石羊河流域地下水盆地分区划分研究

(甘肃省水利厅石羊河流域管理局，甘肃 武威 733000)

1 地形地貌概况

石羊河流域内地势南高北低，自西南向东北倾斜，由南而北可分四个地形区，即为南部的祁连山地、中部的走廊平原、北部的北山山地和阿拉善高原。走廊平原又可划分为灌溉绿洲区和戈壁沙漠区。南部祁连山山体海拔高程大多在2 000～5 000 m之间，4 000 m以上发育着现代冰川，最高峰冷龙岭海拔高达5 254.5 m。北部有龙首山、北大山和雅布赖山，龙首山最高海拔3 616 m。南北两山之间为走廊平原，海拔在1 500～2 200 m之间，地势平坦，有灌溉绿洲与戈壁断续分布。北部的阿拉善高原海拔1 500～2 200 m，雅布赖山主要为复合沙山，海拔多为1 200～1 500 m，雅布赖山东南为民勤绿洲和滕格里沙漠。

2 区域地质

2.1 地层岩性

流域内各时代地层均有出露，地层序列比较完整，有多种类型的沉积建造，前第四系主要分布在南部祁连山区以及北部的龙首山及北山一代；第四系主要分布于走廊平原区。

2.1.1 前第四系

祁连山、龙首山以及北山均有大面积分布，主要地层岩性有寒武系中下统(∈1-2)变质砂岩，奥陶系下统车轮沟群上组(O1ch2)变质砂岩、千枚岩夹石英岩，二迭系下统大黄沟群(P1dh)砂岩、砂砾岩，二迭系上统(P2yg)窑沟群砂岩、粗砂岩、砾岩，三迭系中下统(T1-2)砂岩夹页岩、砂砾岩，三迭系上统延长群(T3yn)砂岩、页岩，侏罗系中下统窑街群(J1-2yj)砂岩夹砾岩、页岩，侏罗系上统享堂群(J3xn)砂岩夹砾岩，白垩系下统河口群(K1hk)页岩、砂岩、砂岩夹泥岩。

2.1.2 第四系

第四系地层为本次研究的主要含水层，根据已有调查及钻探资料，总结分析如下：

(1)第四系下更新统(Q1)

下更新统为一套冰水-河流-湖相堆积物，并经历过构造变动，岩相变化大，岩性复杂，有自前山带向盆地中心由粗变细的变化规律。山前南营一线，平均厚度约56.6 m。武威城区附近，厚度77～213 m。馒头山北麓和潮水山南麓出露面积小，厚度小于12 m。昌宁盆地厚度大于200 m。潮水东盆地厚度大于70 m。民勤区下部的岩性为半固结-松散的河湖相砂、砾砂与泥岩互层。

(2)第四系中更新统(Q2)

在南部祁连山山前零星出露厚度约5～20 m的冰水-洪积砾石层，呈帽状盖于新近系丘陵顶部；河口地带为砾卵石层，可见厚度5～8 m。

南部武威区为洪积物，自南而北由砂砾卵石层过度为砂砾卵石、砂、亚砂土多层结构，厚度10～300 m。民勤区地层岩性表现为砂、砾砂、亚砂土及亚粘土互层的多层结构。昌宁区地层岩性为砂砾石夹亚砂土，厚度30～50 m。潮水东区地层岩性以砂砾石、泥质砂砾石和泥质粉砂、亚粘土为主，厚度50～150 m。

(3)第四系上更新统(Q3)

流域低山丘陵分布有上更新统中期风积马兰黄土，厚度一般2～10 m，疏松，具大孔隙，不显层理，垂直节理裂隙发育。在走廊平原区大面积出露，岩性以砾卵石为主，表层有薄层亚砂土、亚粘土覆盖。厚度受祁连山前隐伏断层控制，断层以南厚度一般10～30 m，断层以北厚度大于100 m；昌宁区下部埋藏地层以砂砾卵石为主，厚度20～70 m。潮水东区下部埋藏地层为砂砾石、含砾中细砂和亚砂土、粉细砂，厚度11～51 m。

(4)第四系全新统(Q4)

全新统下组冲洪积物：广泛分布于倾斜平原及河谷(沟)Ⅱ阶地上，以土黄色亚砂土为主，结构疏松，局部地段夹砂和小砾石透镜体，厚度山前地带可达10 m，一般为1～3 m。河(沟)谷级阶地表层亚砂土之下的砾卵石层厚度小于5 m。

全新统上组冲洪积物：分布于流域内大型河谷的河漫滩及Ⅰ级阶地上，岩性为砂砾卵石和亚砂土，厚度小于10 m，分选性较好，次浑圆状。

风积物：分布于流域北部的广大沙漠地带，岩性主要为粉细砂，成份以长石为主，厚度达50 m。

2.2 地质构造

大地构造上，石羊河流域属昆仑祁连山褶皱系及中朝地台阿拉善隆起带。北部与天山兴蒙造山带相邻，西北为塔里木地块，东部为华北板块。阿拉善隆起带与河西走廊过渡带之间以龙首山东段东大山、馒头山及红崖山南侧隐伏断裂为界。

昆仑祁连山褶皱系是在中国古地台基础上裂陷而成的，由北往南可分为四个二级构造单元，即走廊过渡带、北祁连优地槽褶皱带、祁连中间隆起带和南祁连冒地槽褶皱带。各构造单元之间均发育NW、NNW、近EW向的深大断裂。中生带以来，流域在继承、保留前中生代基本构造格架基础上，中新生代沿这些深大断裂强烈差异的断块隆升运动塑造形成了南部祁连山强烈隆升带、北部走廊山脉缓慢隆升带和中部山间大幅度沉降带，中下游沉降形成流域南部武威盆和北部民勤盆地。

金川区域构造属中朝地台构造单元阿拉善隆起带，受东西向天山—阴山构造带、阿拉善弧形构造带和祁吕贺山字形构造体系影响，构成金川区错综复杂的构造形态，它们普遍具有多期活动的特点，而祁吕系西翼和天山—阴山构造带至今仍在活动，尤以祁吕系构造活动最为强烈，对近代山地的上升和下降起着控制作用，也推动昌宁盆地、潮水东盆地的形成。

对区域水文地质条件具有重大控制作用的断裂构造主要为武威南部山前深大断裂和北部红崖山-阿拉古山大断裂。前者走向南东-北西向，在祁连山前形成“断层台阶”，使断层两侧地下水位落差达百米；后者走向近东西向，断层两侧地下水位落差10m左右，是形成武威盆地与民勤盆地的分界线。

3 区域水文地质

根据地下水形成的自然条件、水理性质及水理特征，流域内地下水分为：基岩裂隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、松散岩类孔隙水三种类型。基岩裂隙水分布于中山、丘陵地带，系具自由水面的潜水，其岩性主要为变质火成岩、砂砾岩及花岗岩等岩石，裂隙潜水补给来源主要是大气降水，区域内补给条件差，泉水出露少，水量贫乏。地下水径流模数小于1 L/s·km2，单泉流量0.01～0.5 L/s，无严格地补给、径流排泄分区，动态变化与各季节降水量相关，泉水流量秋季大于春季。

碎屑岩类裂隙孔隙水赋存于石炭系—第三系组成的向斜或单斜构造中，含水层为砂岩、含砾砂岩、砂砾岩等，隔水层为页岩、粉砂岩和粉质泥岩，为层间—承压水，富水性很弱，降深为5 m时，单井涌水量小于10 m3/d，碎屑岩类裂隙孔隙水的补、径、排条件基本与基岩裂隙水相同。

走廊平原区沉积了大厚度的第四系松散层，为地下水的赋存提供了良好的条件，受区域地质构造影响，流域内平原区松散岩类孔隙水分布具有不连续性，含水层富水性差异较大。平原区松散岩类孔隙水为本次主要研究对象。

3.1 平原区水文地质分区

根据地质构造、地貌形成条件以及平原区松散岩类孔隙水状况，进一步划分为大靖盆地含水区、武威盆地含水区、永昌盆地含水区、民勤盆地含水区、昌宁盆地含水区和潮水东盆地含水区。通过勘测、调查分析，各盆地含水区地下水形成、分布、埋藏及其水力特征既有相似性，又存在各自的差异。

3.1.1 大靖盆地含水区

位于流域东部平原(大靖盆地)的冲洪积倾斜平原区，地貌上包括大靖盆地以及盆地北部沙漠区。含水区南侧为祁连山区，西侧受区域断裂影响，西靖——土门一带基地抬升，基岩面高于地下水位，储水构造不利于地下水的富集，使得该区第四系松散岩类孔隙水具有不连续性，地下水无研究和利用价值，因此将西靖-土门基地抬升带划分为透水不含水区。

3.1.2 武威盆地含水区

位于流域中部走廊平原区。行政区域包括凉州区全部、古浪县西部以及永昌县县城以东地区。地貌上包括六河水系(古浪河、黄洋河、杂木河、金塔河、西营河、东大河)冲洪积平原区及凉州区东部沙漠区。含水区东侧为西靖-土门透水不含水区，西南侧为祁连山区，西侧为龙首山和永昌南山，北侧为民勤盆地。红崖山-阿拉古山大断裂为武威盆地与民勤盆地的分界线，红崖山一代基地隆起，为透水不含水区。

3.1.3 永昌盆地含水区

位于流域西部，行政区域为永昌西西部地区，地貌上为祁连山与龙首山之间的山间盆地。含水区东侧为武威盆地，通过断裂带与武威盆地分界，南侧为永昌南山(祁连山)，西侧为大马营盆地，北侧为龙首山。

3.1.4 民勤盆地含水区

位于流域东北部平原区，行政区域为民勤县东部区域。地貌上包括武威盆地和盆地两侧沙漠区。含水区北侧为北山延伸段，部分地段为透水不含水层，南侧为武威盆地，西侧为昌宁盆地。红崖山-小井子一线为民勤盆地和昌宁盆地的地下水分水岭。

3.1.5 昌宁盆地含水区

位于流域西中西部平原区，行政区域为民勤县西南部和金川区中南部地区。地貌上包括昌宁盆地全部。含水区东侧为民勤盆地，西侧、南侧为龙首山，北侧为潮水东盆地。

3.1.6 潮水东盆地含水区

位于流域西北部平原区，行政区域为民勤县西部和金川区北部地区。地貌上包括潮水东盆地全部。含水区东侧为民勤盆地，南侧为龙首山和昌宁盆地，北侧为北山。潮水东盆地和昌宁盆地以盐井子-锁锁井一带为地下水分水岭。

3.2 含水岩组及补、经、排特征

3.2.1 大靖盆地

地下水类型为松散岩类孔隙潜水，赋存于第四系中、上更新统及全新统冲洪积、洪积砂砾卵石、碎石层、细砂中，由南向北地下水位埋深由深变浅(30～100 m)。地下水补给来源为基岩山区侧向径流补给、降雨、河道、渠系、灌溉入渗补给等，地下水自西南向北东径流，侧向径流与灌溉开采为北区主要的排泄方式。

3.2.2 武威盆地

地下水含水层主要为上更新统砂砾石，其分布和埋藏规律受新构造运动控制，因山前第四系隐伏断层的切割，断层以南基底翘起，潜水埋藏浅；以北含水层急剧变厚，可分为断层台阶带潜水和平原区潜水-承压水。

地下水补、经、排条件与大靖盆地相似，侧向径流补给除基岩山区外，东部沙漠区对平原区也有一定的补给。地下水最终汇聚到民勤蔡旗附近，以侧向径流的方式流入民勤县境内，另外，蒸发和灌溉开采也是本区地下水主要的排泄方式之一。

3.2.3 永昌盆地

地下水主要接受西大河渗漏补给及两侧山区测下给补给，地下水流向自西向东，一部分在永昌县附近通过断裂段补给武威盆地，另一部分径流金川峡最终进入永昌盆地，地下水开采灌溉和侧向流出是本区主要排泄方式。

3.2.4 民勤盆地

含水层岩性为砂、砾砂、亚砂土及亚粘土互层的多层结构，地层颗粒较细。地下水接受南部武威盆地侧向径流补给、北部山区侧向补给，流向由南北向盆地中部汇聚，蒸发和人工开采是本区最主要的排泄方式。

3.2.5 昌宁盆地

昌宁盆地地处石羊河流域下游西部，属西大河尾闾区。盆地南、北、西三面环山(龙首山脉)，东与民勤盆地衔接。盆地内第四系松散层厚度80～300 m，自西向东渐薄。岩性除西部金昌市—下四分一带为砂砾卵石、砂砾石外，其余广大地区均为砾砂、砂与粘土互层。

地下水接受山区侧向补给，河道入渗补给，径流条件与民勤盆地相似，由四周向盆地中部汇集，蒸发和人工开采是本区最主要的排泄方式。

3.2.6 潮水东盆地

潮水东盆地地处石羊河流域下游西北，西、北、南三面为北山低山丘陵，东部与民勤盆地衔接。第四系松散层厚度80～400 m。含水层厚度50～200 m，自西向东、自南而北渐薄，西南部的南板洼滩一带大于200 m，盆地东北缘含水层厚度不足50 m。地下水补、经、排条件与昌宁盆地大致相似。由四周向盆地中部汇集，蒸发和人工开采是最主要的排泄方式。

4 结语

流域地下水划分为大靖地下水盆地、武威地下水盆地、永昌地下水盆地、民勤地下水盆地、昌宁地下水盆地和潮水东地下水盆地，经流域地下切面计算和抽水试验验证，区内地下水降水入渗补给量为0.937亿 m3/a，侧向径流补给量为0.086亿 m3/a，合计地下水天然补给量为1.023亿 m3/a。同清华大学石羊河流域地下水网格模型分析和计算机运算，地下水资源量为0.99亿 m3/a。相对误差为0.033亿 m3/a，绝对误差3.23%，分析较为准确，地下水盆地分区合理。