河北宣东矿区下花园组沉积环境与聚煤特征

1、河北阳原泥河湾盆地东部地下水资源特征分析杨学亮1 ,2 ,杨熙1 ,荣慧峰1(11 石家庄经济学院 ,河北 石家庄 050031 ;21 河北省水资源可持续利用与开发试验室 ,河北 石家庄 050031) 摘要 泥河湾盆地东部地处半干旱地区 ,地下水资源分布不均 ,水质优劣不一 。根据含水介质的不同该区地下水可以划分出松散岩类孔隙水含水岩组和基岩裂隙类含水岩组两大类 ,并依据地层岩性 进一步划分为 7 个含水岩组 。据野外调查采样分析资料 ,在不同赋存条件下区内地下水的水质与水量具 有较大的差异 ,以山前洪积扇 、湖滨相沉积和岩溶裂隙水质量最好 ,湖心相沉积最差 ,其中有的不符合饮 用水标准

2、,需要进行合理的开发利用规划 。 关键词 水资源 ;含水岩组 ;水质 ;泥河湾盆地 中图分类号 p641 . 8 文献标识码 a 文章编号 1004 - 1184 (2009) 05 - 0023 - 03泥河湾地区第四纪地层以含有丰富的哺乳动物化石和人类文化而闻名于世 ,多年来 ,众多科学家在该区 进行地层 、古生物 、古地理环境 、古气候 、古人类与考古 学等多方面的研究 ,获得丰富的研究成果 。目前 ,这里 已经成为国家级地质遗迹自然保护区 ,相对而言 ,对于 维系保护区现代生态环境的水资源研究在该区比较少 见 。作者依据参与导师泥河湾保护区科研项目所取得 的资料 ,对阳原泥河湾盆地东部

3、地区地下水资源的特 征进行一些分析 。由于资料所限 , 不足之处敬请同道 指正 。中以第四纪地层分布最为广泛 。11 2气候特征泥河湾地区属东亚大陆性半干旱季风气候区 , 年 平均气温约为 61 8 。冬季受势力强大的蒙古高压控 制 3 ,盛行自大陆吹向海洋的寒冷而干燥的冬季风 ; 多 寒潮天气 ,最冷月为 1 月 ,月平均气温 - 111 5 。夏季 多受太平洋高压控制 ,但由于地处山区 , 地形多变 , 易 形成不稳定对流 ,多雷雨 、冰雹 ;最热月 7 月 ,月平均气 温 221 7 。春季干旱 ,多见大风天气 。区内多年平均 降水量为 390 mm/ a 左右 ,最大降水量 6161

4、9 mm ,最 小降水量 2181 0 mm ,降雨多集中于 78 月份 。其总 的气候特点是春季干旱 、夏季温和 、秋季凉爽 、冬季寒 冷 ;降水量少 、干燥度大 、干旱严重 ;年降水变率在 24 % 左右 。1区域概况泥河湾地层广泛分布于山西北部的大同盆地 , 河北西北部的阳原 、蔚县 、涿怀盆地等 , 广义的泥河湾盆地总面积约 9 000 k m2 1 。11 1地质地貌特征泥河湾地区地处祁吕贺兰山字型构造东翼反射弧 北东向构造带和新华夏系北北东向构造带 , 属汾渭 桑干一系列歹字型断陷构造盆地之北部 , 周围山峦起 伏 。北部为阴山余脉 ,除个别山峰外 ,分水岭海拔标高 大多在 2 0

5、00 m 以下 。侵蚀 剥蚀中低山和低山丘陵 构成其周边山地地貌 2 ; 覆以黄土的湖积台地 、桑干河 及其支流作用形成的谷坡 、河流阶地 、河床 、河漫滩 、冲 沟等各种河流 (沟谷) 地貌 ,构成盆地内部的地貌主体 。 该区分布最为广泛的是晚新生代湖河相沉积地层 , 其2地下水含水岩组及富水特征依据调查资料 , 研究区含水岩组可分为松散岩类孔隙水 4 含水岩组和基岩裂隙类含水岩组 , 其中松散岩类孔隙水含水岩组的分布范围广 ,类型较多 ,可以划 分为河谷冲积层含水岩组 、湖相沉积含水岩组 、河湖相 沉积含水岩组 、洪积层含水岩组 、黄土含水岩组五种类 型 ;基岩裂隙类含水岩组可分为构造风化

6、裂隙 5 含水 岩组和岩溶裂隙含水岩组 。河谷冲积层含水岩组主要分布于桑干河 、壶流河 河谷 (高河漫滩 、河流阶地) 和大的支流沟谷地带 。本 收稿日期 2009 - 04 - 09 作者简介 杨学亮 (1981 - ) ,男 ,河北沧州人 ,工学学士学位 ,研究方向 :地质工程 。其补给 、径流 、条件也比较差 ,因此单井涌水量多在 10m3 / d 以下 ,且水量不稳定 。 河湖相沉积含水岩组主要分布于泥河湾盆地北部近边缘地区 ,集中于桑干河北岸九女池至石匣里之间 的各支流沟谷与沟梁坡地 。含水层由河流和湖滨相沉 积的含砾砂层 、砂砾石层组成 ,常与过渡相和湖心相粉 砂 、粘 土 质 粉

7、 砂 沉 积 互 层 , 最 大 泉 流 量 可 达 到 1 000 m3 / d 以上 。洪积层含水岩组主要分布于九女池至上沙嘴 、沙 圈以西至化稍营周围的洪积扇地带和狼洞沟 、下沙沟 、 石匣里 、柳沟等局部沟口地带 。含水层由砂砾石层组 成 ,以泥河湾湖相沉积地层为相对隔水层 ,地下水类型 属潜水 ,单井出水量 1850 m3 / d 。黄土含水岩组曾经是黄土台分布比较广泛的弱含 水岩组 ,目前由于地下水位普遍下降 ,大多地段黄土处 于地下水位以上的包气带 ,受季节变化和降雨年季影 响大 ,水量很小 ,如田家坡水井涌水量仅为 11 68 m3 / d 。构造风化裂隙含水岩组和岩溶裂隙含水

8、岩组主要 分布于盆地东北边缘地带的石匣里 柳沟 杨家窑一 线以东 。其中构造风化裂隙含水岩组地下水为潜水类 型 ,直接接受大气降水补给 ,水量较小 ,季节变化大 ,大 多在 10 m3 / d 以下 ;岩溶裂隙含水岩组由高于庄组 、雾 迷山组白云岩 、白云质灰岩等碳酸盐岩组成 ,具有岩溶 地下水特征 ,经岩溶裂隙孔洞汇聚 ,地下水以泉的形式 出露于沟 谷 地 带 , 其 中 具 有 代 表 性 的 是 油 房 泉 , 水 量 大 ,流量稳定 (约 80 m3 / h) 。该区的第 四 系 松 散 岩 类 孔 隙 水 是 地 下 水 资 源 主 体 ,是当地农业经济发展中重要水资源保证条件 。水

9、 、岩溶裂隙水对山前洪冲积物 、湖滨相沉积等第四系含水岩组地下水均有不同程度的侧向补给 。西北部山 前洪积扇地带第四系含水层颗粒较粗 , 沉积物各层间 没有相对稳定的厚层隔水层 ,含水层组间水力联系较 密切 ,垂直越流补给较强 。31 2 地下水径流与排泄特征依据地下水埋深与等水位线分布特征 , 研究区地 下水主要由盆地南北两侧山地向桑干河与壶流河河谷 地带径流 ,盆地北部形成近南北向径流 ; 南部形成南东 北西向与南西北东向径流 6 。依据调查资料 , 盆地中地下水的排泄方式既有自 然排泄 ,也有人工排泄 。在湖相沉积含水岩组分布地 区 ,地下水分散排泄于河谷地带 ; 北部和西部湖滨与湖 河

10、相沉积含水岩组分布地带 ,地层给水性较好 ,地下水 富水性亦相对较好 ,沟谷切穿含水层时 ,地下水常以下 降泉的形式集中排泄 ; 东部岩溶裂隙含水岩组分布区 在沟谷地带或断层带以岩溶泉或构造裂隙泉的方式排 泄 。在北部山前 、洪积扇与阶地分布地带 ,用于农田灌 溉的开采井相对较多 , 这些地带的地下水人工排泄占 有较大比重 。在桑干河南岸和壶流河两岸的近谷坡地带为湖心 相沉积分布区 7 ,由于沉积物颗粒较细 ,地层呈水平分 布 ,地下水径流与给水性能差 ,大气降水主要滞留于地 下浅表地段 ,大气蒸发与植物蒸腾排泄为主要方式 ,以 至于局部地带出现轻度盐碱化现象 。此外 , 在河谷地 带 ,由于

11、地下水位埋深浅 ,大气蒸发与植物蒸腾也是普 遍存在的排泄方式 。441 1水化学分析水化学类型分析根据对研究区采集的 20 组样品的实验室分析 ,依3 水文地质条件分析31 1地下水补给特征该区浅层地下水补给与大气降雨关系密切 。对于 盆地和山前倾斜平原浅层含水层来说 , 地下水位变化 曲线与大气降雨的变化曲线呈现出一致性 , 这充分说据舒卡列夫 分 类 8 , 该 区 地 下 水 水 化 学 类 型 以 6 - a( h co3 - na + m g)型水为主 ,其次为 13 - a( h co3+ so4 - na + m g) 型水和 7 -( h co3 - na ) 型水 。a023

12、1 60 mg/ l ;小渡口村南井水的溶解性总固体达到 14921 02 mg/ l ,总硬度达到 9331 75 mg/ l ; 下堡村井水 的溶 解 性 总 固 体 达 到 1 0321 84 mg/ l , 总 硬 度 达 到7441 09 mg/ l ,均超过了饮用水标准 。这一地带地下水 水质差的原因与其含水介质有关 ,这里为湖心相沉积 地段 ,沉积物粒度细 ,地层中可溶盐类含量高 , 地下水 补给 、径流 、排泄和赋存条件都很差 ,含水层给水度小 , 导致溶解性总固体和总硬度等偏高 。依据库尔洛夫表达式所反映的水化学类型 , 地下水中阴离子组合类型以 h co3 - so4 -

13、cl 型和 h co3 - cl-so4 型为主 ; 阳离子组合类型以 na -m g - ca 型为主 ,其次为 m g - na - ca 型 。依据 pip er 三线图 (见图 1) 得出以下分析结论 : (1) 区内地下水阳离子中的碱金属与碱土金属离子含量相当 ,两者相比没有哪一种具有明显的优势 ; (2) 阴离子中弱酸根比强酸根占有优势 ;( 3) 碳酸盐硬度超过 50 % 毫克当量百分数者约占30 % ,不存在非碳酸盐硬度超过 50 % 者 ;( 4) 任意一对阴阳离子含量均不超过 50 % 毫克当 量百分数的样品占有较大的比例 ,约 40 % 左右 。5结论(1) 泥河湾盆地东

14、部地下水含水岩组可分为松散岩类孔隙水含水岩组和基岩裂隙类含水岩组 。其中河湖相沉积含水岩组最为富水 ,以黄土含水岩组单井涌 水量最小 。(2) 地下水补给形式多样 ,以大气降水入渗补给为 主 ,以侧向径流补给 、农业灌溉回渗为辅 , 局部地带存 在垂向越流补给 ;盆地北部形成近南北向径流 ,南部形 成南东北西向与南西北东向径流 ; 排泄方式以自然排 泄为主 ,人工排泄占有一定比重 。(3) 地下水水化学类型以 h co3 - na + m g 型水 为主 ,其次为 h co3 + so4 - na + m g 型和 h co3 - na 型水 ,盆地周边地带以泉水形式出露的地下水 ,水质普 遍

15、较井水好 。总体而言 ,河北阳原泥河湾盆地东部地下水资源 分布不均 ,水文地质条件较为复杂 ,水质优劣不一 。图 1 piper 三线图41 2水质分析依据中华人民共和国国家标准 生活饮用水卫 生标准(6b5749 85) ,对该区地下水资源水质进行饮 用水卫生指标评价 。评价结果显示 ,其中 p h 值 、总硬度在郑沙洼村口 井 、小渡口村南井 、下堡村大口井 、东窑子头村东南牧 场井均超标 ;溶解性总固体在小渡口村南井 、下堡村大 口井水样 中 超 标 ; 硫 酸 盐 和 氯 化 物 在 个 别 井 中 超 标 。 其中超标最多的是 p h 值 ,在 421 9 % 的检测井出现不 同程度

16、的超标现象 ,其次是总硬度 ,超标井数占检测井 的 281 6 % ,溶解性总固体在 211 4 %的检测井 ( 泉) 中 超标 。水质分析结果显示 , 盆地周边地带以泉水形式出 露的地下水 ,水质普遍较井水好 。从地域分布上比较 而言郝家台西侧的小渡口 、钱家沙洼 、郑家沙洼和北侧 的下堡村大口井地下水质量最差 ,其次为东窑子头保 护区西南部牧场一带 。2005 年 7 月份采集的水样分析 结果显示 ,钱家沙洼村东北井水的溶解性总固体达到 1参考文献 1 牛平山 ,刘金峰 ,李建英 ,杨妍妍 . 泥河湾国家级自然保护区 资源保护与开发研究 . 石家庄经济学院学报 ,2004 - 10 . 2 牛平山 ,杨小荟 ,李铎 . 泥河湾保护区地貌特征与地质灾害 .地理与地理信息科学 ,2003 - 06 . 3 夏正楷 . 泥河湾盆地的水下黄土堆积及其古气候意义 . 地理 学报 ,1992 - 01 . 4 曹剑峰 , 迟 宝 明 , 等 . 专 门 水 文 地 质 学 . 北