內蒙古黃旗海盆地地下水補徑排及動態變化研究

田濱　丁楠　王武　熊海欽　楊浩　趙薇

［關鍵詞］黃旗海；地下水監測；補給；徑流；排泄；動態變化

1 研究區概況

1.1 自然地理

研究區位于內蒙古自治區烏蘭察布市中南部，屬大陸性季風氣候。區內多年平均降水量363.9 mm，主要集中在每年六到八月份，多年平均蒸發量1745.3 mm，無霜期132 d，最大凍結深度1.91 m。黃旗海作為內蒙古高原眾多封閉型內陸湖泊之一，在反演干旱區氣候變化方面起著極其重要的作用[1]。

研究區面積1178.26 km²。地形地貌為盆地，東、西、南三面多山，丘陵起伏連綿，中部為遼闊的沖湖積平原。總體地勢以黃旗海為中心，四周外圍高，相對高差200～400 m。

1.2 水文地質

以黃旗海為中心，以周邊山麓邊沿為界線。地下水類型主要為以下四類。

1.2.1第四系松散巖類孔隙水

主要分布在黃旗海沖湖積平原內，含水層巖性主要為砂礫石及含礫中粗砂，由邊緣向湖中心顆粒逐漸由大變小，含水層層數增多。其厚度在5 m左右，地下水位埋深潛水多小于5 m，該含水層厚度小，在黃旗海南部和東部沖湖積物顆粒較細，單井涌水量小于500 m³/d。在湖積平原的中部和近河谷地段厚度稍大，單井涌水量500～1000 m³/d。

1.2.2玄武巖孔洞裂隙水

主要分布于熔巖臺地之上，區域內，東、西部出露地表，中南部因斷陷下沉隱伏于第四系含水層之下。含水層巖性特征為氣孔狀玄武巖與致密塊狀玄武巖互層，在區域西北部地形高處的淺埋藏區，地下水分布不連續，水位、水量變化大。含水層分布不穩定，富水性差異較大，一般情況下，水量貧乏，單井涌水量小于100 m³/d，在受構造影響的特殊部位，水量豐富，單井涌水量大于500 m³/d。

1.2.3碎屑巖類裂隙孔隙水

廣泛分布于區域內，北部地表出露，向南隱伏于上更新世以后地層之下。該含水層水量變化大，富水的條件主要取決于砂巖、砂礫巖中泥質含量的多少和膠結程度的好壞。其與沉積過程中古河道的擺動有關。該含水巖組補給源有限，不穩定，單井涌水量變化大，抽水時間越長，單井涌水量越小。該含水層具承壓性，在巴音塔拉、水泉地、贊達營等地形成自流區。

1.2.4大理巖巖溶裂隙水

分布范圍較小，多呈條帶狀分布，主要在集寧區西北部的霸王河河谷兩側、老虎山東側，大理巖經過多次構造和變質作用，在侵入巖接觸帶或巖石蝕變帶附近，硅化和蛇紋化作用強烈，節理裂隙發育，有部分大理巖經構造作用，在地下水運移溶蝕作用下，沿裂隙形成了大小不等的溶洞和溶蝕裂隙，為地下水的儲存提供了空間。

總體上大氣降水補給和山丘區地下徑流補給為盆地內地下水主要補給來源，地下水由盆地邊沿向黃旗海運移，盆地接受北、西、南三面地下徑流的側向補給，僅水位埋深小于4 m地區有蒸發排泄外，其余地下水均以較短距離的地下徑流排向黃旗海中[2]。地下水水質主要受地貌、氣象、徑流條件和人為因素影響，在監測區上游地區，地下水徑流條件良好，水循環流暢，交替作用強烈，地下水以溶濾作用為主。到了下游區，由于地層巖性變細、地形趨緩，地下水徑流條件變差，水循環緩慢，地下水水位埋深較淺、蒸發強度較大，地下水以蒸發作用為主，鹽分含量較高，水質差。

2 地下水補、徑、排泄條件

2.1 地下水補給

研究區補給主要由降雨入滲補給量7795.75×104 m³/a、側向徑流補給量1516.64×10⁴m³/a、灌溉回滲補給量413.3×10⁴m³/a 和洪水入滲補給量10.13×10⁴m³/a，四個部分組成。研究區一個水文年內地下水補給量合計9735.82×10⁴m³/a（表1）。黃旗海盆地內松散層直接接受大氣降水補給，山丘區接受大氣降水補給后，通過地下徑流側向補給下游含水層。通過灌溉少部分回滲補給地下水，洪水入滲補給主要發生在黃旗海以南地區。根據動態長觀資料計算并參照以往資料及經驗值得出各含水層的大氣降水入滲系數，入滲系數取值范圍0.05～0.2。根據前人給出的水位埋深區的灌溉回滲系數值取確定灌溉回滲系數β值為0.15。根據抽水試驗和恢復水位試驗計算得到滲透系數取值范圍0.66～6.42[3，4]。

2.2 地下水徑流

山前傾斜平原和臺邊斜地孔隙潛水接受補給后，在外圍地勢高且基巖裸露處，降水補給地下水后通過重力作用向盆地中心運移至黃旗海匯集，以短距離的徑流，直接補給湖盆洼地中潛水。由于盆地中部含水巖組巖性顆粒較細，地下水徑流滯緩，其水力坡度為0.6‰～0.19‰，滲透系數為0.66～6.42 m/d。

2.3 地下水排泄

研究區地下水排泄主要途徑為蒸發、人工開采和地下徑流補給黃旗海。經計算研究區蒸發量5635.21×10⁴m³/a（表2），開采量依據水利水資源公報資料及野外調查資料進行統計3448.42×10⁴m³/a，地徑流補給黃旗海地下水小于654.02×10⁴m³/a，利用水均衡法[5，6]計算相對誤差小于1%。

由上述計算可知，黃旗海四周地下水埋深較淺部位蒸發量較大，蒸發量在總排泄量中占有比重大于60%。

3 地下水動態

通過獲取地下水水位長期觀測資料，對研究區地下水水位年內的變化趨勢進行了統計和研究。黃旗海盆地地下水動態變化可以大致分為三種類型。

3.1 滲入—蒸發型

該動態類型主要發生于黃旗海平原南部一帶。

潛水位埋藏淺，主要為垂直交替作用，潛水接受降雨補給后地下水位快速回升；而同樣在蒸發強烈時期，水位加速降速。每年高水位和低水位出現期與當年氣象條件有密切關系，高水位一般出現在7、8月，低水位出現在9、10月。

3.2 滲入―蒸發―開采型該動態類型主要發生在黃旗海平原地下水埋藏較淺及霸王河溝谷水位埋深較淺的農業灌溉區。有垂直交替和水平交替作用外，還有人工開采等。地下水動態變化總趨勢呈下降狀態，3月份，冰雪消融補給地下水，地下水位抬深，5～7月灌溉期水位下降，結束后，地下水水位又呈現恢復上升狀態，在雨季水位呈現小幅上升與下降的交替，其原因在于大氣降水滲入補給之后，受開采影響，水位并沒有明顯上升，又受不同程度的蒸發影響，出現小幅度的上升與下降趨勢，但是其變化甚微。

3.3 滲入—開采型

該動態類型主要分布集寧區城區范圍和周邊地區。該動態類型所屬地段主要以水澆地、居民人畜飲用開采為主，主要接受大氣降水滲入補給，年初較穩定，3～6月用水量大開始下降，隨著夏季降雨，地下水在雨季接受補給，水位普遍上升。6～8月水位上升，8～9月下降，9～12月水位上升；從動態曲線可看出，其地下水水位受大氣降水與人為開采大小的變化而變化。

4 結論

（1）由研究可知：內蒙古黃旗海盆地地下水補給、徑流、排泄條件主要受到氣象因素和人為因素控制，降雨滲入對地下水的補給占全部地下水補給量的80.07%，蒸發因素在排泄總量中占比大于60%。在黃旗海北東方向地下水埋深較淺地區有一定開采潛力，可適當奪取蒸發量來實現。

（2）黃旗海南部（滲入—蒸發型）地下水位動態曲線變化主要與氣象因素有關，降雨后水位迅速上漲，蒸發強烈水位下降，高水位出現期與當年降雨量多寡有關；黃旗海北岸（滲入—蒸發—開采型）地下水位動態曲線變化與氣象因素和人類地下水開采有關，既有垂直交替，又有水平交替作用，還有人工開采。城區（滲入—開采型）主要是降雨和人類地下水開采活動有關，地下水水位受大氣降水與人為開采大小的變化而變化。