神木县窟野河流域地下水资源评价

陈 立，方 静

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)



神木县窟野河流域地下水资源评价

陈 立，方 静

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)

在野外实地调查基础上，对神木县窟野河地下水类型、补径排条件以及地下水水化学特征进行分析，并计算研究区地下水资源总量。结果表明：研究区内含水层分为河谷区第四系冲积层与中生界碎屑岩类风化裂隙带统一含水岩层、第四系风积黄土裂隙孔洞潜水含水层、中生界碎屑岩类裂隙含水层。大气降水入渗是区内地下水主要补给来源，区内潜水含水层容积储存量为1 195.10×104m3。通过对研究区水文地质条件的分析和地下水资源的计算评价，为后续评价其地下水可开采资源提供理论基础。

地下水；水文地质条件；水资源评价；窟野河

窟野河位于神木县东部，为黄河一级支流，由乌兰木伦河和悖牛川在神木县店塔镇汇合后称为窟野河，本次研究区范围主要为神木县城以南河段窟野河流域，河流流长约70.5 km，流域面积1 312.7 km2。行政区划隶属于神木县城关镇、沙峁镇、贺家川镇、解家堡乡、栏杆堡镇、太和寨乡管辖。研究区内神木-盘塘公路和县域乡镇级公路顺窟野河河谷纵穿工作区，交通较为方便。

为了系统查明研究区现今环境地质条件下的地下水资源状况，优化配置水资源，缓解或解决当地主要村镇的生活用水需求，本文在以往研究工作的基础上，结合野外实地调查和相关研究成果[1-6]，通过地面调查与测绘、综合水文物探、水文地质钻探和抽水试验等勘查手段，对研究区地下水类型、补径排条件以及地下水水化学特征进行分析，并对研究区地下水资源量进行了计算，进而可以为后续初步评价其地下水可开采资源提供理论基础。

1 地质条件分析

1.1 地形地貌

研究区位于毛乌素沙漠与陕北黄土高原的接壤地带，由于地壳的运动与外营力的共同作用，塑造了本区现有的地貌景观。区内地貌可划分为黄土丘陵区、沙盖丘陵区、河谷区。

1.2 地层岩性

三叠系主要包括中统纸坊组、上统铜川组、上统胡家村组、上统永坪组、上统瓦窑堡组；侏罗系主要包括下统富县组和下中统延安组；第四纪主要包括中更新统离石黄土、上更新统马兰黄土、上更新统冲积层、全新统早期冲积层、全新统早期堆积物、全新统晚期冲积层。

1.3 地质构造

研究区地处鄂尔多斯台向斜宽缓的东翼-陕北斜坡上。总体上是一个向西缓斜的单斜构造，倾角1°～5°，断裂和褶皱不发育。

2 研究区水文地质条件分析

2.1 研究区地下水类型分析

2.1.1 第四系松散岩类孔隙、裂隙孔洞潜水

(1)全新统冲积层孔隙潜水

主要分布于窟野河及其较大支流河谷漫滩和一级阶地中。含水层为粉细砂、细砂、中细砂、砂卵砾石层，结构松散透水性强，水位埋深0.5～3.5 m，含水层厚度一般为1.40～2.86 m，当地民井涌水量一般可达5～20 m3/d，地下水赋存条件相对较好。在窟野河河谷古河槽、主沟与较大支沟交汇处冲积含水层厚度可达4～8 m，地下水赋存条件相对较好，涌水量较为增大。

(2)中更新统风积黄土裂隙孔洞潜水

分布于黄土丘陵沟壑区中更新统风积黄土中。中更新统风积黄土垂直节理发育，具裂隙孔洞，在其下部新近系泥岩的隔水作用，使得大气降水直接渗入黄土层裂隙孔洞形成潜水含水层。此外，在研究区西北部沙盖丘陵区，由于地表覆盖有现代风积沙，其结构松散，透水性强，大气降水通过风积沙的强透水性易于入渗补给黄土层地下水。

2.1.2 侏罗系、三叠系碎屑岩类裂隙水

(1)侏罗系、三叠系碎屑岩类孔隙潜水

主要赋存于顶层风化裂隙之中。该裂隙在河谷区一般较为发育，但发育深度极为不均。富水性主要受岩性、裂隙发育程度与厚度、补给条件的控制。含水层富水性较好，主要接受上覆第四系冲积含水层的补给。河谷区碎屑岩基本隐伏于第四系冲积层之下，是本区主要供水含水层。

(2)侏罗系、三叠系屑岩类裂隙承压水

由于三叠系碎屑岩类岩性中泥岩及泥岩夹层较多，当层间裂隙赋存地下水时易于被泥岩阻隔形成裂隙承压或微承压地下水。

2.2 研究区地下水的补、径、排条件

2.2.1 地下水的补给

本次研究区范围为神木县所辖的窟野河流域，其东边界为窟野河、牛栏沟与黄河的分水岭，西边界为窟野河与乌兰木伦河的分水岭，北边界为二道沟村河谷、高家峁河谷。区内地下水的补给来源主要由大气降水、农灌用水的回归以及河流渗漏等补给组成，其中大气降水是研究区内地下水的主要补给来源。

2.2.2 地下水的径流与排泄

区内黄土丘陵区地势高，沟谷深切，地下水径流以所在支沟域为单元，其径流、排泄主要受地形条件控制，排泄于牛栏沟、清水坪沟、边家岔沟、郭家塔沟等次级沟谷，再以表流汇入窟野河。此外，窟野河河谷区漫滩和阶地地势均比较平坦，而地下水最终以表流和潜流形式向南经工作区排泄出区外。最后，农田灌溉和居民用水也是研究区内地下水的主要排泄方式。

3 研究区地下水资源评价

3.1 水文地质概念模型

本文研究对象为神木县县城以下窟野河流域，其东边界为窟野河与沿黄河小支沟的分水岭，西南边界为窟野河与秃尾河的分水岭，北部边界窟野河以东为边家岔沟与赵片沟的分水岭，以西为小泉岔沟与高石沟的分水岭，窟野河在勘查区南端与黄河交汇，由此构成一个三角形相对封闭的独立水流体系。

计算区地下水上层含水层类型为潜水含水层，在该潜水面上发生着降水入渗、潜水蒸发等垂向水交换作用。天然条件下地下水补给方式主要为大气降水入渗补给和农灌区灌溉回归补给量；排泄方式为向地表水排泄和人工开采，且人工开采将成为河谷区地下水的主要排泄方式之一。在近河地带开采地下水，将激发窟野河河水的渗漏补给。神木县窟野河流域水文地质概念模型图如图1所示。

图1 神木县窟野河流域水文地质概念模型图

3.2 水文地质参数的确定

根据本次研究工作中所取得的钻孔抽水试验资料及前人所做工作成果，对水文地质参数进行计算与确定。本次地下水资源评价中所需的参数为各含水层的渗透系数、给水度，大气降水入渗补给系数等。

3.2.1 渗透系数

根据本次勘查在窟野河河谷区的双环渗水试验，可计算出相应地层的垂向渗透系数Kz，试验结果如表1所示。

3.2.2 给水度

根据本次抽水试验结果，并参照前人在区内试验所确定的值以及邻区资料，确定区内窟野河河谷区冲积砂砾石层的给水度为0.17，基岩风化带的给水度为0.02。

3.2.3 大气降水入渗补给系数

本文主要利用流量长观资料以及水资源开发利用现状计算，同时结合前人所取得的成果，确定区内不同地貌单元降水入渗系数为：黄土丘陵区0.03，河谷区0.25，沙盖丘陵区0.11。

表1 双环渗水试验成果

3.3 水资源总量计算

研究区内水资源包含地表水资源与地下水资源。其中地表水资源包括窟野河上游入境地表水资源以及窟野河流域内各支沟自产地表水资源，地下水资源为地下水补给资源和储存资源。

3.3.1 地表水资源

本次勘查在区内窟野河上、中、下游河道上及主要支沟沟口处布设了流量长观点，分别控制窟野河出入境及各主要支沟汇入窟野河的流量，测量时间从2010年4月～2011年4月。经过观测和计算，勘查年内区内地表水入境流量为7 001.05×104m3/a，出境流量为8 733.86×104m3/a，总用水量为870.16×104m3/a，自产地表水资源2 602.97×104m3/a，由于受长观点控制程度影响，该资源量偏小。

3.3.2 地下水资源

1)天然补给量计算

本区地下水主要接受大气降水入渗补给和农灌回归补给。

(1)降水入渗补给量计算

由于区内农灌均采用区内地表水水资源进行灌溉，所以农灌回归补给量对于天然补给量为重复量，故在天然补给量计算中须扣除农灌回归补给量。经计算：区内多年平均大气降水入渗补给量为5.939×104m3/d，当降水量为理论频率95%时，大气降水入渗补给量为3.295×104m3/d。

(2)农业回灌补给量计算

根据本次勘查期间调查的区内农田分布状况、灌溉定额、灌溉时间等资料，区内共有水浇地8 973亩，灌溉定额为170 m3/(亩·a)，灌溉时间均为153 d，农灌回归补给系数为0.25。经计算：区内农灌期平均农灌回归补给量为0.249×104m3/d，全年平均农灌回归补给量为0.104×104m3/d。

因此，通过对研究区大气降水入渗补给量和农业回灌补给量的计算可以看出：研究区内地下水多年平均条件下接受的总补给量为6.043×104m3/d，其中大气降水入渗补给量为5.939×104m3/d，占总补给量的98.28%，农灌回归补给量0.104×104m3/d，占总补给量的1.72%。扣除重复量后，区内地下水天然资源量为5.939×104m3/d。

2)储存量计算

本次储存量仅计算窟野河河谷区重力水体积。计算公式为：

Q潜储=μ·H·F

(1)

式中：Q潜储为潜水含水层容积储存量(m3)；μ为计算区给水度(0.17)；H为计算区含水层平均厚度(2 m)；F为计算区面积(35.15 km2)。

经计算，区内潜水含水层容积储存量为1 195.1×104m3。

4 结语

本文在对神木县窟野河地质条件分析的基础上，结合以往研究工作和野外实地调查，详细论述了窟野河的水文地质条件，并对研究区地下水资源量进行了计算，进而可以为后续初步评价其地下水可开采资源提供理论基础。

(1) 研究区位于陕北黄土高原东北部边缘，属于北温带半干旱大陆性气候。地貌类型主要为沙盖黄土丘陵区、黄土丘陵区及河谷区。依据地下水的赋存条件和水力联系特征，区内的含水层分为：河谷区第四系冲积层与中生界碎屑岩类风化裂隙带统一含水岩层，第四系风积黄土裂隙孔洞潜水含水层，中生界碎屑岩类裂隙含水层。

(2)研究区第四系松散岩类孔隙、裂隙孔洞潜水类型的地下水类型以HCO3-Ca或HCO3-Ca·Mg型为主，个别为HCO3-Ca·Mg·Na型；而侏罗系、三叠系碎屑岩类裂隙水类型的水化学类型较为简单，主要为Cl·HCO3-Na·Ca型，个别为Cl·SO4·HCO3-Na·Ca型。

(3)大气降水入渗是区内地下水的主要补给来源，大气降水入渗系数沙盖丘陵区为0.11，黄土丘陵区0.03，河谷区0.25。经计算，大气降水入渗补给量为：当降水频率50%时为5.737×104m3/d，75%时为4.598×104m3/d，90%时为3.757×104m3/d，95%时为3.295×104m3/d，多年平均为5.939×104m3/d；区内地下水天然资源量为5.939×104m3/d。区内潜水含水层容积储存量为1 195.10×104m3。

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2016-08-14

陈立(1986-)，男，四川绵阳人，工程师，主要从事从事水文地质、工程地质和环境地质方面的工作。

P641.8

B

1004-1184(2017)03-0039-02