内蒙古自治区四子王旗地下水开采引起的地质环境问题研究

随春明　原年福　李鑫

摘 要： 采用实地调查、访问的方法，了解农灌区、第四系含水层分布区和地下水位、水质历年变化情况。结果表明，农灌区地下水位大幅下降，浅层第四系含水层局部地区出现了疏干。

关键词： 地下水； 地质环境问题； 开采

四子王旗地下水开采可分为集中开采与分散式开采，集中开采主要为乌兰花镇供水，分散式开采分为农业灌溉分散式开采和人畜饮水分散式开采。根据本次采集的水化学分析样与上、世纪七、八十年代水化学分析结果对比，地下水化学类型基本一致，矿化度也无明显增高的趋势，水质无恶化、变异现象。

由于灌溉面积的逐年扩大，无论在沟谷区还是盆地区，四子王旗全境均不同程度存在地下水位下降问题，只是下降程度有所不同。

1. 农业灌溉区

根据本次调查，未出现由于地下水开采和灌溉引发的土壤盐渍化、土地沙漠化和大面积的植被退化现象。

四子王旗农灌系统发达，地下水开发利用历史悠久，井灌区由于地下水长期开采，已产生与地下水开采有关的地质环境问题，比较突出的是灌区地下水位下降和浅层第四系含水层的局部疏干。

1.1 地下水位下降

前人曾在勘查区内进行过不同比例尺的水文地质勘查工作，但缺乏全区的的潜水和承压水地下水等水位线图，无法对比历史时期地下水流场变化情况，特别是缺乏潜水和承压水的系列长观资料。因此，本次采用历史水位对比法和调查访问法大致确定农灌区是否出现超采。

地下水位变化的参照数据为：北部广大的牧区，利用1978年～1980年完成的《1∶20万区域水文地质普查》中的钻孔水位资料、内蒙古地勘一院在该区完成的详查、普查报告与本次施工的钻孔和调查的机民井水位资料进行对比；南部乌兰花盆地利用114水文队1980年完成的《内蒙古自治区四子王旗乌兰花盆地农牧业供水水文地质普查》中的钻孔水位资料与本次施工的钻孔和野外调查的机民井水位资料进行对比。无钻孔控制的地区通过调查访问当地居住时间长的农、牧民了解几十来年的水位变化情况。

在野外调查之前，首先对前我本区施工完成的勘探孔资料进行分析，统计原有地下水位资料和钻孔位置，对照其坐标位置，实地查找该钻孔，如该钻孔仍保存完好并能测量水位，则利用该钻孔进行水位对比；如该钻孔已填埋、损坏或无法测量水位，则在原钻孔附近选择与井深基本一致、开采层位基本一致的机井或本次勘探孔，进行地下水位测量，根据测量井点高程，换算至原钻孔的地下水位标高，以此与原有地下水位进行对比，判断地下水位升降幅度，并访问当地村民了解几十年来地下水位的变化情况，进一步核对验证。

四子王旗目前有六个乡镇灌溉面积大且灌溉历史悠久，由此产生的环境地质问题也最多，这些乡镇主要分布于塔布河河谷平原以及乌兰花盆地。通过历史时期水位资料对比及实际调查，承压水水位下降明显的地区分布于乌兰花盆地东南部和中北部，行政区属于吉生太镇和忽鸡图镇，潜水位下降明显的地区位于塔布河及其支沟，行政区属于乌兰花镇、吉生太镇、库伦图镇、红格尔苏木和江岸苏木。

1.1.1 承压水农灌区

在乌兰花盆地中水量相对丰富区，农灌面积大且农灌井分布较密集，过量开采造成水位下降问题较为突出，水位下降区包括红房子水位下降区和泉掌子水位下降区两个地带。

① 红房子水位下降区

位于乌兰花盆地东南部双胜德—红房子一带，行政区属于忽鸡图乡管辖，为乌兰花盆地内主要的农灌区之一，开采层位为新近系碎屑岩含水层，井管多为内径219mm的铁管，抽水设备为30～50m3/h的深井泵。

根据1982年和2014年在忽鸡图乡西北部地区二个相近井孔地下水水位对比，32年间水位下降为13.49～21.69m，下降速率为0.61～0.68m/a（见表1）。超采区面积约为67km2，属小型一般超采区。据当地农民反映，近几十年来，由于农灌面积在逐年扩大，机井数量和机井密度也在逐年增加，由此导致庭院里的浅民井在夏季干枯或水量减小。该区南部毛忽洞村1982年施工的XK8号孔为自流孔，水位高出地表0.23m，现场调查，毛忽洞村目前打的机井已无自流井。前二、三十年成的农灌井尽管现在虽仍在使用，但水量已大幅減少，水泵也更换了几次，扬程也在逐步提高。如上世纪90年代的农灌井水泵扬程一般在50m左右，现在普遍提高至100m左右。

② 泉掌子水位下降区

位于乌兰花盆地中北部泉掌子村周围一带，行政区属于吉生太镇管辖，也为乌兰花盆地内主要的农灌区之一，开采层位为新近系碎屑岩含水层，井管为内径219mm的铁管，抽水设备为30～50m3/h的深井泵。

长期的农业开采，使得局部地区水位下降。根据1982年和2014年在忽鸡图乡西北部地区二个相近井点地下水水位对比，32年间地下水位下降13.49～21.69m，下降速率为0.45～0.47m/a（见表2）。超采区面积约为97km2，属小型一般超采区。

1.1.2 潜水农灌区

四子王旗潜水农灌区主要分布于塔布河河谷平原区，该区上世纪六十年代开始施工农灌井，当时全部为大口井，井深一般不超过15m。本次调查时，部分大口井仍能使用，但水位下降很多，部分已干枯。水位下降比较明显的的区域主要分布于塔布河河谷平原的支沟中。

本次现状开采量调查过程中，在塔布河河谷平原区选择了6个民井进行历史水位对比，其中1980年施工的4个大口井现仍在使用，另二个已废弃，选择在附近2个近几年施工的民井来进行水位对比。水位对比情况见表3。从表中可看出，三十多年间地下水水位下降3.86～6.38m，水位下降速率为0.11m～0.19m/a，而1980年和2014年均为平水年，塔布河河谷平原区农业灌溉长期高强度开采潜水，是造成了水位下降的主要原因。

塔布河上中游地区第四系孔隙潜水丰富，水利工程建设相对较早，上世纪80年代该区域以大口井和锅锥井为主，一般井深8～20m，单井出水量可达80m3/h，由于近几十年开采量增加，水位下降幅度较大，据481/SW075、278/ SK37、39三个机民井调查，三十四年水位累计下降4.83～5.37m，水位下降速率为0.14m～0.16m/a，原来的大口井和锅锥井几乎全部出现吊泵现象，现以机井为主，成井深度也大大增加，一般成井深度30～40m，单井出水量在个别水文地质较差地区减少至40～50m3/h。

塔布河中下游红格尔—江岸农灌区始建于上世纪60年代，当时以拦河坝引水工程和截伏流及大口井为主要灌溉方式，大规模开发第四系孔隙水始于近三十年，近年来由于该区农业灌溉面积不断增加，地下开采量随之增加，地下水水位明显下降，原来施工的深20m以下的机井70%出现吊泵现象，新打机井深度一般在30m以下，据39、S10两机民井水位历史资料对比，三十四年水位累计下降3.86～6.38m，水位下降速率为0.11m～0.19m/a，江岸苏木农灌区第四系浅井已不能满足灌溉需求，多数浅机井已报废。农业和牧业灌溉以打深机井（井深一般在150m左右）为主，以开采碎屑岩类承压水为主，兼开采第四系孔隙潜水。

该区生态环境十分脆弱，植被生长对地下水依赖很强，特别是对地下水位反应敏感。野外调查，在江岸农灌区，由于长期农灌致使农灌区附近浅层水位大幅下降，从而导致江岸农灌区局部地区植被大片枯死。

由于整个塔布河河谷平原区均为农业灌溉区，地下水开采强度大，因此，第四系潜水水位下降区范围涉及整个塔布河河谷平原。

1.2 第四系含水局部疏干

资料表明，四十年前，区内的小沟谷中均赋存第四系松散岩孔隙潜水，含水层呈条带状分布于各沟谷中。但据本次调查，部分沟谷中的民井大部分已干枯或水量减少很多，浅部含水层已成为透水不含水层，这主要是由于长期农业灌溉影响所致。第四系松散层疏干区主要分布于规模较小、第四系沉积厚度不大的小支沟中。包括乌兰花河上游三贵村第四系疏干区、白彦脑包河上游四条小支沟韭菜沟第四系疏干区和格此老第四系疏干区。

1.2.1 三贵村第四系疏干区

据调查，忽鸡图乡的乌兰花河上游7060m长的沟谷松散层已成为疏干区。该沟谷为乌兰花河上游支谷，平时干枯，雨季时有短暂的洪水自南向北汇入乌兰花河，河谷宽270～350m，沟谷中沉积有厚度近8m的第四系松散层。野外调查时，上部5m左右的砂层全部为干砂。分布于该沟谷中的三贵村有一眼大口井，原为全村的饮水井，成井于1970年左右，井深8.5m，上部8m为第四系松散层，成井时水位埋深为4.2m，但目前井水位已降至7.9m，已近干枯，仅够附近一户村民使用。从这眼井水位变化情况看，40多年间，该区域水位下降6m，年均下降9cm多。

1.2.2 韭菜沟第四系疏干区

根据调查，韭菜沟村白彦脑包河上游北侧分布的两条小支沟约4200m长的沟谷松散层已成为疏干区。该沟谷平时干枯，雨季时有短暂的洪水自北向南汇入白彦脑包河，河谷宽380～630m，沟谷中沉积有厚度近7m的第四系松散层。野外调查韭菜沟村中一眼大口井（照片4-21），原为全村的饮水井，成井于1975年，井深8.0m，上部7m为第四系松散层，成井时水位埋深为3.5m，但目前井水位已降至6.6m，已近干枯，从这眼井水位变化情况看，40年间，该区域水位下降3.1m，年均下降7cm多。

1.2.3 格此老村第四系疏干区

格此老村白彦脑包河上游南侧两条小支沟1200～1350m长的沟谷松散层已成为疏干区。该沟谷平时干枯，雨季时有短暂的洪水自南向北汇入白彦脑包河，河谷宽250～340m，沟谷中第四系松散层沉积厚度约6m。野外调查格此老村中一眼大口井，成井于1980年，井深6.7m，上部6m为第四系松散层，成井时水位埋深为3.3m，但目前井水位已降至5.8m，已近干枯，从这眼井水位变化情况看，35年间，该区域水位下降2.5m，年均下降7cm多。

造成小支沟第四系含水层局部疏干的原因为附近地区农业开采量大所致。乌兰花河和白彦脑包河均为塔布河的主要支流，沿河谷分布有大面积的农灌区。农业灌溉开采河谷平原第四系松散岩类孔隙潜水，灌区农灌井密集，由于地下水开采量大，已将局部地区的第四系松散含水层疏干，上述三个地区即为影响区的一部分。

2. 地下水集中开采区

四子王旗目前建有二个水源地即第一供水水源地和移民村水源地，根据调查，移民村水源地由于供水量较小，目前尚未形成大范围的降落漏斗，附近地区没有出现水位持续下降，水质恶化现象。

而第一水源地由于由于供水量较大，长期高强度开采，已出现了降落漏斗。该水源地开采层位为乌兰花河第四系冲洪积含水层、新近系上新统承压水含水层，主要为承压水。第一水源地建設于1992年，由于当时供水人口及城区规模均比现在小，供水井设计、施工存在一些缺陷，如井较浅（未开采白垩系承压水）、井距过密（最近的仅150m，井之间干扰严重）。目前城区人口、规模远非几十年前能比，且现在农灌区面积扩大很多。水源地经过几十年的开采加上水源地附近为芝岌滩村农灌区，农灌区分布有大量的农灌井（主要开采层位为乌兰花河谷平原第四系松散岩类孔隙水），农灌井距水源地供井最近仅200m，且多为大水漫灌，用水量很大，多年的农业开采，地下水水位大幅下降。资料表明，1992年水源地建设初期，其周围3km2范围内均为承压水自流区，乌兰花水库的水源主要来自于自流水。但经过三十多年农业开采和水源地开采，现已无自流区，承压水位累计下降约15m。目前，水源地周围5km2地区的第四系含水层已几乎被疏干，附近村庄院里的浅井（井深在20m以内），在夏季用水高峰时，水量减少或近干枯。该水源地实际开采层位仅为新近系承压含水层，已成为消耗性水源地，由于承压水补给条件差，可采资源量在逐年减少，长期开采，承压水势必会转变为无压水，供水能力减少。

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