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基本特征        摘要:本文論述了黃河下游影響帶(河南段)的水文地質(zhì)特征,根據(jù)含水層的結構劃分為淺層和深層含水層組,并給出了研究區(qū)地下水補給資源量和可開采資源量。黃河影響帶含水層具有巨大的儲水空間和良好的調(diào)節(jié)能力,是一巨大的地下水庫。本文將地下水庫劃分為灘地型、背河洼地型、沖積扇型和復合型4種類型,并分別論述了各類地下水庫的分布、補給特點和調(diào)蓄能力,提出了12處地下調(diào)蓄水庫的有利地段,初步計算地下水庫總庫容為139.54億m3,調(diào)節(jié)庫容51.23億m3,最后論述了地下水庫開發(fā)和保護措施。

2、60;   關鍵詞: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。對促進該地區(qū)社會可持續(xù)發(fā)展起著重要的作用。20世紀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)的供水安全1。與此同時,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)污染日益嚴重,生態(tài)環(huán)境惡化,加劇了華北地區(qū)水資源的危機。20世紀70年代末,年排入黃河廢污水約185億t,到20世紀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

3、為類2。近年來,黃河下游突發(fā)性水污染事件頻頻發(fā)生,使得本來就十分嚴重的水資源形勢更是雪上加霜。黃河從鄭州的桃花峪進入下游,至山東的利津入?？?主河道長768km,其中河南省段長345km。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、細砂與粉土互層堆積,構成了巨大的地下水庫。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)系密切,同時,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38m,在其影響帶開發(fā)地下水有利于地表水的補給,同時避開了水質(zhì)污染,水源工程處理費用將大大降低。  

4、0;  基于上述思考,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)庫容進行了初步探討。     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、水動力特征和開采條件,將研究區(qū)內(nèi)松散巖類孔隙水分為2個含水層組;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

5、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    4569m     約100m     130140m    封丘縣     長垣縣   &#

6、160; 濮陽縣    74101m     110m     80120    武陟縣淺層含水層底板埋深4569m,原陽縣100m左右,封丘縣74101m,長垣縣95110m,濮陽80120m,鄭州6580m,開封縣最深達130140m;巖性顆粒由小到大再到小的趨勢,在原陽縣一帶,顆粒最粗,砂層滲透系數(shù)最大。沉積物的特點:上部除地表黃河故道顆粒較粗以外,其它均為弱透水的粉土、粉土、粉質(zhì)粘土互層及粉砂層等。下部砂、中粗砂、中細砂、細砂層,構成了上細下粗典型的“二元結構”和粗、

7、細相間的“多元結構”。由于受黃河擺動時間長短的影響,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、厚度也較小?？v向變化,自上游至下游(自西向東)厚度逐漸變薄、層數(shù)由少逐漸變多、粒度逐漸由粗變細。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。由于含水砂層的厚薄和粒度粗細的不同,顯示出富水性也各有差異。根據(jù)研究區(qū)的具體情況,采用降深5m時的單井出水量作為富水性分區(qū)的依據(jù),可將研究區(qū)劃分為強富水、富水、中等富水3個區(qū)(圖1)。(1)強富水區(qū)(單井涌水量30005000m3/d):分布于黃河沖積主 流帶(主要為原陽縣境內(nèi)),含水層巖性以細砂、中砂、中細

8、砂、粗砂為主,多夾小礫石,滲透系數(shù)2050m/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,滲透系數(shù)1525m/d。(2)富水區(qū)(單井涌水量10003000m3/d):分布于研究區(qū)內(nèi)的廣大地區(qū),含水層主要由細砂、粉砂組成,局部有中砂分布,滲透系數(shù)815m/d。(3)中等富水區(qū)(單井涌水量5001000m3/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砂、粉砂為主,滲透系數(shù)58m/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

9、上第三系上部湖積砂層組成,含水層巖性以細砂、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300m左右,砂層厚度100170m,巖性為中細砂、粉細砂,滲透系數(shù)815m/d, 強富水,單井涌水量>3000m3/d。原陽縣境內(nèi),含水層的分布和黃河故道變遷有著密切的關系,黃河故道主流帶上,砂層厚,巖性粗,富水性較好,以細砂為主,泛流帶砂層薄,巖性較主流帶細,變?yōu)橹械雀凰?單井涌水量10003000m3/d。封丘縣境內(nèi),含水層底板 埋深340412m,巖性以細砂、粉砂為主,總厚度50110m,滲透系數(shù)210m/d,區(qū)域上富水性有由西向東變

10、差的趨勢。長垣縣境內(nèi)底板埋深500m左右,總厚度大于60m。在濮陽境內(nèi),含水層底板埋深在260450m,巖性為中細砂、粉細砂,厚度60m,單井涌水量15002500m3/d。鄭州境內(nèi),深層含水層頂板埋深50100m,底板埋深300380m。單井涌水量10002000m3/d;含水層巖性主要為中砂、中細砂、中粗砂,局部為砂礫石層,厚度一般為50100m。開封境內(nèi)含水層底板埋深200450m,中牟以北至開封一帶,砂層厚度40m,單井涌水量大于2500m3/d。由中牟大孟至開封半坡店,砂層厚度2535m,單井涌水量15002500m3/d,滲透系數(shù)47m/d。    

11、1.3 地下水資源概況  黃河影響寬度在黃河南岸20km以內(nèi),在黃河北岸為1326km,循環(huán)深度小于350m。黃河下游河南段天然狀態(tài)下總側(cè)滲量枯水年份約2.5億m3,平水年3.3億m3,豐水年4.55.1億m3。淺層含水層多年平均地下水資源補給量28.35億m3/年,平均補給模數(shù)為29.20萬m3/km2·年。在75% 保證率下,淺層地下水補給資源量為26.08億m3/年,平均補給模數(shù)為26.86萬m 3/km2·年,分別比多年平均值減少了2.63億m3/年,2.41萬m3/km2年。在現(xiàn)狀水資源開發(fā)利用條件不發(fā)生很大變化的前提下,淺層地下水可開采資源量為19.4

12、1億m3/年,占多年平均補給資源量的62.30%,平均可開采資源模數(shù)為19.99萬m3/km2。淺層水儲存量為522.41億m3,深層彈性釋水量為7.07億m3,允許開采量24.64億m3/年,平均允許開采資源模數(shù)為25.35萬m3/km2·年。     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、決口扇型及復合型4類(見表2)。     表2 各類地下水調(diào)蓄庫    分類  &#

13、160; 調(diào)蓄庫位置    調(diào)節(jié)方式    面積/km2    總庫容/萬m3    調(diào)節(jié)庫容/萬m    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 

14、0;  黃河水入滲     降水入滲    100     50     120     200     40     50    170950     65475     129900     175000     43600     63000    40950     20475     45900     75000     15600     23000    背河洼地型    原陽縣祝樓-原武     封丘縣荊隆宮     濮陽李