黃河下游影響帶地下水庫的基本特征

1、黃河下游影響帶地下水庫的根本特征摘要：本文闡述了黃河下游影響帶河南段的水文地質(zhì)特征，根據(jù)含水層的構(gòu)造劃分為淺層和深層含水層組，并給出了研究區(qū)地下水補(bǔ)給資源量和可開采資源量。黃河影響帶含水層具有宏大的儲水空間和良好的調(diào)節(jié)才能，是一宏大的地下水庫。本文將地下水庫劃分為灘地型、背河洼地型、沖積扇型和復(fù)合型4種類型，并分別闡述了各類地下水庫的分布、補(bǔ)給特點(diǎn)和調(diào)蓄才能，提出了12處地下調(diào)蓄水庫的有利地段，初步計(jì)算地下水庫總庫容為139.54億3，調(diào)節(jié)庫容51.23億3，最后闡述了地下水庫開發(fā)和保護(hù)措施。關(guān)鍵詞：黃河影響帶地下水庫庫容調(diào)節(jié)庫容黃河是中國西北、華北地區(qū)的主要水資源，是北方地區(qū)最大的供水水源。

2、對促進(jìn)該地區(qū)社會可持續(xù)開展起著重要的作用。20世紀(jì)70年代以來，黃河下游不斷出現(xiàn)斷流。直接威脅河南省的濮陽、開封、新鄉(xiāng)、鄭州等城市和黃灌區(qū)的供水平安1。與此同時(shí)，由于黃河中上游礦業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢污水的大量排入，使黃河干支流的水質(zhì)污染日益嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化，加劇了華北地區(qū)水資源的危機(jī)。20世紀(jì)70年代末，年排入黃河廢污水約185億t，到20世紀(jì)90年代初增至32.6億t，1998年干流三門峽以上河段為類水質(zhì)，以下為類2。近年來，黃河下游突發(fā)性水污染事件頻頻發(fā)生，使得本來就非常嚴(yán)重的水資源形勢更是雪上加霜。黃河從鄭州的桃花峪進(jìn)入下游，至山東的利津入海口，主河道長768k，其中河南省段長345

3、k。下游堆積了巨厚的松散沉積物，形成黃河沖積扇。從黃河沖積扇頂部的漂石、卵礫石與砂混雜堆積逐漸過度為中砂、細(xì)砂與粉土互層堆積，構(gòu)成了宏大的地下水庫。河床、灘區(qū)及兩岸影響帶，均為近代黃河堆積的多孔介質(zhì)地層，地表水與地下水庫水力聯(lián)絡(luò)親密，同時(shí)，黃河下游為著名的地上懸河，黃河水位高出兩岸平原區(qū)地下水水位38，在其影響帶開發(fā)地下水有利于地表水的補(bǔ)給，同時(shí)避開了水質(zhì)污染，水源工程處理費(fèi)用將大大降低?；谏鲜隹紤]，本文系統(tǒng)研究了黃河影響帶水文地質(zhì)條件和地下水資源，對地下水庫的調(diào)蓄條件、類型、各庫的總庫容、調(diào)節(jié)庫容進(jìn)展了初步討論。1黃河影響帶地下水系統(tǒng)特征及資源概況根據(jù)地下水埋藏條件、水動(dòng)力特征和開采條件，

4、將研究區(qū)內(nèi)松散巖類孔隙水分為2個(gè)含水層組；淺層含水層組Q4、Q3，深層含水層Q2、Q1和N2上部。1.1淺層含水層特征及其富水性淺層含水層的底板埋深從西向東，呈現(xiàn)淺到深再到淺的變化趨勢表1。表1淺層含水層底板埋深地區(qū)底板埋深地區(qū)底板埋深武陟縣原陽縣開封縣4569約100130140封丘縣長垣縣濮陽縣7410111080120武陟縣淺層含水層底板埋深4569，原陽縣100左右，封丘縣74101，長垣縣95110，濮陽80120，鄭州6580，開封縣最深達(dá)130140；巖性顆粒由小到大再到小的趨勢，在原陽縣一帶，顆粒最粗，砂層浸透系數(shù)最大。沉積物的特點(diǎn)：上部除地表黃河故道顆粒較粗以外，其它均為弱透

5、水的粉土、粉土、粉質(zhì)粘土互層及粉砂層等。下部砂、中粗砂、中細(xì)砂、細(xì)砂層，構(gòu)成了上細(xì)下粗典型的“二元構(gòu)造和粗、細(xì)相間的“多元構(gòu)造。由于受黃河擺動(dòng)時(shí)間長短的影響，使主流帶和泛流帶相間分布。主流帶含水砂層粒度粗、厚度大，泛流帶粒度稍細(xì)、厚度也較校縱向變化，自上游至下游自西向東厚度逐漸變雹層數(shù)由少逐漸變多、粒度逐漸由粗變細(xì)。橫向變化，由主流帶向兩側(cè)至泛流帶，厚度由厚略有變薄，顆粒由粗略有變細(xì)。由于含水砂層的厚薄和粒度粗細(xì)的不同，顯示出富水性也各有差異。根據(jù)研究區(qū)的詳細(xì)情況，采用降深5時(shí)的單井出水量作為富水性分區(qū)的根據(jù)，可將研究區(qū)劃分為強(qiáng)富水、富水、中等富水3個(gè)區(qū)圖1。(1)強(qiáng)富水區(qū)單井涌水量30005

6、0003/d：分布于黃河沖積主流帶主要為原陽縣境內(nèi)，含水層巖性以細(xì)砂、中砂、中細(xì)砂、粗砂為主，多夾小礫石，浸透系數(shù)2050/d；分布于濮陽縣境內(nèi)沿金堤河一帶岳新莊-東八里莊-東巴河-柳屯，為黃河古河道，浸透系數(shù)1525/d。2富水區(qū)單井涌水量100030003/d：分布于研究區(qū)內(nèi)的廣闊地區(qū)，含水層主要由細(xì)砂、粉砂組成，部分有中砂分布，浸透系數(shù)815/d。3中等富水區(qū)單井涌水量50010003/d：多呈條帶狀分列于黃河南北兩側(cè)，黃河北為東北向排列，黃河南為東南向排列。含水層巖性主要以細(xì)砂、粉砂為主，浸透系數(shù)58/d。1.2深層含水層特征及其富水性深層含水層組由中更新統(tǒng)下段沖積、下更新統(tǒng)和上第三系

7、上部湖積砂層組成，含水層巖性以細(xì)砂、粉砂為主，砂層與粉質(zhì)粘土、粘土呈互層狀。因其成因類型不同，砂層厚度有較大的差異，武陟縣境內(nèi)含水層底板埋深300左右，砂層厚度100170，巖性為中細(xì)砂、粉細(xì)砂，浸透系數(shù)815/d，強(qiáng)富水，單井涌水量30003/d。原陽縣境內(nèi)，含水層的分布和黃河故道變遷有著親密的關(guān)系，黃河故道主流帶上，砂層厚，巖性粗，富水性較好，以細(xì)砂為主，泛流帶砂層薄，巖性較主流帶細(xì)，變?yōu)橹械雀凰粏尉克?00030003/d。封丘縣境內(nèi)，含水層底板埋深340412，巖性以細(xì)砂、粉砂為主，總厚度50110，浸透系數(shù)210/d，區(qū)域上富水性有由西向東變差的趨勢。長垣縣境內(nèi)底板埋深500左

8、右，總厚度大于60。在濮陽境內(nèi)，含水層底板埋深在260450，巖性為中細(xì)砂、粉細(xì)砂，厚度60，單井涌水量150025003/d。鄭州境內(nèi)，深層含水層頂板埋深50100，底板埋深300380。單井涌水量100020003/d;含水層巖性主要為中砂、中細(xì)砂、中粗砂，部分為砂礫石層，厚度一般為50100。開封境內(nèi)含水層底板埋深200450，中牟以北至開封一帶，砂層厚度40，單井涌水量大于25003/d。由中牟大孟至開封半坡店，砂層厚度2535，單井涌水量150025003/d，浸透系數(shù)47/d。2黃河影響帶系統(tǒng)地下水庫類型及其特征根據(jù)研究區(qū)地下水環(huán)境地質(zhì)條件，地下水庫劃分為灘地型、背河洼地型、決口扇

9、型及復(fù)合型4類見表2。表2各類地下水調(diào)蓄庫分類調(diào)蓄庫位置調(diào)節(jié)方式面積/k2總庫容/萬3調(diào)節(jié)庫容/萬灘地型原陽縣官廠-包廠長垣縣總管-蘆崗中牟縣東漳開封袁坊-劉店滎陽市王村灘溫縣黃河灘黃河水入滲降水入滲100501202004050170950654751299001750004360063000409502047545900750001560023000背河洼地型原陽縣祝樓-原武封丘縣荊隆宮濮陽李子園濮陽習(xí)城-徐鎮(zhèn)渠滲補(bǔ)給黃河水入滲降水入滲10050808017095065475912007920040950204752520025200決口扇型中牟縣趙口-東吳引黃渠滲退水回滲降水入滲1001

10、0900039000復(fù)合型鄭州市北郊黃河水入滲降水入滲灌溉回滲3572946461405512.2背河洼地型背河洼地分布于大堤背河側(cè)，呈條帶沿大堤分布，為筑堤取土和黃河背堤側(cè)滲所致，表現(xiàn)為微凹的負(fù)地形，部分積水，在古河道經(jīng)過的地段，含水層厚度大、顆粒粗，可作為良好的地下水調(diào)蓄庫。該類型主要分布于黃河北岸，原陽、封丘一帶，含水層巖性為上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)中砂、中細(xì)砂，浸透系數(shù)1025/d，單井涌水量30003/d左右；濮陽一帶含水層巖性為上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)細(xì)砂、粉砂，單井涌水量150020003/d。地下水補(bǔ)給除大氣降水外，引黃灌溉回滲和黃河“居高臨下的側(cè)滲也是重要的補(bǔ)給來源。補(bǔ)給源豐富，水位埋藏淺、

11、徑流不暢，地下水主要以蒸發(fā)形式排泄。運(yùn)用此類地下水庫進(jìn)展調(diào)蓄，地下水位的適當(dāng)降低，可以減輕或消除土壤鹽漬化對農(nóng)業(yè)的危害，減輕黃河大堤地震液化災(zāi)害，對大堤平安有利。2.3決口扇型中牟縣趙口-東吳之間，為黃河屢次決口扇區(qū)，地表沙丘起伏、農(nóng)業(yè)開采量小，北部有趙口引黃渠及原運(yùn)糧河，地勢低洼，積水嚴(yán)重，有利于地下水的入滲。引黃灌溉期，灌溉退水多聚集于此，補(bǔ)給水源充分。含水層巖性為上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)的中砂，厚度50，是有較大調(diào)蓄空間，是建立地下水調(diào)蓄庫的理想場所。此區(qū)域降低地下水位對農(nóng)業(yè)影響較小，但對中牟縣人工濕地有影響?？勺鳛榧竟?jié)性地下水調(diào)蓄庫。2.4復(fù)合型鄭州北郊位于黃河漫灘和背河洼地帶、同時(shí)此段也存在

12、多期決口扇，底板埋深80以上的淺層含水層，由上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)中砂、細(xì)砂、中粗砂組成，厚度3050，空間展布穩(wěn)定，透水性好，水量豐富，近河地帶單井涌水量大于30003/d，與黃河水力聯(lián)絡(luò)親密，補(bǔ)給強(qiáng)烈，同時(shí)還接收大氣降水和引黃灌溉回滲的補(bǔ)給，屬復(fù)合型地下水庫。有方案的利用調(diào)節(jié)庫容，可以擴(kuò)大水源地開采規(guī)模，不會造成地下水資源枯竭，黃河灘地中抽水淤堤形成的坑塘、低洼帶較多，可以用來人工補(bǔ)源，增加地下水資源量。該地下水庫距鄭州市區(qū)缺乏20k，具有良好的開發(fā)利用前景。3地下水庫保護(hù)黃河影響帶岸邊地下水開發(fā)利用有許多優(yōu)點(diǎn)，但對地質(zhì)環(huán)境的影響不容忽略。如黃河兩岸地下水埋藏淺，種植業(yè)、漁業(yè)興旺，地下水開采可能

13、造成沿黃地帶濕地萎縮，土地沙化、漁塘水滲漏加劇，從而對生態(tài)環(huán)境和農(nóng)、漁業(yè)產(chǎn)生影響等。地下水庫的興建，可以緩解和防止以上主要環(huán)境地質(zhì)問題的發(fā)生，但擬建水庫區(qū)施行過程中可能發(fā)生一些新的負(fù)面環(huán)境效應(yīng)，尤其是地下水庫區(qū)的污染源及產(chǎn)生污染的潛在危險(xiǎn)3。因此，需對地下水庫施行保護(hù)：(1)在黃河影響帶擬建地下水庫時(shí)，要特別注意水環(huán)境狀況，應(yīng)堅(jiān)持與水源地開發(fā)保護(hù)相結(jié)合，與濕地保護(hù)相結(jié)合，與懸河治理相結(jié)合；(2)建立水源地和地下水庫保護(hù)區(qū)，在保護(hù)區(qū)內(nèi)制止向地表水體排放任何超標(biāo)污水，保護(hù)區(qū)內(nèi)的污染企業(yè)應(yīng)搬遷至區(qū)外，不得設(shè)置糞坑、垃圾堆等污染源，不得破壞深層土體，消除一切可能導(dǎo)致地下水受到污染的因素；(3)黃河大堤之下及其兩側(cè)、淺層分布有全新世粉土、淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂以及決口口門等、地下水開采、水位下降可能會造成地面沉降，從而危脅大堤的平安。理論證明，水源地開采井距黃河大堤的間隔 應(yīng)大于1000；(4)應(yīng)加強(qiáng)水庫補(bǔ)給水源的監(jiān)測，建立環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，對沿黃地段及地下水