甘肃省泾川地区水文地质条件研究分析

拉春燕

（甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

泾川县位于甘肃东部、陕甘交界处，周边旅游资源丰富，主要的国家级景区有：崆峒山、回山王母宫、大云寺、周文王伐密所筑古灵台等。泾川县境内有泾河及其支流汭河、黑河、洪河、蒲河五条河流，多年平均径流量124亿m3，水资源较为丰富。为了更好的开发利用该区域的水资源，对该区域的水文地质条件进行研究，以更好的支持地方经济发展。

1 地质背景

研究区大地构造位置属华北板块鄂尔多斯地块西南部边缘，基底物质主要由前长城系深变质岩系组成，上覆地层主要为中生界地层，主要为陆相沉积岩石组成，累计厚度超过6千米。在基底的边部，主要出露地层有寒武纪霍山组、张夏组、三山子组，主要岩性以灰岩、白云岩等为主，缺失志留系和泥盆系。震旦系、寒武系和奥陶系的地层，根据以往地震、钻探等资料，认为在鄂尔多斯地东南缘深部（3000m～4000m）分布，在盆地西缘的六盘山逆冲构造带断续分布。位于白垩系之下的二叠系、三叠系和侏罗系地层，为陆相碎屑岩（主要砂、砾岩岩层组合），在西缘逆冲构造带断续分布。白垩系盆地为大型向斜构造，主要由白垩系构成，岩石组合主要由孔隙发育的砾岩层和砂岩层组成，岩层内节理亦较为发育。该层赋存有丰富的地下水资源，是本次研究工作的主要目的层，其下部侏罗系直罗组砂岩中也赋存有一定的地下水资源，是本次工作的次要目的层。分布在最顶部的以更新统黄土为主，厚度10m～250m，在区内的主要河流区均有分布[1]。

该区域东侧分布为子午岭，西侧分布有六盘山，北部分布有麻黄山，南侧与渭北隆起相毗邻，地势由四周向中间缓倾，为一大型向斜构造，因而也称陇东盆地，属于鄂尔多斯大型沉积盆地西南部的一个盆地。在陇东盆地的范围内，由于基底形态和盖层结构的不同，以平凉十里堡-铜城近南北向隐伏断裂为界，构成西缘冲断带与天环向斜（天环坳陷）的分界。中生代大鄂尔多斯内陆盆地及独立鄂尔多斯盆地演化阶段是鄂尔多斯盆地演化史上的重要阶段，侏罗纪—白垩纪是鄂尔多斯盆地演化史上的非常重要时期。

2 地下水的类型及特征

地下水的赋存与分布，严格受地质、构造、水文及气象条件的控制。在不同的构造部位和不同的地层空间形成不同类型的地下水，其地下水的赋存和分布规律也各不相同。研究区地下水主要以重力水的形式储存于松散岩类孔隙、孔隙裂隙介质和碎屑岩类孔隙裂隙介质中，按含水层的岩性类型及地下水在介质中的赋存状态，可将其分为松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙裂隙水两大类型。

2.1 松散岩类孔隙潜水：分为河谷潜水及黄土孔隙裂隙潜水

研究区内河谷潜水主要赋存于泾河谷地及其支流河谷地。根据钻孔等资料，认为主要赋存层位为第四系冲洪积层，赋水介质主要为尚未胶结的砾石、砂石等。泾河上游地段，单井每日涌水量多在1千～3千立方米，属强富水区，河谷内赋存含水层的厚度一般在5m～15m间，含水层的储水性较好。泾河上游地段含水层厚度多较薄，日出水量均小于一千立方米，属于中等富水区。支流河谷地宽一般在0.1～1km之间，潜水含水层的厚度较薄，含水层的赋水性较弱，单井单日涌水量一般小于1千立方米，为中等富水区。初步总结分析认为：河谷下游的地下水位埋深小于上游地段的地下水位埋深，泾河谷地下游地段水文埋深一般在5m左右，而上游地段的水位埋深为10m左右。其支流黑河与汭河的谷地下游地段和上游地段埋深均在5m左右，相对而言上游埋深略大于下游埋深。河谷两侧的一、二级阶地的水位埋深一般在5m～15m，向两侧高坡处的高阶地渐变为30m～100m。

2.2 碎屑岩类孔隙-裂隙水

研究区碎屑岩类孔隙-裂隙水主要赋存于早白垩世保安群和中侏罗世直罗组，岩性主要以厚层砂岩为主，其空间容量较大，侏罗系下部分布的主要为三叠系致密细砂岩、粉砂岩和泥岩，其透水性微弱，为相对稳定的隔水底板，具有良好的储水和保水的条件[2]。

下白垩系：碎屑岩孔隙裂隙承压水含水层，具有厚度大、分布范围广、水量充足等特点，但是由于地层中的岩石矿物成分的影响以及径流条件限制，使得其中赋存的水质相对较差，含盐量相对偏高，因此该层水位不能很好的开发利用。考虑到该区域地表干旱缺水的因素，该含水层可为工业用水，从而降低稀缺高品质水资源的节约。就含水岩组与其它地层相比，以泾川组下部、洛河组及环河组下部储水导水条件好，环河组上部和罗汉洞泾川组上部相对较差（图1）。

中侏罗世直罗组：该富水层的主要岩性以中粗粒厚层砂岩为主，其砂岩中的裂隙和孔隙较为发育，具有较好的储水空间和运移通道。该含水砂岩约占该地层单元的60%以上，厚度较大（10m～160m）。并且在延安组煤层间的砂岩含水层，以中粒及粗粒砂岩为主，其中粉砂岩和泥岩的夹层较多，但层厚度较小，其储水结构主要为微裂隙和孔隙。该地层厚度达到十几米至近百米，在区域上分布不连续，并且岩层的厚度变化较大。

此外，研究区内第三系碎屑岩孔隙裂隙含水层大部分缺失，含水层以层间砂砾岩、砂岩为主。据前人勘查资料，古近系砂岩、砂砾岩胶结较为紧密，赋水性差，含水极其微弱，单孔最大涌水量不足10m3/d，为基本不含水层，无实际供水意义。

图1 陇东地区白垩系水文地质图

3 地下水的补给、径流与排泄条件

白垩系盆地（天环向斜）地下水为一相对独立的单一完整地下水系统，补给来源主要有大气降水、黄土潜水、地表水及侧向边界地下水，径流方向总体上是由东、北、西三面向盆地中部的马莲河谷地一带汇集，排泄方式主要有向地表水排泄、下游径流排泄和人工开采等三种方式。

研究区位于天环向斜东翼，天环向斜东翼宽缓，中新生代地层沉积厚度大。早白垩世保安群和中侏罗世直罗组是普查区内主要碎屑岩裂隙孔隙含水层系统，其含水量大，水质较好，含水岩层孔隙率较高且连通性比较好，赋水条件优越。

白垩系地下水分布有保安群的宜君-洛河组、环河组、罗汉洞-泾川组三个岩组，总厚度在300m～1200m，构成了一个相对独立的大型向斜自流水盆地，其西部边界为受断裂控制的补给边界，南部边界为自然排泄边界，东部边界大致以子午岭为界，可视为隔水边界，北部边界为补给强度较弱的补给边界。

4 地下水动态特征

目前研究认为，一年内黄土潜水的水位动态在具有稳定的变化规律。黄土潜水在一年内有低水位期和高水位期之分，统计得知低水位期在五月-八月期间，其形成的主要原因是工农业活动所导致的开采量增加和西北干旱气候间降雨量减少导致补给量减少引起；高水位期分别在1～4月和10～12月，其形成的原因与人类的开采作用减少、大气降水增加后导致的补给密切相关，其主导因素由于补给量的增加引起，但由于黄土层厚度大、渗流速度等因素，使得补给具有滞后的现象。由于气候的变化年度差异性，使得地下水位的变化具有一定的相似性，同时由于人类的工农业活动不断增强，使得地下水位呈现规律性下降的现象，据统计数据显示，年下降率0.16m/年。故地方政府需要关注该现象，加强地下水使用的管控和调配，确保地下水的水位稳定，从而保持好本地区的生态环境。同时加强水资源的节约利用和保护，确保地下水水质长期稳定[3]。

通过监测数据显示，白垩系等碎屑岩类孔隙-裂隙水水头（自流量）总体呈逐年下降（衰减）的趋势，衰减速率相对较慢。通过对该区域地下水的开采情况调研分析后，认为造成地下水位下降或自流量衰减的原因，主要是由于人类工农业活动的连续高强度开采所引起的，特别是大型工业企业生产单位的开采（主要以石油企业为主），从而造成承压含水层系统弹性储存量的释放和消耗，故需要注意地下水位的下降，做好监控的同时，需要减少地下水的高强度开采，做好地下水资源的报告和自然恢复，必要时人工辅助恢复地下水位的恢复。