李一彩

(河北省煤田地質(zhì)局水文地質(zhì)隊，河北邯鄲 056200)

0 引言

西莊村位于河北省張家口市蔚縣中部的西合營鎮(zhèn)，距離蔚縣縣城19.41km。該村東西長17.51km，南北寬15.50km，面積140.32km2。壺流河位于西莊村村北1.5km處，從西向東徑流。

近年來，西莊村由于地下水水位持續(xù)上漲，部分地道被淹，居民房屋地基被侵蝕，嚴(yán)重威脅到生活區(qū)居民的出行及居住財產(chǎn)安全。河北省煤田地質(zhì)局水文地質(zhì)隊于2021年3月16日開始至2021年4月2日，在西莊村進(jìn)行了專項水文地質(zhì)調(diào)查，查清重點區(qū)域地下水位上漲的主要原因，并提出初步治理方案。

1 地質(zhì)及水文地質(zhì)特征

1.1 地質(zhì)

研究區(qū)處于九宮口第四系沖洪積扇下游的泉水溢出帶，全區(qū)被第四系覆蓋。出露地層由老到新依次為寒武系崮山組，為暗紫色灰?guī)r、暗紫色泥質(zhì)條帶灰?guī)r與鈣質(zhì)粉砂巖互層；侏羅系后城組，為灰綠色、黃色礫巖，綠色粗砂巖，紫紅色的凝灰?guī)r等；第四系的黏土、亞砂土及細(xì)砂。

本次調(diào)查主要對象是區(qū)內(nèi)的潛水水位。通過收集研究區(qū)內(nèi)紅旗街村棚戶區(qū)改造項目巖土工程勘察報告以及西莊村易地扶貧搬遷工程(一期)詳勘階段的巖土工程勘察報告。勘察報告中鉆探深度為12～20m，揭露的地層主要為表層的雜填土、粉土及粉質(zhì)黏土，局部含有粉砂、細(xì)砂及圓礫。

1.2 水文地質(zhì)條件

蔚縣盆地為北東向的地塹式盆地，其周圍山體最高峰構(gòu)成了盆地的地表分水嶺邊界，其外圍古老不透水的太古界花崗巖、花崗片麻巖、變質(zhì)巖系及燕山期巖漿巖構(gòu)成了盆地地下水邊界，從而構(gòu)成了大型而較完整的水文地質(zhì)單元。

蔚縣盆地從地貌上構(gòu)成一個完整的水文地質(zhì)單元即壺流河單元(圖1)。

蔚縣盆地內(nèi)地下水的賦存與運動受控水構(gòu)造的影響和制約，水文地質(zhì)條件有所差異，根據(jù)其差異可將該單元分為水文地質(zhì)條件不同的塊段。本次調(diào)查區(qū)位于蔚縣南山斷裂以北、壺流河斷層以南塊段。

圖1 區(qū)域水文地質(zhì)

1.2.1 含(隔)水層

依據(jù)含水層的賦存環(huán)境、水文地質(zhì)條件和富水程度，將蔚縣盆地劃分為四個水文地質(zhì)區(qū)：即南山山前沖洪積扇群、壺流河帶狀沖積漫灘、北山山前坡洪積湖積高階地、盆地周圍山地。

本調(diào)查區(qū)處于南山山前沖洪積扇群水文地質(zhì)區(qū)，該塊段的含水層類型主要為松散巖類孔隙水，主要含水層為新生界第四系上更新統(tǒng)馬蘭期砂礫石孔隙含水層和全新統(tǒng)砂礫石孔隙含水層。含水層多沿壺流河呈帶狀分布，含水層巖性為粉細(xì)砂、細(xì)砂夾礫卵石透鏡體。馬蘭期砂礫石孔隙含水層為砂礫卵石，礫石成份較復(fù)雜，分選性、磨圓度中等─差，地表溝谷中有泉水出露，壺流河南含水豐富，較北部強(qiáng)，水力性質(zhì)為潛水，局部為承壓，水位標(biāo)高+960～+1 130m，為強(qiáng)─中等含水層；水質(zhì)類型主要為HCO3─Ca-Mg、HCO3─Na-Ca，礦化度<0.5g/L。全新統(tǒng)砂礫石孔隙含水層為近代河床沉積，由砂礫卵石組成，礫石分選差，磨圓度較好，水位埋深淺，季節(jié)性變化明顯，大氣降水補給，水量豐富；水質(zhì)類型主要為HCO3─Ca·Mg、HCO3─Na·Ca，礦化度<1.0g/L。

1.2.2 地下水補給、徑流、排泄條件

盆地周圍的廣闊山區(qū)基巖裸露，風(fēng)化強(qiáng)烈，溝谷縱橫，有利于接受大氣降雨的入滲補給，為盆地的補給區(qū)。在山區(qū)接受補給的地下水，沿裂隙或溶隙緩慢向山前運移，并側(cè)向補給山前各含水層。山前各含水層地下水在接受山區(qū)側(cè)向補給后，沿山前緩傾斜平原的含水層中的孔隙及裂隙通道徑流。

本次研究的目的含水層為第四系全新統(tǒng)沖洪積粉細(xì)砂、細(xì)砂含水層，富水性受構(gòu)造、地貌和巖性的控制，富水帶沿東西向南山前凹陷和各沖洪積扇軸部自西向東有規(guī)律的排列，在壺流河南沖洪積扇的軸部一般為地下水的強(qiáng)徑流帶，兩側(cè)次之。最終地下水以泉和潛流的形式排泄于壺流河中，繼而沿河床排出區(qū)外(圖2)。

圖2 蔚縣盆地地下水補給關(guān)系示意

本次調(diào)查范圍西莊村位于蔚縣盆地中心區(qū)域，屬九宮口第四系沖洪扇下游的泉水溢出帶。本次研究的主要含水層為第四系上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖洪積砂礫石層，巖性為砂卵礫石，含水層厚度10～40m，水位埋深0～60m。自然條件下地下水自南向北順層徑流排泄于壺流河，溝谷及低洼帶有泉水溢出，以明流方式排泄于壺流河。

2 地下水位變化情況

2.1 1988年的水文地質(zhì)調(diào)查水位情況

據(jù)圖3可知，1988年，調(diào)查區(qū)大部分區(qū)域水位標(biāo)高在+880～+920m。本次重點村莊西莊村靠近壺流河，潛水位標(biāo)高為+875～+880m，水力坡度相對較大。當(dāng)時已開始陸續(xù)安裝自來水，但由于近年來的地下水位上升，造成部分民井坍塌沉陷；因此，為了安全，部分居民將民井填埋，部分民井則當(dāng)作污水井來使用，生活污水直接排至井中。

2.2 2020年水文地質(zhì)調(diào)查水位情況

通過水文地質(zhì)調(diào)查，繪制潛水等水位線圖(2020年11月)，見圖4。在地下水徑流方向上，水位線的水力坡度呈現(xiàn)出由低到高的趨勢，在西合村水力坡度呈現(xiàn)出陡然升高，由8.5‰變?yōu)?8‰，水位標(biāo)高在+875～+895m。而三關(guān)村附近(西莊村西南)等水位線明顯向西南方向發(fā)生偏移，表現(xiàn)出水位下降的趨勢，分析是由于地下水開采量過大的緣故。

2.3 分析對比

2020年的等水位線比1988年等水位線明顯發(fā)生了變化，水位整體上漲0～10m。本次重點村西莊村漲幅在5～10m，漲幅等值線如圖5所示。調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水位較1988年自然狀態(tài)漲幅明顯，地下水位漲幅呈鞍形結(jié)構(gòu)，最高點位于東辛莊—西合村一帶，以外兩側(cè)漲幅依次下降趨勢。

總的來說，調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水位整體呈現(xiàn)局部及季節(jié)性特點，上漲較高的地區(qū)均出現(xiàn)在沿壺流河沿岸南側(cè)，以西莊村、西合村一帶為中心，向東西兩翼及南側(cè)蔓延，水位上漲幅度有逐漸減小的趨勢。此外，根據(jù)調(diào)查情況從季節(jié)上來看，西莊村水位上漲在每年深秋、冬季上漲明顯，次年春季以后地下水位又逐漸回落的現(xiàn)象，與大氣降雨有一定的滯后性。

3 水位上升原因分析

由于地下水的補給、徑流、排泄是影響地下水水位的重要因素，因此從以上三方面進(jìn)行分析。對一個盆地水文地質(zhì)單元而言，當(dāng)?shù)叵滤a給量大于排泄量時，地下水位表現(xiàn)為上升，反之，則地下水位表現(xiàn)為下降。此外，地下水位動態(tài)變化反映了氣候、人為灌排活動及水文地質(zhì)等因素綜合作用，自然因素影響地下水資源的空間分布，人為因素則加快了地下水環(huán)境演化的進(jìn)程。其變化也是區(qū)域地下水資源豐欠的直觀反映。

3.1 地下水開采量減小

從地下水排泄分析，區(qū)內(nèi)主要排泄除自然排泄外還有人工開采。除自然排泄(泉眼)因素外， 主要因素為人工開采，在調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)三關(guān)村由于未接通自來水，村民一直使用機(jī)民井取水，造成該村地下水潛水水位較低，使等水位線發(fā)生南移現(xiàn)象。而早早使用上自來水的村莊地下潛水水位則表現(xiàn)出上漲的趨勢，也從側(cè)面證明了地下水開采減少，居民生活污水就地回灌是造成地下水水位上漲的主要因素。

圖3 第四系潛水等水位線(1988年11月)

圖4 潛水等水位線

圖5 水位漲幅等值線

自來水的使用讓調(diào)查區(qū)內(nèi)就地取用地下水的開采方式改為異地取用，并且取水層位為微承壓的含水層，導(dǎo)致淺層地下水開采量減少，進(jìn)而使得淺層地下水水位上升，其中西合村水位上漲顯著地區(qū)也都是在2010年以后使用自來水，這與水位上漲時期相吻合。因此，推斷區(qū)內(nèi)地下水總體上漲與地下水的開采量減少和泉眼的填埋有明顯時間對應(yīng)關(guān)系。

3.2 地面建筑物對徑流的影響

由徑流條件分析，地下水的徑流由于受到地基等建筑物的阻止，改變了徑流條件，形成了明顯的地下水的壅高。地下水在東辛莊—西合營一帶壅起，后由地形條件排泄于壺流河。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，西合營鎮(zhèn)在21世紀(jì)初，先后新建小區(qū)10處，高層小區(qū)的建設(shè)地下基礎(chǔ)建設(shè)從5～10m，東西展布的小區(qū)走向與地下水徑流方向基本正交，由此形成阻水的“地下帷幕”，破壞了原始淺層地下水含水層結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和完整性。在開挖回填夯實地基時破壞了原有的地表排水溝和淺層地下水徑流排泄途徑，造成地表水溝排水和淺層地下水徑流場排泄不暢，抬升了地下水位。

3.3 補給相關(guān)因素

3.3.1 降雨量

據(jù)蔚縣氣象局收集的資料，蔚縣1990─1999年平均降雨量403.2mm，2000─2010年為377.2mm，2010─2020年為431.4mm。可以看出2010—2020年降雨量均值明顯高于1990─1999年和2000─2010年平均值。2010—2020年近十年呈明顯的上升趨勢，致使地下水補給量相應(yīng)增大。

3.3.2 水庫蓄水

夏源水庫和橫澗水庫對本區(qū)地下水流場有明顯的影響，造成地下水流場整體上呈“M”形分布，因此，分析認(rèn)為水庫對地下水的滲漏補給也是影響地下水的主要因素。

4 建議

研究區(qū)地下水位上漲已造成部分房屋倒塌、地道被淹、部分區(qū)域因地基承載力降低造成地面塌陷，建議應(yīng)采取相關(guān)治理措施。根據(jù)治理分區(qū)水位上漲因素不同，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，目前降水治理措施主要有兩種方法：

1)異地搬遷法。該方法直接將水位上漲范圍內(nèi)的居民搬遷至水位正常區(qū)域，效果最直接，但搬遷費用較高、工期長，同時面臨危房處置和后期土地改造利用的問題。

2)面狀疏降法。該方法是利用現(xiàn)有機(jī)民井或者施工鉆孔長期抽水達(dá)到降低地下水位的目的。在治理區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置多個抽水井呈面狀控制地下水水位，治理費用主要為電費、設(shè)備維修費及排水渠道的維護(hù)費用，工期長、效果明顯， 但成本較高。治理區(qū)周邊不方便挖渠可采用該方法。同時注重完善污水排水系統(tǒng)，改變村民不良的生活陋習(xí)，停止生活污水就地回灌至地下水。