民樂盆地地下水成因淺析

宋錚

（甘肅省張掖水文水資源勘測局，甘肅　張掖 734000）

民樂盆地地下水成因淺析

宋錚

（甘肅省張掖水文水資源勘測局，甘肅張掖 734000）

通過對民樂盆地地下水的成因分析、認識，了解地下水的形成規律及存儲量，并探討如何開采利用、以彌補地表水的嚴重不足。

地下水；成因；分析；民樂

1　地理概況

民樂縣地處河西走廊中段，祁連山北麓，甘州區東南部；東及東北與山丹縣相接，南靠青海省的門源、祁連縣，西南與肅南裕固族自治縣為鄰，西和西北同甘州區毗鄰。位于東經100°22′59″到101°13′9″，北緯 37°56′19″到 38°48′17″之間，東西寬73.8km，南北長95.4km。

縣內氣候屬大陸性荒漠氣候，日照時間長，熱量資源豐富，氣溫變化大，蒸發強烈，氣候干旱，多風沙。地勢南高北低，由東南向西北傾斜；海拔1589～5027m。地貌類型可分為山區、平原區和荒漠區。年平均氣溫1.8～5.2℃，無霜期95～164d，年平均日照時數2897h，多年平均降水量200～600mm，多年平均E601型蒸發量1038mm。

民樂地形南部為祁連山地，北部為傾斜平原，境內河流均發源于祁連山北坡，屬內陸河流域黑河水系，集水面積1773.3km2，冰川面積22.10km2。有大小支流85條，河道總長度236.6km，其中有7條主要河流，即蘇油口河、大渚麻河、小渚麻河、海潮壩河、洪水河、玉帶河和童子壩河，集水面積1521 km2，多年平均徑流量為36230萬m3，占總徑流量的88.0%。有12條較大的小溝小河，即河?？?、馬蹄河、柳家壩、黃草溝、乃堵壩、山城河、紅嶺河、砂咀口、石灰窯、天井溝、小香溝、大香溝，均發源于淺山溝谷丘陵之間，分布于全縣七大河系，多年平均徑流量為5019萬m3，占總徑流量的12.0%，其中黃草溝、紅嶺河水量尚未攔蓄利用，大香溝、小香溝、天井溝水資源被山丹軍馬場所利用。

流域地處祁連山洪沖積扇傾斜平原上，具有春寒、夏旱、秋澇、冬枯之特點。徑流年際變化大，年內分配不均。根據45年的水文系列資料分析計算，年徑流量變差系數在0.16～0.35之間。

2　水文地質及地下水分布

民樂地處祁連山山前盆地地帶，南面以祁連山山前深大斷裂為界，北面以龍首山山前大斷裂為界，東面由于永固的隆起和平坡馬頭山隔離，形成了民樂三角小盆地基本構造。

民樂盆地由于平原與山區的深大斷裂接觸地帶第三紀和下更新世地層抬升，山前平原大幅度下降，地下水形成跌坎，河流地表水出山后，除引入水庫、渠道灌溉農田外，其下泄部分通過巨厚礫石層便急劇垂直滲漏，導致埋深達150m左右。隨地勢遞減至平原前緣的北灘、六壩鄉地帶，地下水雖然有所變淺，但據已有機井資料證實，埋深仍在110m左右。因此，開采利用仍具有較大困難。平原區東部扁都口河山前地帶，情況則不同，扁都口河的地表徑流出山后，滲漏到地下的潛流水，經過短暫流程至永固地帶，由于第三系紅層巖隆起阻隔，地下水位抬升形成潛流溢出帶，以泉的形式出露地表。

3　地下水資源量

3.1天然補給量計算

境內地下水補給來源及補給量主要有溝谷潛流量、河道入滲量、渠系滲漏量、田間回歸入滲量和大氣降水入滲量。根據有關試驗研究資料，當地下水埋深小于5m的地區，一次性降水量大于10mm時，大氣降水有補給作用，但地下水埋深大于5m的地區，多年平均降水量在105～120mm時，田間回歸水補給地下水甚微，據資料表明，實際田間回歸水和大氣降水量有可能補給地下水，但其量很小。在現狀灌溉制度下的田間水入滲有利地段為地下水埋深在1～3m地段。境內地下水埋深均在80～250m以上，此兩項補給量均不做考慮。

3.1.1河道入滲量

根據民樂各灌區引水量資料，河道入滲以暫時性洪水為主，考慮到各地段包氣帶厚度，含水層巖性結構的差異和水資源利用在灌區內的特點，渠首以下河道滲漏率選用90%，扣除包氣帶損失10%，即滲漏補給率為80%。經計算地表徑流滲漏量為4588.2萬m3。

3.1.2渠系水滲漏量

境內灌溉渠道較多，各級渠道縱橫交錯，形成了龐大的渠系網，但其襯砌形式和襯砌標準不高，且完好率隨著工程運行逐年降低，使各級渠道引水和實際用水相差很大。根據灌區常用的渠系利用率和修正系數，按照灌區引水量推算出渠系滲漏量。經計算渠系滲漏量為10597.1萬m3。

3.1.3河（溝）谷潛流量

各河（溝）谷的潛流量出山后，全部注入民樂盆地，按照灌區引水量推算出年徑流量為2363.62萬m3。

3.1.4側向流入量

側向流入是山區基巖裂隙水和盆地溝谷的補給量。據有關資料計算其量為11375.4萬m3。綜上4項補給量得民樂縣地下水補給量約為28924萬m3。

3.2天然排泄量計算

3.2.1潛水蒸發、蒸騰量

潛水蒸發、蒸騰與地下水埋深關系密切，隨著埋深的增大而蒸發減小，強烈蒸發多產生在地下水埋深小于2m的地段。民樂地域的地下水埋深由南向北逐漸變淺，南部150～180m，北部80～120m，中部平原多在120m以上，大都已超出潛蒸計算范圍。因此，不予考慮，少部分潛水埋深小于5m的地區，主要是永固等泉水溢出地段，面積約為14km2，參照有關資料計算，年蒸發量為53萬m3。

3.2.2泉水溢出量

泉水主要分布在海潮壩河兩岸的淺山丘陵區和扁都口河永固隆起帶地段。泉水溢出是大馬營盆地地下水主要的排泄方式之一，在永固—軍馬三場的河（溝）谷地帶，大量溢出地表。童子壩灌區多年平均泉水溢出量為216.28萬m3，其中永固泉水為46萬m3，乃渚壩泉水為170.28萬m3（民樂引用65.99萬m3，其余被山丹縣引用）。海潮壩灌區豐樂泉溝多年平均溢出量為151萬m3。

3.2.3側向流出量

側向流出是指從灌區流出的地下水量，根據補給量和排泄量，推算出側向流出量為29819.51萬m3。

3.2.4地下水開采量

指現狀條件下開采的地下水量。全縣共有機井41眼，其中農林灌溉23眼，生活供水18眼，年開采量為877.87萬m3。綜上述4項，全縣地下水排泄量為31117.66萬m3。

4　地下水均衡計算

民樂境內地下水總補給量為28924.32萬m3，總排泄量31117.66萬m3，地下水均衡差為-2193.34萬m3。境內由于水利化程度的不斷提高，河水大量引灌或攔蓄，人為地減少了河、渠系滲漏補給量，加之下游張掖石崗墩高新節水農業示范區大量開采，導致了地下水持續下降，地下水資源量處于負均衡狀態。見表1。

表1　地下水均衡計算表　單位：萬m3

通過地下水資源均衡計算表明，境內地下水補給條件較好，而開采利用甚少，全縣共有地下水資源補給量為28924.32萬m3，重復計算量為26193萬m3。

5　水資源總量

全縣水資源總量由地表水資源量和地下水資源量組成，地表水資源量為多年平均徑流量，地下水資源量為多年平均補給量。計算表達式為：

式中：W——水資源總量；

R——地表水資源；

Q——地下水資源。

經計算，全縣多年平均地表水資源量為41248.77萬m3，地下水補給量為28924萬m3，多年平均水資源總量為70172.77萬m3，其中重復量為26193萬m3。

6　地下水可利用水資源量

6.1現狀開采量

民樂地下水開發利用程度較低，現狀地下水開采，主要分布在水位埋深小于150m的地帶，即六壩、北灘、永固等地，現有機井41眼，除供人畜生活飲用和工業用水外，主要配合河水，調劑農林灌溉和發展純井灌區?，F狀開采量為877.87萬m3。見表2。

表2　現狀地下水開采量表

6.2地下水允許開采量

地下水允許開采量是指在一定的技術經濟條件下，采用合理的開采方案和合理的開采動態，在整個開采期內，出水量不會減少，動水位不超過設計要求，不發生危害性環境地質問題為前提的允許開采水量。

根據境內的水文地質條件，在水位埋深小于220m的地段，采用平均布井法來評價地下水的允許開采量。在計算中各灌區單井設計降深為10m，單井出水量按最大降深時的涌水量確定。經計算民樂地下水允許開采量為16377.00萬m3/a。

經計算分析，全縣地表水可利用水資源量為37823.63萬m3，占天然來水量的91.7%，全縣總需水量為39927.62萬m3，地表水無法滿足需水要求，為了解決地表水不足的矛盾，只有開采地下水加以補充。然而，由于民樂境內地下水埋深較大，受經濟和技術條件的限制，開采不易，現狀開采量877.87 萬m3僅占允許開采量16377.00萬m3的5%。同時縣境內鄰近的張掖市甘州區石崗墩高新技術開發區近年來發展迅速，地下水開采量逐年增加，使得區域地下水水位下降幅度較大，也增加了開采的難度。根據張掖水文水資源勘測局在石崗墩一帶布設的地下水監測井資料反映，1981～1995年水位變化比較平緩，平均下降幅度為0.04m/年，1996～2000年平均下降幅度為0.15m/年，2001～2002年下降幅度為0.2m/年，下降趨勢較明顯。民樂地下水均衡計算中，現狀年出現負均衡，也說明了這一點。

7　存在的問題和建議

1）地表水、地下水水資源開發利用不均衡，地表徑流調節能力差。

2）民樂現狀水資源開發利用計算表明，地表水資源總體利用程度已很高，約為91.7%，地下水開發利用程度較低，僅為3.0%，地表水、地下水水資源開發利用不均衡，特別是地下水尚有較大開發空間。

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