黄河下游影响带地下水库的基本特征(1)
毕业论文
2014/4/1
摘要：本文论述了黄河下游影响带（河南段）的水文地质特征，根据含水层的结构划分为浅层和深层含水层组，并给出了研究区地下水补给资源量和可开采资源量。黄河影响带含水层具有巨大的储水空间和良好的调节能力，是一巨大的地下水库。本文将地下水库划分为滩地型、背河洼地型、冲积扇型和复合型4种类型，并分别论述了各类地下水库的分布、补给特点和调蓄能力，提出了12处地下调蓄水库的有利地段，初步计算地下水库总库容为139.54亿m3，调节库容51.23亿m3，最后论述了地下水库开发和保护措施。
关键词：黄河影响带 地下水库 库容 调节库容
黄河是中国西北、华北地区的主要水资源，是北方地区最大的供水水源。对促进该地区社会可持续发展起着重要的作用。20世纪70年代以来，黄河下游不断出现断流。直接威胁河南省的濮阳、开封、新乡、郑州等城市和黄灌区的供水安全[1]。与此同时，由于黄河中上游矿业、工业、农业和生活废污水的大量排入，使黄河干支流的水质污染日益严重，生态环境恶化，加剧了华北地区水资源的危机。20世纪70年代末，年排入黄河废污水约185亿t，到20世纪90年代初增至32.6亿t，1998年干流三门峡以上河段为ⅴ类水质，以下为ⅳ类[2]。近年来，黄河下游突发性水污染事件频频发生，使得本来就十分严重的水资源形势更是雪上加霜。黄河从郑州的桃花峪进入下游，至山东的利津入海口，主河道长768km，其中河南省段长345km。下游堆积了巨厚的松散沉积物，形成黄河冲积扇。从黄河冲积扇顶部的漂石、卵砾石与砂混杂堆积逐渐过度为中砂、细砂与粉土互层堆积，构成了巨大的地下水库。河床、滩区及两岸影响带，均为近代黄河堆积的多孔介质地层，地表水与地下水库水力联系密切，同时，黄河下游为著名的地上悬河，黄河水位高出两岸平原区地下水水位3～8m，在其影响带开发地下水有利于地表水的补给，同时避开了水质污染，水源工程处理费用将大大降低。
基于上述思考，本文系统研究了黄河影响带水文地质条件和地下水资源，对地下水库的调蓄条件、类型、各库的总库容、调节库容进行了初步探讨。
1 黄河影响带地下水系统特征及资源概况
根据地下水埋藏条件、水动力特征和开采条件，将研究区内松散岩类孔隙水分为2个含水层组；浅层含水层组（q4、q3），深层含水层（q2、q1和n2上部）。
1.1 浅层含水层特征及其富水性 浅层含水层的底板埋深从西向东，呈现浅到深再到浅的变化趋势（表1）。
武陟县浅层含水层底板埋深45～69m，原阳县100m左右，封丘县74～101m，长垣县95～110m，濮阳80～120m，郑州65～80m，开封县最深达130～140m；岩性颗粒由小到大再到小的趋势，在原阳县一带，颗粒最粗，砂层渗透系数最大。沉积物的特点：上部除地表黄河故道颗粒较粗以外，其它均为弱透水的粉土、粉土、粉质粘土互层及粉砂层等。下部砂、中粗砂、中细砂、细砂层，构成了上细下粗典型的“二元结构”和粗、细相间的“多元结构”。由于受黄河摆动时间长短的影响，使主流带和泛流带相间分布。主流带含水砂层粒度粗、厚度大，泛流带粒度稍细、厚度也较小。纵向变化，自上游至下游（自西向东）厚度逐渐变薄、层数由少逐渐变多、粒度逐渐由粗变细。横向变化，由主流带向两侧至泛流带，厚度由厚略有变薄，颗粒由粗略有变细。由于含水砂层的厚薄和粒度粗细的不同，显示出富水性也各有差异。根据研究区的具体情况，采用降深5m时的单井出水量作为富水性分区的依据，可将研究区划分为强富水、富水、中等富水3个区（图1）。(1)强富水区（单井涌水量3000～5000m3/d）：分布于黄河冲积主 流带（主要为原阳县境内），含水层岩性以细砂、中砂、中细砂、粗砂为主，多夹小砾石，渗透系数20～50m/d；分布于濮阳县境内沿金堤河一带（岳新庄-东八里庄-东巴河-柳屯），为黄河古河道，渗透系数15～25m/d。（2）富水区（单井涌水量1000～3000m3/d）：分布于研究区内的广大地区，含水层主要由细砂、粉砂组成，局部有中砂分布，渗透系数8～15m/d。（3）中等富水区（单井涌水量500～1000m3/d）：多呈条带状分列于黄河南北两侧，黄河北为东北向排列，黄河南为东南向排列。含水层岩性主要以细砂、粉砂为主，渗透系数5～8m/d。
1.2 深层含水层特征及其富水性 深层含水层组由中更新统下段冲积、下更新统和上第三系上部湖积砂层组成，含水层岩性以细砂、粉砂为主，砂层与粉质粘土、粘土呈互层状。因其成因类型不同，砂层厚度有较大的差异，武陟县境内含水层底板埋深300m左右，砂层厚度100～170m，岩性为中细砂、粉细砂，渗透系数8～15m/d， 强富水，单井涌水量>3000m3/d。原阳县境内，含水层的分布和黄河故道变迁有着密切的关系，黄河故道主流带上，砂层厚，岩性粗，富水性较好，以细砂为主，泛流带砂层薄，岩性较主流带细，变为中等富水；单井涌水量1000～3000m3/d。封丘县境内，含水层底板 埋深340～412m，岩性以细砂、粉砂为主，总厚度50～110m，渗透系数2～10m/d，区域上富水性有由西向东变差的趋势。长垣县境内底板埋深500m左右，总厚度大于60m。在濮阳境内，含水层底板埋深在260～450m，岩性为中细砂、粉细砂，厚度60m，单井涌水量1500～2500m3/d。郑州境内，深层含水层顶板埋深50～100m，底板埋深300～380m。单井涌水量1000～2000m3/d;含水层岩性主要为中砂、中细砂、中粗砂，局部为砂砾石层，厚度一般为50～100m。开封境内含水层底板埋深200～450m，中牟以北至开封一带，砂层厚度40m，单井涌水量大于2500m3/d。由中牟大孟至开封半坡店，砂层厚度25～35m，单井涌水量1500～2500m3/d，渗透系数4～7m/d。
1.3 地下水资源概况 黄河影响宽度在黄河南岸20km以内，在黄河北岸为13～26km，循环深度小于350m。黄河下游河南段天然状态下总侧渗量枯水年份约2.5亿m3，平水年3.3亿m3，丰水年4.5～5.1亿m3。浅层含水层多年平均地下水资源补给量28.35亿m3/年，平均补给模数为29.20万m3/km2·年。在75% 保证率下，浅层地下水补给资源量为26.08亿m3/年，平均补给模数为26.86万m 3/km2·年，分别比多年平均值减少了2.63亿m3/年，2.41万m3/km2年。在现状水资源开发利用条件不发生很大变化的前提下，浅层地下水可开采资源量为19.41亿m3/年，占多年平均补给资源量的62.30%，平均可开采资源模数为19.99万m3/km2。浅层水储存量为522.41亿m3，深层弹性释水量为7.07亿m3，允许开采量24.64亿m3/年，平均允许开采资源模数为25.35万m3/km2·年。
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