兰州黄河水源—— 地下水关系.doc

兰州黄河水源—— 地下水关系

随着工农业的发展和上游水利水电资源的开发，流经兰州的黄河水量、水质和以前相比发生了很大的变化。主要由黄河水补给的兰州市地下水，特别是供饮用的水资源量和水质也发生了很大的变化。据部分研究结果，已污染的黄河水是地下水的污染源之一。黄河水质的好坏对地下水源的影响很大，要保护地下水首先要保护黄河水。黄河水对地下水的影响究竟有多大?受污染的黄河水是否会危及地下水源?本文正是在前人大量工作成果的基础上，对此作较为深入的分析研究，以便为正确利用、开发和保护水资源提供决策依据。

1概述
高、中、低山地；黄土丘陵峁兰州市位于黄河中上游黄土高原，是一个东西长（约50km），南北窄（约2～8km）的连续河谷盆地中的沿河带状城市。受地质构造的控制，黄河在兰州段形成三个串珠状阶地型河谷盆地，即新城-河口盆地、西固-七里河盆地和城关-雁滩盆地。黄河自西向东纵贯全市，市区位于西固-七里河盆地和城关-雁滩盆地，分割成城关、盐场、七里河、安宁、西固等五块自然小区。盆地内部有5级高低不等的阶地，大多为冲积-洪积物所构成，二级阶地面积最大，为城市规划建设的主要阶地。
兰州市大部分地面为黄土覆盖。黄土丘陵是主要的地貌类型。全市地貌可分为石质、沟谷地；河谷川台盆地；这三种类型分别占全市面积的65%、20%、15%。市区海拔1520m，南有皋兰山，海拔2159m，北有九州台，海拔2067m，地形相对高差最大约600m。
兰州断陷盆地及其周围的地层有前第三系变质岩、砂砾岩及夹泥岩和第三系红色砂岩、泥岩以及第四系松散层。市区东部和西部为第三系红层隆起，第四系松散堆积较薄；市区中部为兰州断陷盆地，第四系堆积厚度大。
兰州断陷盆地四周均受到构造断裂的控制，市区发育多条北西西向、北北西向、北东向活动断裂，全新世以来继承性的北北西向断裂和相伴生的北西西向断裂多处见到新的活动。主要存在有马滩断裂、雷坛河断裂、深沟断裂及黄峪断裂。
2 黄兰州市地下水环境概况
2.1水文
据黄河兰州水文站的资料，黄河平均径流量从建站以来可分为三个时期：①1935-1968(共34)年，黄河兰州段未受到大型水利工程的影响，可代表自然状态，多年平均流量为1100m3/s；②1969-1986(共18)年，黄河径流受到刘家峡水库蓄洪和调流量作用，与建库前相比最大流量有所减少，最枯流量有所增加，多年平均流量为1034 m3/s；③1987～至今，黄河径流除受到刘家峡水库调节外，还受到库容更大的龙羊峡水库调节，使年内流量变化更趋平缓，多年平均流量为998 m3/s。
2.2 地下水环境
兰州市地处我国陇西黄土高原，是—个东西长、南北窄、沿黄河两岸分布的带状城市，主体由两个北西西向盆地连贯而成，即西固——七里河盆地和城关—— 雁滩盆地。地下水主要是第四系河谷潜水和“盆地”第四系潜水—— 微承压水，前者分布于黄河低阶地，主要是市区主体展布的二级阶地组成的两大盆地单元，后者分布于兰州市中部的兰州断陷盆地。据甘肃省地矿局的工作成果，市区段河谷潜水含水层厚3～28m，单井出水量1 500～1 O00m /d，雁滩地区可达1000-5 000m3/d，但地下水质极差，大部分地区矿化度3～10g／1，为硫酸盐型或氯化物型水。近年来由于受垃圾、污水的污染，水中有害成分增加，水质更趋恶化，不能作为饮用水源 。具有开采价值的地下水源地只有兰州断陷盆地北部傍河地带，即黄河南的马滩和崔家大滩、黄河北的迎门滩(简称“三滩”水源地)，其含水层主要是下更新统疏松至半胶砾卵石层，普遍厚150～330m可分为上下两部分，下部(50～150m)由于埋藏较深(距地表一般大于150m)，富水性弱而供水意义不大；上部厚200m左右，水位埋深小，富水性强，单井涌水量大于1 000 m3/d，近黄河地带大于5O00 m3/d，而且水质优良，几乎全部开采井均自该层取水。但因人类活动的影响，水质已受到污染。
3 黄河流量与地下水资源量的关系
3.1 黄河对地下水补给方式
兰州断陷河谷盆地, 在天然条件下, 黄河与地下水具有统一浸润曲线, 受季节变化影响, 近黄河地段由于黄河有较大的水位差使丰水期黄河补给地下水, 而枯水与平水期地下水则向黄河排泄。 这种补、排关系导致在近河流及河床底部形成淡水体, 水质呈垂向分带的特征. 相关研究表明: 至少地表以下220 m内的地下水发生过现代河水与古代水的置换。 20世纪70年代以后, 随着兰州市马滩﹑雁伏滩﹑崔家滩﹑迎门滩等傍河水源地相继投产和运行, 由于大量集中开采, 引起地下水动力场发生变化, 改变了地下水的补﹑排关系, 地下水由开采前流向黄河为主转变为黄河水流向开采漏斗, 接受黄河补给为主。仅马滩水源地淡水区黄河补给占总补给量的95.2%。同时由于超采, 地下水位大幅度下降, 造成南部山区高矿化咸水入侵水源地, 使部分水源地水质恶化。
兰州市区地下水主要补给水为黄河地表水，约占68.75%；其次为降水、灌溉渗水、沟谷地面水等。同时受黄河及覆土影响，地下水位埋探0～15米；地下水PH值一般为7.2～8.0。
受人类活动影响, 黄河对地下水补给方式存在3种方式: 第1种方式, 河水与地下水有统一浸润曲线, 河水以侧向径流方式补给地下水; 第2种方式, 由于抽水强度增加, 地下水位线向河心偏移, 河床下部分为饱水带、部分为非饱和带, 河流以侧向径流与淋雨方式补给地下水; 第3种方式, 河水位与地下水位脱节, 河水以淋雨式补给地下水. 在河水位﹑河床结构等不发生变化的情况下, 随着傍河水源地开采量不断增加, 河水与地下水补给方式将从第1种方式向第2和第3种方式转化, 在河床湿周和水层厚度不增加的情况下, 第3种方式的出现标志着河水对地下水的补给强度达到极限
3.2 “三滩”地下水资源及径流
下面以“三滩 水源地为倒进行分析。“三滩”水源地自1965年建成投产以来，市自来水公司目前的开采量为10.30～15.53×lO4 m3/d。其他企事业单位开采量为4．85×104 m3/d。地下水资源量由三部分组成，即天然补给量(降雨人渗和二类边界侧向补给量)，人工补给量(灌溉回归及渠系人渗量)和黄河岸边激发补给量，其中黄河岸边激发补给量最大。通过数值法计算，在1988年开采量为19．15×104 m3/d的条件下，黄河补给量占总补给量的68.57％，其次为天然补给量17.8％，人工补给量仅占13.63％。
“三滩”地下水开采前地下水径流除了在时间上随季节变化处于向黄河排泄又接受黄河补给的交替状态外，还有平行黄河流向，向下游径流排泄的趋势，黄河是地下水唯一的排泄通道。随着地下水的开采，水位逐年下降，漏斗不断扩大，地下水的补给、径流和排泄条件发生了质的变化，在黄河南部形成了以马滩为中心的降落漏斗，黄河北部则形成以迎门滩为中心的降落漏斗，黄河地表水迅速向漏斗中心渗透，开采成为地下水的主要排泄途径.
3.3 黄河流量与地下水补给量的关系
“三滩”地下水资源的组成中，以黄河岸边的补给最为重要，但这种补给能力因具体水文地质条件的不同而不同，主要影响因素有黄河流量、黄河水位、开采量、井群到岸边的距离和岸边的介质结构等。
其地下水补给量与黄河流量及开采量显著相关。1986年开始，由于龙羊峡水库建成蓄水，致使黄河兰州段流量减少，主要由黄河水补给，且随黄河流量变化而变化的“三滩”地下水源的补给量相应减少，1988年的开采量与补给量相比，水源地已动用贮存量833.10×104 m3，其中马滩和崔滩为99．34×104m 。由于1988年为四十年一遇的枯水年，黄河平均流量740 m3/s，仅为丰水年平均流量1 610m m3/s的45.9％，为1935—1988年多年平均流量的69.5％。所以当黄河流量处于丰水年或平水年时，地下水的现有开采量和补给量可基本维持平衡。
4 结论
黄河水养育了兰州市地下水源。黄河水与傍河地下水存在着密切的水力联系，黄河流量的变化、水位的高低、距开采井的距离等控制着地下水位的升降，是影响地下水资源量最重要的因素之一。
由以上分析可知：黄河水质对地下水质具有一定的影响，只要黄河水的污染不再加剧，使其水质符合Ⅲ类地面水标准，那么在其它环境条件保持稳定的前提下，黄河水质不会对地下水质造成显著污染，而使其水质符合Ⅲ类地下水标准。黄河水对地下水质的不利影响更重要的应该是流量减少引起补给量减少，相对增大了咸水的补给量而造成局部地下水质中盐类含量的增大。

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