山丹县城区市政供水水源地水文地质特征研究

山丹县城区市政供水水源地水文地质特征研究

1山丹县地下水概况山丹县位于河西走廊的中段，位于曹连山和龙头山之间。东邻永昌县，西连张掖市、民乐县，南靠青海省和肃南县皇城区，北与内蒙古自治区的阿拉善右旗接壤，总面积5402.43km山丹县老城区生产、生活用水主要依靠城南水源地和瓦窑沟1眼临时水源井，组成现状地下水供水水源。上述水源地供水水源井由于建成时间较长，加之当时成井深度较浅，目前井底淤积、管壁老化，水位下降问题严重，如城南水源地仅有两口井运行，供水量165～170万m2研究区域的范围和地理结构2.1山丹县南、北山丹县根据已建老城区城南水源地和新区所选四坝滩水源地的布局，结合山丹盆地区域水文地质条件，考虑到两处水源地处于同一水文地质单元的特点，本次勘查区北以山丹县城南隐伏断层为界，南至姜家庄;东、西分别至该水文地质单元控水隐伏断裂。据此，本勘查区呈北西-南东向展布的不规则矩形，南北长8km，东西宽约10km，总面积61.68km2.2气候特点特点勘查区属于西北内陆温带大陆性干旱气候区，具有干旱少雨、降水集中、蒸发强烈、光能丰富、冰冻频繁、昼夜温差大等气候特点。据山丹县山丹气象站资料统计，多年平均降水量196.00mm，多年平均蒸发量2245.00mm(图1)，多年平均气温5.80℃，无霜期150d，年平均风速2.60m/s，盛行西北风。区内主要河流为山丹河，多年平均流量1638.00万m2.3地形地貌地貌勘查区位于河西走廊中段，处于走廊平原区，属于山丹盆地一部分。这里地形平坦，海拔1750.00～1850.00m，地势微向北倾，地面坡降6.00‰～15.00‰。勘查区自南而北又分为砾石平原、细土平原、河谷平原等。河谷平原及细土平原是本县主要的农业区。3研究区域内的水文条件分析3.1第四系层系厚度区内除盆地东西两侧边缘局部出露有新近系等以外，盆地平原区均被第四系所占据。第四系堆积厚度受基底和断裂构造控制，南北差异较大。据物探资料，勘查区第四系厚度一般50～250.00m，具有由南至北逐渐变浅的规律。县城南部南湖公园一带(山丹断裂以北)受断裂构造的影响，第四系厚度相对较小，厚度30.00～70.00m不等，但在该断裂以南第四系厚度明显加大，普遍大于100m，向南二十里铺-永兴一带，最大厚度约400m左右。勘查区巨厚的第四系沉积物的存在，为地下水的富集、储存提供很大的空间。其中，中-上更新统是主要的含水层系，也是本区地下水开采的主要目的层。第四系分布与岩性特征见表1。3.2新构造运动对盆地基底形态构成的影响勘查区所在的山丹县横跨阿拉善地台、走廊过渡带和祁连褶皱带三个构造单元，自元古代以来，区内经历了东西构造体系、祁吕弧形挤压体系、S型旋扭体系和河西系四次强烈的构造运动时期，产生了一系列北西，北西西向褶皱带和深大断裂，构成与此平行相间的一系列山体与构造盆地。尤其是河西系构造体系北北西向多字型构造运动，继承了老的构造性质，并促使老的断裂构造复活，成为山川迅速发展的动力，从而使祁连山、大黄山等急剧隆起和盆地大幅度沉降，形成了山岳和盆地两大地貌单元。挽近以来的新构造运动在促成山体继续上升，盆地沉降的同时，对盆地基底形态的构成也产生了重要的影响。经勘查与物探证实，新构造运动和现代地震在本区表现强烈，使本区上新世—中更新世普遍发生褶曲与断裂，尤其是早、中更新世所发生的祁连山前大断层，大黄山南、北麓逆断层、县城南压扭性断层、烈巴滩压扭性断层、清明山西压扭性断层等，这些构造的发育对本区地下水的埋藏与分布起到了重要的控制作用(图2)。4深部下更新统地下水区根据收集以往水文地质资料和本次完成钻孔抽水试验结果，结合物探电测资料分析，区内表层河沟谷全新统潜水含水层薄，富水性弱，无集中供水意义。深部下更新统含水岩组颗粒细，泥质含量高，透水性及富水性弱，加之开采成本高，不宜作为供水目标层。本区具有集中供水意义的含水层为上更新统-中更新统的砂砾卵石夹粘土。含水层埋藏深度30.0～90.0m，厚度多为50.0～150.0m，包括了现状地下水量丰富区和大部分水量中等区。县城已建城南水源地和拟选四坝滩水源地就处在该地下水量丰富区内。4.1地下水的自然排放特征区内地下水水位埋深绝大部分区域大于30.00m，因降水稀少，蒸发强烈，大气降水几乎无法补给地下水。勘查区地下水主要接受来自南部的侧向径流补给和渠系水渗漏补给。地下水至勘查区北部断层附近地下水水位抬升，断层上盘(南盘)水位埋深10.00～30.00m，局部溢出地表;在县城南断层下盘(北盘)河谷地带则小于5.0m，普遍达20.0～50.0m左右，形成了明显跌水陡坎，水位落差20.00～30.00m。区内地下水自南东向北西径流，水力坡度一般3.00‰～5.00‰。本区在未受人工开采的天然条件下，地下水主要的排泄方式为泉水溢出和蒸发蒸腾。然而，由于各种水利设施的防渗性能的提高以及地下水的大量开采，泉水溢出量逐年减少，地下水的补径排关系发生了较大变化。现状条件下，地下水主要排泄方式为向下游的径流流出和人工开采。4.2地下水水化学类型特征勘查区地下水水化学特征主要受地下水补给来源和径流条件的影响。本区处于盆地中南部，地下水补给来源于南部大黄山方向的地下径流，在盆地中部地下水形成强径流区，水质表现良好，水化学类型为HCO通过以往资料分析，勘查区地下水水化学特征主要受地下水补给来源的影响，县城南部的隐伏断层以南地下水接受祁连山方向水源的补给，水质良好，水化学类型为HCO4.3降雨对地下水动态影响勘查区内地下水动态类型属开采—径流型。由于区内大部分地段水位埋深较大，降雨对本区地下水动态影响很小。河渠入渗及灌溉入渗量在县城城区亦十分微弱，但城区周边农田灌溉入渗量对城区地下水水位影响较大，因此影响本区地下水动态的主要因素为人工开采量和地下水侧向补给量。4.3.1地下水水位分析勘查区年内水位的变化过程反映了径流、开采、灌溉对动态的影响。根据区内地下水动态长期观测资料，以及省水文地质二队多年调查及本次实测和访问，一般4月份随着农业灌溉开采的开始，地下水位开始下降;7月底降至最低水位，8-9月份随着大面积农灌开采的结束，水位迅速回升，9-11份月达到最高水位并持续至翌年3-4月。据完成的《山丹县区域水文地质调查报告》及本次调查对比分析，年内地下水水位年变幅为1.40～3.80m。由北而南变幅逐渐减小。4.3.2来共施工农灌机井勘查区地下水开采较强烈，近10a来共施工农灌机井20多眼，井深100.00～200.00m，下入水泵额定流量80.00～120.00m5地下水条件分析山丹县城现有城市水源地供水能力远不能满足城区现状和发展对水资源的需求，亟待勘查和建设新的供水水源。针对目前山丹县城区市政供水水源地难以满足城市现状与可持续发展要求的情况，根据已建老城区城南水源地和新区所选四坝滩水源地的布局，结合山丹盆地区域水文地质条件，考虑到两处水源地处于同一水文地质单元的特