晉中市壽陽縣境內巖溶地下水資源評價

宋鑫玥

（晉中市水文水資源勘測站，山西 晉中030600）

1 壽陽縣概況

壽陽縣位于晉中市北部，境內河流分屬黃河和海河兩個流域，毗鄰太行山西麓。境內屬溫帶大陸性氣候，是寒溫干燥區和寒溫半干燥區。壽陽縣境內巖溶分布區屬娘子關巖溶大泉域的組成部分。壽陽縣境內巖溶地下水分布區域總面積849 km2，其中裸露灰巖區面積124 km2，隱伏灰巖區面積695 km2。巖溶地下水由兩部分組成，一是降水入滲形成的本地地下水資源；二是太原東山巖溶地下水側向徑流形成的過境水。

壽陽縣屬于水資源相對緊缺的地區，人均用水量為56.6 m3/人，僅相當于山西省平均水平的27.6%、晉中市平均水平的29.8%，巖溶地下水在壽陽縣的經濟社會發展中發揮著重要的水源支撐與保障作用。

2 水文地質條件

2.1 地質概況

壽陽縣境內地層出露較全，由老到新依次包括10種年代地層。巖溶分布區是一個向南傾斜的單斜蓄水構造，隨著單斜構造向南傾斜，奧灰巖埋深增大，巖溶水的徑流條件逐漸減弱。區內主要控水構造有南北向蔡莊向斜、北西向大南溝背斜及南北向草溝背斜，長度分別約為16 km、19 km和8.5 km。

2.2 含水巖組劃分

通過實地勘察資料分析可知，境內的主要含水層為奧陶系地層。該地層僅在壽陽縣北部一帶少量出露，大部分地區灰巖頂面埋深在400～800 m之間，地下水位埋深在438～529 m之間，屬超深水位埋藏型巖溶區。

境內的中奧陶統含水層隨由北至南的走向，埋深逐漸變深，富水的程度越來越弱，巖溶水的徑流也逐漸變的緩慢。由于單斜構造上發育著次一級構造，致使灰巖富水性呈現不均一性。以巖石的化學成分、結構、巖性組合及巖溶裂隙的含水特征為依據，將境內的中奧陶統劃分為峰峰組、上馬家溝組和下馬家溝組三個含水巖組。

2.3 巖溶裂隙發育特征

壽陽縣巖溶地下水的主要儲水空間和運移通道是溶蝕裂隙，這是境內地下水巖溶中發育最好且最常見的巖溶形態，本區較常見的巖溶形態還有直徑小于2 cm的溶孔。

境內構造較為簡單，總體上為一向南傾斜的單斜型蓄水構造。構造的發育部位，裂隙也相對發育，如單斜構造上迭加褶皺構造，背斜軸部迭加的斷層等部位，在非構造部位中裂隙相對不發育，詳見表1。

表1 背斜軸部與非構造部位發育率對照表

巖溶裂隙發育程度和奧陶系地層埋深呈反比，自北向南奧陶系地層埋深增大，巖溶裂隙發育程度特征表現為逐漸變弱。壽陽縣北部草溝村一帶地下水徑流條件較好，地下水交替較積極，膏溶作用強烈，裂隙巖溶相對發育，使局部形成弱含水層。南部由于灰巖埋深大，水交替緩慢，不利于膏溶作用和巖溶發育，如劉家村附近SG-2號孔中，巖芯極為完整，無溶蝕現象，發育率較低，見表2。

表2 各埋藏深度出水段發育率與單位涌水量對照表

3 縣域巖溶地下水資源

3.1 巖溶地下水資源量

壽陽縣境內巖溶地下水受單斜蓄水構造控制，形成自北向南，由西向東地下徑流場，境內西部徑流場由兩個方向的兩條徑流帶構成：一是大氣降水入滲補給形成的地下徑流，自西北向東南，轉為自西向東運動；二是太原東山巖溶水側向補給，形成自西向東地下徑流。兩個方向地下徑流在潘溝、北燕竹一帶匯聚，順走向繼續向東運動。受壽陽斷陷盆地及白家莊、溫家莊東北構造的控制，地下徑流由自西向東逐漸轉化為北東向運動，最終流出壽陽縣進入陽泉市，并在娘子關附近以泉群形式集中排泄。

境內巖溶地下水主要有降水入滲和巖溶水側向補給兩種補給方式，其中降水入滲區域是壽陽北裸露半裸露灰巖區，側向補給來源為太原東山巖溶水，二者補給水量之和可以認定為壽陽縣巖溶地下水資源量。

（1）裸露半裸露巖溶山區降水入滲補給計算公式：

式中：Q降——大氣降水入滲補給量，萬m3/年；

P——降水量，mm；

F——裸露半裸露巖溶區面積，km2；

α——大氣降水入滲補給系數。

降水量采用多年平均值498.4 mm；裸露半裸露巖溶區面積124 km2，根據壽陽縣水文地質圖分析，該區域黃土及砂頁巖覆蓋層與灰巖裸露區面積基本相當，裸露灰巖區降水入滲補給系數采用“晉中市第二次水資源調查評價報告”研究成果，取值0.16，黃土及砂頁巖覆蓋區采用壽陽縣獨堆水文站和蘆家莊水文站觀測分析成果，取值0.04，取二者面積加權平均值0.10為裸露半裸露灰巖區綜合降水入滲補給系數。經計算Q降為618萬m3/年。

（2）太原東山巖溶水側向補給

根據山西省第二次水資源評價成果，太原東山區巖溶水側向補給娘子關泉域水量約1.0 m3/s，合3 154萬m3/年，扣除上游榆次北山水源地開采量320萬m3/年，其余約有2 834萬m3/年側向補給壽陽縣。

（3）壽陽縣巖溶地下水資源

綜合以上計算結果，降水入滲補給量和巖溶水側向補給量相加，可得壽陽縣巖溶地下水資源量為3 452萬m3/年。

3.2 巖溶地下水開采潛力分析

壽陽巖溶區是娘子關泉域的一個補給～徑流區。總體上按埋藏條件自北向南劃分為裸露區、覆蓋區和埋藏區，其中埋藏區按埋藏深度可劃分為淺埋區、中深埋區、深埋區。

其富水區主要分布于中、深埋區內，巖溶地下水主要沿400～600 m埋深線之間地段，自西向東徑流。但由于草溝背斜、蔡莊向斜的控水作用，使中～深埋區的富水性呈現不均一性，向斜軸部富水性差，背斜軸中富水性強。根據《山西省壽陽縣白家莊水源地巖溶水供水水文地質勘探報告》，及奧灰含水巖層的單位涌水量，結合巖溶發育程度及水化學類型、礦化度的分布規律，將北燕竹～韓莊～白家莊一帶巖溶水劃分為三個區。

強富水區主要分布于白家莊一帶，單井出水量1 210.64～1 942.53 m3/d，單位涌水量128.71～206.54 m3/h·m，滲透系數43.45～56.61 m/d，灰巖頂板埋深400～500 m，礦化度700～900 mg/L。

中強富水區主要分布于任家店、北燕竹、吳家崖一帶，單井出水量584.64～954.67 m3/d，單位涌水量13.19～45.26 m3/h·m，滲透系數2.468～6.17 m/d，灰巖頂板埋深400～600 m，礦化度900～1 000 mg/L。

弱富水區主要分布于南部蔡莊一帶，單位涌水量0.80～6.99 m3/h·m，滲透系數0.16～1.399 m/d，灰巖頂板埋深600～800 m，礦化度1 000～2 000 mg/L。

綜上所述，本區至北向南隨著奧灰頂板埋深的增加，富水性逐漸由強變弱，水質逐漸變差，在奧灰巖埋深400～600 m線之間具備水源井開采條件。

根據目前已有的南燕竹鎮、朝陽鎮、宗艾鎮14個巖溶井資料顯示，水源井位于構造及巖溶裂隙發育地帶，開采條件相對較好，單井涌水量在290～1 950 m3/d，地下水埋深440～530 m，較適合作為集中式供水水源。

壽陽縣巖溶地下水資源量3 452萬m3/年，其中本地降水入滲補給量618萬m3/年，過境水2 834萬m3/年。巖溶泉域范圍內地下水開發利用，由水行政管理部門下達分配指標，壽陽縣目前已批復的巖溶水開采量為438萬m3，現狀條件下實際開采量為115萬m3，開發利用程度為26.3%，尚有323萬m3的開采潛力。

4 結語

壽陽縣境內巖溶地下水區域，是壽陽縣及下游陽泉市生活、生產用水的重要取水地，為保證用水安全，該區內應禁止進行破壞水質的一切開發利用工程，嚴格控制開采量，完善巖溶地下水監測網絡，防止發生水體污染、地面塌陷等問題。

同時要統籌兼顧生活、生產和生態用水，加強對地表水和地下水的統一調配，優先利用地表水。針對壽陽縣目前存在的缺水問題，巖溶地下水的開發利用只能滿足部分水量缺口，最重要的還是要采取大力開展節水、提高水資源利用率、開辟跨流域調水工程、增加新水源等措施，以滿足壽陽縣國民經濟發展對水資源的需求。