未变化，说明地下水强烈开采引起的地下水径流条件变化不会进一步引起水化学变化。

[1]尹秉喜，余秋生. 银川平原地下水补给及水质分布综合研究[M].银川：阳光出版社.2014.11.

[2]薛奇. 银川平原地下水补径排特征及其变化规律[J].地质灾害与环境保护.2011 (01):55-61.

[3]徐映雪，邵景力，崔亚莉，等. 银川平原地下水流模拟与地下水资源评价[J].水文地质工程地质.2015 (03):13-18.

[4]王晓娟. 银川平原地下水化学成分演化规律及其形成机制研究[D].长安大学.2005.

[5]地下水质量标准(GB/T 14848-93)[S].

Study on Groudwater Movement and Hydrochemical Distribution in Eastern Plain of Shizuishan

DUAN Jia

(Institute of Hydrogeology and Engineering and Environmental Geology of NingXia，Yinchuan 750021，NingXia)

To study on the groundwater flow and the hydrochemical distribution in eastern plain of Shizuishan,the result showed that the groundwater quality is well and the TDS values are all <1g/L in the tilt piedmont alluvial plain; Alluvial lake plain of shallow groundwater, confined water discharge area of the worst water quality. Taole along the Yellow River east coast, the TDS content in shallow groundwater is mainly due to the high background values in the region.Intense exploitation of groundwater in some areas formed cone of depression, did not cause signific changes in water chemistry.The study on the formulation and development of Shizuishan provide the basis for the use of groundwater resources.

Groundwater movement；shallow groundwater；confined water；hydrogeological chemistry；Shizuishan plain

2016-06-06

段佳(1984- )，女，宁夏银川人，工程师，主要从事水工环地质方面研究。

P641.2

A

1004-1184(2016)06-0010-03