張 余 波

(1. 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系， 西安 710069； 2. 大陸動力學(xué)國家重點實驗室， 西安 710069)

陰塔水源地位于陜西省榆林市府谷縣府谷鎮(zhèn)陰塔村，黃河河谷西岸，距縣城約6 km。對該地區(qū)水文地質(zhì)方面的調(diào)查工作起步于20世紀(jì)30年代，較為系統(tǒng)的水文地質(zhì)研究工作開始于20世紀(jì)80年代。本次研究調(diào)查了此區(qū)域第四系沉積層含水層厚度、巖性、富水性，并提出合理的利用建議。野外工作底圖采用陜西省測繪局1983年出版的1∶10000日幅圖。

1 地層概況

陰塔水源地地處陜北黃土高原東北部黃河西岸[1]，地勢西高東低，區(qū)內(nèi)地貌由丘陵剝蝕地貌和河流侵蝕堆積地貌組成。區(qū)域構(gòu)造東翹西伏，傾角平緩，為3°～5°，僅有小型鼻狀構(gòu)造與小型錯斷，屬單斜構(gòu)造。

1.1 三疊系上統(tǒng)

出露于西部臨谷丘陵區(qū)、溝谷下游及黃河谷坡。巖性為三疊系上統(tǒng)中細粒長石砂巖，中厚層、淺紫紅色、灰綠色，夾紫紅色砂質(zhì)泥巖，砂巖中含灰質(zhì)結(jié)核。粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。產(chǎn)狀261°～345°∠8°～24°，具斜層理，裂隙不發(fā)育，透水性差。沖溝頂面埋深5.1～22.3 m，漫灘頂面埋深21.1～33.5 m。該層易溶鹽質(zhì)量百分?jǐn)?shù)約為0.03%。

1.2 第四系

第四系堆積物以沖積、沖洪積等成因類型的松散層為主[2]。在水源地西側(cè)梁峁上，分布著第四系上更新統(tǒng)黃土，稱為馬蘭黃土[3]?，F(xiàn)按各巖土層分層進行詳細描述，地質(zhì)地貌剖面見圖1。

圖1 陰塔水源地地質(zhì)地貌剖面圖

(1) 粉土：主要分布于黃河漫灘，少量分布在河床內(nèi)，灰黃色，以粉粒為主，含粉砂、黏粒及少量云母碎片，透水性差，厚度1.0～2.3 m，層底深度1.0～2.3 m。

(2) 粉細砂：分布于黃河漫灘及河床內(nèi)，黃色，含少量粉粒，松散，透水性較差，厚度1.1～4.5 m，層底深度1.1～5.0 m。

(3) 粗砂：分布于黃河漫灘、河床及沖溝下游，灰黃色、黃色，含少量礫石、卵石和碎煤塊，砂礫成分以石英、長石為主，含少量暗色礦物，磨圓度為次圓，泥質(zhì)含量較少，透水性好，厚度2.0～9.0 m，層底深度2.6～3.7 m。

(4) 礫砂：分布于黃河漫灘及河床內(nèi)，灰黃色、黃色，含較少卵石和少量碎煤塊，見有圓礫石夾層，砂礫成分以石英、長石為主，卵石成分以灰?guī)r為主，磨圓度為圓狀，泥質(zhì)含量較少，透水性好，厚度 9.1～26.5 m，層底深度20.0～33.6 m。

(5) 圓礫：大致分布于沖溝及溝口處，含較多卵石和少量漂石，灰色、灰黃色，厚度10.5～19.2 m，層底深度20.5～29.1 m。

(6) 風(fēng)積黃土：分布于水源地西側(cè)的梁峁上，為馬蘭黃土，淺灰黃色、黃色，成分為粉質(zhì)土、粉質(zhì)黏土，巖性均一，結(jié)構(gòu)致密，具有大孔隙和植物根洞，含少量白色鈣質(zhì)斑點和鈣質(zhì)結(jié)核，局部夾有薄層卵石。局部地層見一層厚0.2～0.5 m的古土壤，頂部殘留少量黑壚土。

2 水文地質(zhì)特征

地下含水層的富水性主要依據(jù)鉆孔涌水量和單井流量評價[4-5]。區(qū)內(nèi)共施工水文地質(zhì)孔2個，累計進尺 71 m；觀測孔2個，累計進尺45 m；開挖集水廊道 1個，20.2 m×2 m。

抽水試驗分單井、多孔和集水廊道抽水試驗[6]。水位觀測采用電測水位計觀測；水量采用三角堰量??；水抽出后，經(jīng)防滲渠遠離抽水源排泄，以防原地下滲。

單井抽水主要為機、民井抽水。試驗采取穩(wěn)定流一次降深的方式，抽水延續(xù)6～11 h，穩(wěn)定1.6～4.6 h，并在抽水結(jié)束后觀測恢復(fù)水位(見表1)。主要利用初期非穩(wěn)定段及恢復(fù)水位資料求取含水層滲透率系數(shù)等相關(guān)參數(shù)。抽水資料及恢復(fù)水位資料均滿足參數(shù)計算要求。

表1 單井抽水試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

對于多孔抽水試驗，按非穩(wěn)定流要求對抽水孔和觀測孔水位進行觀測，穩(wěn)定時間為8～17 h(見表2)。抽水結(jié)束后觀測恢復(fù)水位。

根據(jù)鉆孔及民井抽水資料，將全區(qū)劃分為水量豐富區(qū)、水量較豐富區(qū)及水量中等區(qū)[7-9]：

(1) 水量豐富區(qū)(涌水量為3 000～5 000 m3d)。該區(qū)沿黃河岸邊呈條帶狀分布，面積0.47 km2?；鶐r面埋深26.4～33.6 m，平均埋深29.5 m；含水層由中粗砂、礫砂組成，砂質(zhì)比較純凈，透水性強；潛水位埋深4.2～6.0 m；含水層厚21.5～27.6 m。據(jù)抽水試驗資料，含水層滲透系數(shù)為77.3 md，單井實際涌水量達4 967.00～5 165.87 m3d。

表2 多孔抽水試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

(2) 水量較豐富區(qū)(涌水量為1 000～3 000 m3d)。該區(qū)分布于基巖山區(qū)與強富水區(qū)之間，面積0.48 km2?；鶐r面埋深26.1～31.7 m，平均埋深29.4 m；含水層主要由中粗砂、礫砂組成，砂質(zhì)純凈，但在支溝口外存在較厚的圓礫層，分選性差，泥質(zhì)含量較高，透水性較強；潛水位埋深5.2～6.2 m，含水層厚20.0～26.2 m。根據(jù)抽水試驗資料得出，含水層滲透系數(shù)為80.65 md，單井涌水量為1 378.7 m3d。

(3) 水量中等區(qū)(涌水量為100～1 000 m3d)。該區(qū)分布于各支溝內(nèi)，面積0.49 km2?；鶐r面埋深10.0～22.3 m；含水層為沖洪積成因的圓礫，粒度粗細不均，泥質(zhì)含量高，透水性較差；潛水位埋深大于6 m；含水層厚度一般小于10 m，溝口處可達16.0 m左右。據(jù)溝內(nèi)民井抽水試驗資料，當(dāng)井內(nèi)水位下降1 m時，單井涌水量為114.7～379.7 m3d，含水層滲透系數(shù)為0.958～5.395 md。

3 水動態(tài)特征

水動態(tài)觀測包括地下水動態(tài)觀測和黃河水的動態(tài)觀測[10]，觀測的項目包括水位、水質(zhì)等。其目的在于查明區(qū)內(nèi)地下水動態(tài)規(guī)律，確定地下水動態(tài)類型、黃河水滲影響范圍，為進行水均衡計算和水資源計算提供依據(jù)。

水源地內(nèi)共布觀測孔10個。其中，地下水觀測點7個：在垂直于河岸的觀測剖面上，布置SC1、S7和S1共3個觀測點(見圖2)，分別距河岸約36、100、300 m；觀測點S8、S11、S12和S20，均分布在平行于河岸的觀測剖面上，距河岸約100 m。各觀測孔的水位隨黃河水波動明顯。另外，地表水位觀測點3個，與地下水水位同步觀測。通過對比府谷氣象站2005年10月至2006年10月降水量資料與地下水動態(tài)觀測資料，可以看出，在水量豐富區(qū)潛水量與黃河水水力聯(lián)系密切[8-9]，潛水水位動態(tài)與黃河水位升降變化基本同步(見圖3)。

各觀測孔水位埋深主要隨黃河水位升降而變化。從2006年4月到8月，各觀測孔水位埋深變化規(guī)律不明顯；8月到10月，水位埋深隨黃河水位和降雨量而變化。在漫灘區(qū)：最高水位一般出現(xiàn)在黃河水量最大的8、9月份，最低水位出現(xiàn)在5、6月份；該區(qū)域潛水水位變化與黃河水位基本同步，但升降幅度略小于黃河水位升降幅度，且隨距黃河距離的增大而減小，在時間上向后延遲。靠近山前和溝谷中的地下水位受降雨影響大于受河水位的影響。一般在最大降雨之后和河水最大時都會出現(xiàn)高水位，最低水位則出現(xiàn)在3、4月份。經(jīng)分析，距河岸100 m范圍內(nèi)，河水位的升降直接影響潛水位，潛水位隨河水位上升而上升，反應(yīng)較快。而距河岸100 m以外的廣大漫灘地區(qū)，黃河水位對潛水位的影響是間接的。

圖2 陰塔水源地觀測點位置圖

圖3 長觀孔水位埋深動態(tài)曲線

圖4 觀測孔水位埋深、黃河水位及降雨量對比圖

由圖2、圖4可知：在5月、7月和8月出現(xiàn)最大降雨量之后，溝口觀測孔S1和S20水位埋深均有所上升；在降雨量小的月份，溝口觀測孔水位埋深變化不明顯?？梢娊涤甑募竟?jié)性變化直接影響溝口水位的變化。溝口降雨量對潛水位的影響大于黃河水位變化的影響。

經(jīng)分析，潛水動態(tài)的主要影響因素是水文地質(zhì)和降雨量。黃河水是區(qū)內(nèi)潛水主要補給來源之一，河漫灘的潛水位變化與黃河水位基本同步，但升降幅度略小于河水位升降幅度，且隨距黃河距離的增大而減小，在時間上向后延遲。降雨也是區(qū)內(nèi)潛水主要補給源之一，降雨的季節(jié)性變化直接影響水位的變化。由圖4可見，降雨之后溝口觀測孔S1和S7水位均上升，說明降雨量對潛水位的變化影響較大。

綜上所述，區(qū)內(nèi)潛水動態(tài)類型可分為水文型和降雨型，其中，水文型主要分布于黃河漫灘。據(jù)動態(tài)觀測資料，潛水位年變化幅度0.55 m，年累計升幅3.02 m。降雨型主要分布于勘探區(qū)的支溝內(nèi)及靠近山邊的漫灘。

4 結(jié) 語

(1) 依據(jù)水文地質(zhì)特征和水動力監(jiān)測特征，本區(qū)含水層可劃分為：第四系沖積層孔隙含水層；第四系風(fēng)積黃土含水層；三疊系碎屑巖類裂隙含水層。其賦存條件和富水性受地貌、巖性、補給來源等控制。

(2) 該水源地為傍河型水源地，依據(jù)水文地質(zhì)條件，含水層厚度，建議選取管井作為最佳開采方式；建立水源地地下水和地表水動態(tài)觀測點，及時掌握水源地各開采井和地表水的水質(zhì)、水量和水位變化情況，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)、水量的變化有利于及時采取保護措施。

[1] 騰宏志.黃土高原黃土地層分區(qū)及其地層結(jié)構(gòu)[J].西北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1990(2):91-99.

[2] 劉海松.地貌學(xué)及第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社,2013：6-17.

[3] 孫建中.黃土學(xué)[M].西安：西安地圖出版社,2011：31-57.

[4] MAIDMENT D R. Handbook of hydrology[J].Earth Science Reviews, 1993, 24:227-229.

[5] 劉志峰,林洪孝,許向君,等.小范圍群井與單井抽水試驗推求水文地質(zhì)參數(shù)的比較分析[J].地質(zhì)與勘探,2007,43(1):94-97.

[6] 王淑梅,劉殿春,徐陽.利用單井進行多含水層分層抽水試驗的方法[J].煤炭技術(shù),2007,26(8):104-105.

[7] 王焰新,馬騰,郭清海,等．地下水與環(huán)境變化研究．地學(xué)前沿，1993，12(6)：13-21.

[8] 劉引鴿.陜北黃土高原降水的變化趨勢分析[J].干旱區(qū)研究,2007,24(1):49-55.

[9] CUSTODIO E.Aquifer overexploitation:what does it mean?[J]. Hydrogeology Journal,2002,10(2):254-277.

[10] 王海英,陳建卓.地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)在冀北高原可持續(xù)發(fā)展中的作用[J].水科學(xué)與工程技術(shù),2004(4):9-11.