镇原县水资源开发利用与开采技术条件探析

2022-02-14李敏

中国资源综合利用 2022年1期

关键词：富水河谷含水层

李敏

（甘肃省庆阳生态环境监测中心，甘肃庆阳 745000）

镇原县位于甘肃省东部，地处庆阳市的西南端，东临庆城县、西峰区，西接宁夏回族自治区彭阳县，南连平凉市泾川县、崆峒区，北靠环县，全县总面积为3 500 km。镇原县是一个以种植业为主的农业县，洪河、茹河河谷川区是该县确定的农业开发重点区域。

1 自然地理概况

1.1 地形地貌条件

地貌属黄土沟壑残塬地貌，地形总体趋势西北高、东南低，以5‰的坡降由西北向东南倾斜，海拔为1 110 ～1 270 m，相对高差为160 m，地貌类型属剥蚀堆积黄土梁峁丘陵及黄土塬，如图1 所示。由于区内地表植被稀疏，沟谷溯源侵蚀强烈，水土流失严重，地形支离破碎，形成残塬、梁峁和河谷川区等不同的地貌形态。

图1 镇原县地貌图

1.2 气象水文条件

镇原县属暖温带半湿润大陆性季风气候区，干旱少雨，冬季酷寒，夏季炎热，四季分明。年均无霜期为160 d。多年平均降水量为499.5 mm，多年平均蒸发量为1 565.4 mm，是降水量的3.1 倍。

镇原县降水量分布与时间的关系十分密切。首先表现在降水量年际变化大，旱涝时有发生，每7 ～8年为一个气象小周期，28 ～30年为一个气象大周期，枯水年与丰水年一般不连续出现，丰水年最大降水量为699.2 mm，枯水年最小降水量为323.5 mm，相差达375.7 mm；其次表现为年内降水主要集中在7月、8月、9月，其约占全年降水量的56%，而且多以暴雨形式出现。

镇原县水系比较发育，河谷错综复杂，属黄河流域泾河水系，主要有泾河一级支流黑河、蒲河、洪河、茹河、交口河等及其二级支流组成，由西北向东南流，纵贯全区，呈扇形汇入泾河，共有大小沟谷382 条，其中常年性流水的沟谷有135 条。

2 区域水文地质条件

区内地下水的分布、埋藏及含水层的富水性受地形地貌、地层岩性、地质构造的严格控制。按赋存条件，地下水可分为松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙裂隙水两大类。其中，松散岩类孔隙水又分为黄土潜水和河谷潜水两个亚类，碎屑岩类孔隙裂隙水分为表层孔隙裂隙潜水和层间承压水两个亚类。

2.1 松散岩类孔隙水

2.1.1 黄土潜水

黄土高原地区的地下水资源并不丰富，但分布广，含水层岩性为第四系中更新统中上部黄土夹多层古土壤及姜石层，土质松散，孔隙裂隙较发育，是塬区潜水的主要含水层，中更新统下部的褐黄色粉土与下更新统橘红色粉质黏土构成潜水的相对隔水层。尤其在黄土塬梁地区，有良好的储存空间和隔水土层，容易形成面积不等、厚度不一的零星黄土含水层，因此，黄土地下水露头在梁、峁地带到处可见，并沿黄土斜坡中、下部和黄土冲沟沟脑溢出成泉，而在黄土丘陵区，地下水则多分布于黄土斜坡的中、下部。

2.1.2 河谷潜水

河谷潜水主要为第四系卵石层孔隙潜水，赋存于茹河、洪河、蒲河及其主要支沟的卵石层中。含水层厚度向河谷边缘逐渐变薄，水位埋深随微地貌变化，由河谷级阶地至山根区，水位埋深逐渐加大。含水层的富水性各地差异较大，河谷Ⅰ级阶地及河漫滩富水性较强，Ⅱ级阶地富水性相对较弱，往阶地后缘，含水层富水性逐渐减弱。总体而言，河谷潜水含水层因泥质含量较高，富水性不均匀且较弱。

2.2 碎屑岩类孔隙裂隙水

2.2.1 表层孔隙裂隙潜水

表层孔隙裂隙潜水分布于茹河、洪河、蒲河河谷及两侧支沟中。含水层岩性为罗汉洞组砂岩、泥岩，地下水赋存于表层风化裂隙之中，属孔隙裂隙潜水。水位埋深一般大于20 m，含水层厚度较薄，仅为5～10 m，富水性较弱，单井涌水量小于100 m/d。此类水动态变化大，供水意义不大。

2.2.2 承压水

镇原县白垩系志丹群中埋藏有多层承压水，其特征是水量丰富，水质好，水头高，是镇原县内具有开采价值的主要含水层。除此之外，杨涧河河谷中还埋藏有第四系下更新统承压含水层。

3 水资源开发利用

3.1 水资源开发利用现状

新中国成立以来，镇原县人民经过七十多年的艰苦奋斗，狠抓农田水利工程基本建设，在水资源开发利用上按照全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理的原则，坚持兴利与除害结合，开源与节流并重，防洪与抗旱并举，大、中、小结合，突出节水的治水思路，兴建了一大批小型农田水利工程，使全县引、蓄、提调节等水利工程逐年持续、快速、健康发展，并初具规模，在国民经济建设中发挥了重要的作用，给干旱缺水的镇原县工农业生产注入了新的生机。

但是，受特殊自然条件的制约，水利在国民经济中的基础地位还显得十分脆弱，由于水资源分布不均，工程布局不合理，北部丘陵区人畜饮水仍然十分困难。部分水利工程建于20 世纪60年代至70年代，年久失修，水毁严重，灌溉渠道不配套，灌溉方式落后，缺乏维修改造资金，使粮食产量低而不稳。镇原县还有16.2万人口饮水不安全，部分群众饮用污染水，部分水源保证率低，远距离取水在全县普遍存在。农业基础设施薄弱，雨养农业占主导地位，产业结构亟待调整，水利设施配套滞后，制约着镇原县经济社会的发展。

3.2 现状水资源开发利用综合评价

镇原县境内河流主要有蒲河、交口河、茹河、洪河、黑河及杨涧河等，流域面积为3 502 km，天然径流总量为1.39×10m。新中国成立后，经过70多年艰苦卓绝的努力，镇原县水利工程设施建设不断发展，水资源利用技术不断革新，但和省内外同等条件地区相比，本县的水利工程技术和设施还远远不能适应时代发展的要求，这也给水资源开发利用提出了新的目标和任务。

3.3 水资源开发利用原则

一是以保护生态环境为前提，优先满足城市生活用水，基本保证工农业生产用水，努力改善生态环境绿化用水，按水资源的承载能力，统筹考虑配水方案。二是遵循现已形成的用水格局，协调流域上下游地表水和地下水用水，进一步改善供水条件。三是地表水、地下水资源要统一规划，综合利用。四是实行计划用水，厉行节约用水。

为了合理开发利用有限的水资源，使其最大限度地发挥出综合效益，必须严格实施取水许可制度，对各类水资源进行取水登记，核定各用户的用水量，按计划分配水量，定额供水，实行节奖超罚，促使工业改造生产工艺，提高水资源的重复利用率。新建企业应采用省水少污染工艺，使其污水的处理、水的循环利用和节水措施符合同时设计、同时施工和同时建成的三步要求。积极推广节水灌溉技术，提高灌溉水的利用率，达到节水高产的目的，为城镇供水节约更多的水源。

4 地下水开采技术条件

区内地形起伏很大，地下水类型不同或类型相同但分布的区段不同时，其赋存的特征差异很大，因此其开发利用的技术条件也明显不同。

4.1 河谷潜水的开采技术条件

区内的河谷潜水主要分布于茹河、洪河河谷谷地，具有埋藏较浅，含水层厚度较薄，但富水性及水质普遍较好的特点。河谷潜水的开发利用宜用管井的方法。管井的深度设计为20 ～30 m 较为适宜，井径为300 ～550 mm，管径为200 ～400 mm。茹河及洪河河谷潜水适宜采用散井开采方式，单井涌水量为100 ～500 m/d。

4.2 黄土潜水的开采技术条件

黄土潜水在整个黄土塬区都是一种供水意义十分重要的地下水，农村人畜用水主要采用的是黄土潜水，塬区的城镇用水也多采用黄土潜水。其中具有开发价值的主要有平泉塬、屯子塬、孟坝塬及临泾塬，由于各塬水位埋深及富水性不同，宜用管井分散的方式开采。管井的设计深度平泉塬为90 ～100 m，屯子塬、临泾塬及孟坝塬为110 ～120 m，井径为300 ～350 mm，管径为200 ～250 mm，单井涌水量为100 ～500 m/d。对分布于梁峁丘陵区的黄土潜水，除直接引用泉水外，还可在适宜地段（如梁间洼地）人工打井开采。黄土潜水的主要补给是大气降水，不但量少，而且有季节性变化的特征，因而黄土潜水不宜集中持续开采。