榆林市阴塔水源地水文地质调查

2018-03-14张余波

重庆科技学院学报（自然科学版） 2018年1期

张余波

(1. 西北大学地质学系，西安 710069； 2. 大陆动力学国家重点实验室，西安 710069)

阴塔水源地位于陕西省榆林市府谷县府谷镇阴塔村，黄河河谷西岸，距县城约6 km。对该地区水文地质方面的调查工作起步于20世纪30年代，较为系统的水文地质研究工作开始于20世纪80年代。本次研究调查了此区域第四系沉积层含水层厚度、岩性、富水性，并提出合理的利用建议。野外工作底图采用陕西省测绘局1983年出版的1∶10000日幅图。

1 地层概况

阴塔水源地地处陕北黄土高原东北部黄河西岸[1]，地势西高东低，区内地貌由丘陵剥蚀地貌和河流侵蚀堆积地貌组成。区域构造东翘西伏，倾角平缓，为3°～5°，仅有小型鼻状构造与小型错断，属单斜构造。

1.1 三叠系上统

出露于西部临谷丘陵区、沟谷下游及黄河谷坡。岩性为三叠系上统中细粒长石砂岩，中厚层、浅紫红色、灰绿色，夹紫红色砂质泥岩，砂岩中含灰质结核。粒状结构、块状构造。产状261°～345°∠8°～24°，具斜层理，裂隙不发育，透水性差。冲沟顶面埋深5.1～22.3 m，漫滩顶面埋深21.1～33.5 m。该层易溶盐质量百分数约为0.03%。

1.2 第四系

第四系堆积物以冲积、冲洪积等成因类型的松散层为主[2]。在水源地西侧梁峁上，分布着第四系上更新统黄土，称为马兰黄土[3]。现按各岩土层分层进行详细描述，地质地貌剖面见图1。

图1 阴塔水源地地质地貌剖面图

(1) 粉土：主要分布于黄河漫滩，少量分布在河床内，灰黄色，以粉粒为主，含粉砂、黏粒及少量云母碎片，透水性差，厚度1.0～2.3 m，层底深度1.0～2.3 m。

(2) 粉细砂：分布于黄河漫滩及河床内，黄色，含少量粉粒，松散，透水性较差，厚度1.1～4.5 m，层底深度1.1～5.0 m。

(3) 粗砂：分布于黄河漫滩、河床及冲沟下游，灰黄色、黄色，含少量砾石、卵石和碎煤块，砂砾成分以石英、长石为主，含少量暗色矿物，磨圆度为次圆，泥质含量较少，透水性好，厚度2.0～9.0 m，层底深度2.6～3.7 m。

(4) 砾砂：分布于黄河漫滩及河床内，灰黄色、黄色，含较少卵石和少量碎煤块，见有圆砾石夹层，砂砾成分以石英、长石为主，卵石成分以灰岩为主，磨圆度为圆状，泥质含量较少，透水性好，厚度 9.1～26.5 m，层底深度20.0～33.6 m。

(5) 圆砾：大致分布于冲沟及沟口处，含较多卵石和少量漂石，灰色、灰黄色，厚度10.5～19.2 m，层底深度20.5～29.1 m。

(6) 风积黄土：分布于水源地西侧的梁峁上，为马兰黄土，浅灰黄色、黄色，成分为粉质土、粉质黏土，岩性均一，结构致密，具有大孔隙和植物根洞，含少量白色钙质斑点和钙质结核，局部夹有薄层卵石。局部地层见一层厚0.2～0.5 m的古土壤，顶部残留少量黑垆土。

2 水文地质特征

地下含水层的富水性主要依据钻孔涌水量和单井流量评价[4-5]。区内共施工水文地质孔2个，累计进尺 71 m；观测孔2个，累计进尺45 m；开挖集水廊道 1个，20.2 m×2 m。

抽水试验分单井、多孔和集水廊道抽水试验[6]。水位观测采用电测水位计观测；水量采用三角堰量取；水抽出后，经防渗渠远离抽水源排泄，以防原地下渗。

单井抽水主要为机、民井抽水。试验采取稳定流一次降深的方式，抽水延续6～11 h，稳定1.6～4.6 h，并在抽水结束后观测恢复水位(见表1)。主要利用初期非稳定段及恢复水位资料求取含水层渗透率系数等相关参数。抽水资料及恢复水位资料均满足参数计算要求。

表1 单井抽水试验数据统计表

对于多孔抽水试验，按非稳定流要求对抽水孔和观测孔水位进行观测，稳定时间为8～17 h(见表2)。抽水结束后观测恢复水位。

根据钻孔及民井抽水资料，将全区划分为水量丰富区、水量较丰富区及水量中等区[7-9]：

(1) 水量丰富区(涌水量为3 000～5 000 m3d)。该区沿黄河岸边呈条带状分布，面积0.47 km2。基岩面埋深26.4～33.6 m，平均埋深29.5 m；含水层由中粗砂、砾砂组成，砂质比较纯净，透水性强；潜水位埋深4.2～6.0 m；含水层厚21.5～27.6 m。据抽水试验资料，含水层渗透系数为77.3 md，单井实际涌水量达4 967.00～5 165.87 m3d。

表2 多孔抽水试验数据统计表

(2) 水量较丰富区(涌水量为1 000～3 000 m3d)。该区分布于基岩山区与强富水区之间，面积0.48 km2。基岩面埋深26.1～31.7 m，平均埋深29.4 m；含水层主要由中粗砂、砾砂组成，砂质纯净，但在支沟口外存在较厚的圆砾层，分选性差，泥质含量较高，透水性较强；潜水位埋深5.2～6.2 m，含水层厚20.0～26.2 m。根据抽水试验资料得出，含水层渗透系数为80.65 md，单井涌水量为1 378.7 m3d。

(3) 水量中等区(涌水量为100～1 000 m3d)。该区分布于各支沟内，面积0.49 km2。基岩面埋深10.0～22.3 m；含水层为冲洪积成因的圆砾，粒度粗细不均，泥质含量高，透水性较差；潜水位埋深大于6 m；含水层厚度一般小于10 m，沟口处可达16.0 m左右。据沟内民井抽水试验资料，当井内水位下降1 m时，单井涌水量为114.7～379.7 m3d，含水层渗透系数为0.958～5.395 md。

3 水动态特征

水动态观测包括地下水动态观测和黄河水的动态观测[10]，观测的项目包括水位、水质等。其目的在于查明区内地下水动态规律，确定地下水动态类型、黄河水渗影响范围，为进行水均衡计算和水资源计算提供依据。

水源地内共布观测孔10个。其中，地下水观测点7个：在垂直于河岸的观测剖面上，布置SC1、S7和S1共3个观测点(见图2)，分别距河岸约36、100、300 m；观测点S8、S11、S12和S20，均分布在平行于河岸的观测剖面上，距河岸约100 m。各观测孔的水位随黄河水波动明显。另外，地表水位观测点3个，与地下水水位同步观测。通过对比府谷气象站2005年10月至2006年10月降水量资料与地下水动态观测资料，可以看出，在水量丰富区潜水量与黄河水水力联系密切[8-9]，潜水水位动态与黄河水位升降变化基本同步(见图3)。

各观测孔水位埋深主要随黄河水位升降而变化。从2006年4月到8月，各观测孔水位埋深变化规律不明显；8月到10月，水位埋深随黄河水位和降雨量而变化。在漫滩区：最高水位一般出现在黄河水量最大的8、9月份，最低水位出现在5、6月份；该区域潜水水位变化与黄河水位基本同步，但升降幅度略小于黄河水位升降幅度，且随距黄河距离的增大而减小，在时间上向后延迟。靠近山前和沟谷中的地下水位受降雨影响大于受河水位的影响。一般在最大降雨之后和河水最大时都会出现高水位，最低水位则出现在3、4月份。经分析，距河岸100 m范围内，河水位的升降直接影响潜水位，潜水位随河水位上升而上升，反应较快。而距河岸100 m以外的广大漫滩地区，黄河水位对潜水位的影响是间接的。

图2 阴塔水源地观测点位置图

图3 长观孔水位埋深动态曲线

图4 观测孔水位埋深、黄河水位及降雨量对比图

由图2、图4可知：在5月、7月和8月出现最大降雨量之后，沟口观测孔S1和S20水位埋深均有所上升；在降雨量小的月份，沟口观测孔水位埋深变化不明显。可见降雨的季节性变化直接影响沟口水位的变化。沟口降雨量对潜水位的影响大于黄河水位变化的影响。

经分析，潜水动态的主要影响因素是水文地质和降雨量。黄河水是区内潜水主要补给来源之一，河漫滩的潜水位变化与黄河水位基本同步，但升降幅度略小于河水位升降幅度，且随距黄河距离的增大而减小，在时间上向后延迟。降雨也是区内潜水主要补给源之一，降雨的季节性变化直接影响水位的变化。由图4可见，降雨之后沟口观测孔S1和S7水位均上升，说明降雨量对潜水位的变化影响较大。

综上所述，区内潜水动态类型可分为水文型和降雨型，其中，水文型主要分布于黄河漫滩。据动态观测资料，潜水位年变化幅度0.55 m，年累计升幅3.02 m。降雨型主要分布于勘探区的支沟内及靠近山边的漫滩。