方 磊，吴 瑞，马小波，金 亮

(宁夏回族自治区水文环境地质勘察院，宁夏 银川 750021)

水资源是我国西北干旱地区最重要的资源，是人类生产生活和生态的基础[1]。宁夏银川平原地处干旱半干旱地区，水资源尤为重要。该区的主要水质来源于黄河，黄河水不但灌溉了农田，还为宁夏沿黄城市群提供了生活供水。但直接引黄河水存在水质浑浊，含有大量的泥沙和杂质，需要花费大量的成本进行前期处理。如果可以利用傍河取水进行供水，则可以解决这一问题[2-4]。为此，本次研究在银川平原南部傍河取水的有利地段(卵砾石地层区)—吴忠地区部署一眼大口径进行傍河取水，通过水文地球化学分析对其可行性进行探讨，服务宁夏沿黄城市群的水资源利用规划。

1 研究区概况

研究区位于黄河东岸，吴忠市区的西北侧的古城镇一带，见图1。属温带大陆性半干旱气候，冬无严寒，夏无酷暑。多年平均气温10.14℃，年均降水量186.18 mm，年平均蒸发量1 847.46 mm。研究区地处银川平原南部，黄河东岸，地形平坦，地势开阔。

研究区地下水类型为第四系松散岩类孔隙水，含水岩组主要为洪积砂卵石等粗粒沉积物，富水性强，单井涌水量一般大于3 000 m3/d，地下水水质良好，TDS小于1 g/L[5-6]。黄河是该区地下水的主补给来源，通过引黄灌溉和渠系渗漏源源不断的补给地下水，同时黄河也是为该区域地下水的排泄基准面，控制着地下水的排泄。

2 傍河取水试验

图1 研究区的位置图

图2 QS01井结构图及抽水试验历时曲线图

本次研究以QS01抽水井为主要的研究对象，该孔(井)钻探全孔取芯测井，钻遇地层以卵砾石为主，见图2。QS01成井后进行了连续七天的抽水试验，抽水量为30 m3/d，试验过程中使用了电导率、简分析和氘氧同位素等手段进行了连续的监测和取样，主要从水文地球化学分析角度对黄河水的补给量进行分析计算。

3 分析与结果

3.1 抽水试验过程中电导率和TDS的变化

在抽水试验过程中，QS01井水的电导率(现场哈希水质检测仪获取)随着时间不断的变化，总体呈现出不断变小的规律，减少的平均速度为每小时0.247 μs/cm，见图3。电导率不断变小反映出随着抽水的进行，地下水位下降，地下水漏斗不断扩大，黄河水补给逐渐变大。由于黄河水电导率仅有313 μs/cm，远小于地下水(778 μs/cm)，黄河水的补给造成QS01抽出的水电导率变小。根据该规律，可以将QS01井抽出的水看作是黄河水和地下水二元混合的结果，混合比例可以根据电导率观测数值进行推算。本次混合比例最终推算采用的参数为：黄河水和试验抽水的电导率采用抽水试验结束时的观测值分别为331 μs/cm和716 μs/cm，地下水的电导率采用抽水开始时候电导率最大观测值778 μs/cm，见图3。据此，计算出黄河水对试验抽水的补给比例为13.65%，说明补给量很小。

抽水试验过程中，对QS01井水的每天取样一组，进行简分析或全分析，测得TDS等主要指标。监测显示TDS的指标都随着时间不断的变化，总体呈现出不断变小的规律，与电导率的规律一致。同理，根据黄河水与地下水二元混合模型，可以通过TDS指标计算出黄河水对试验抽水的补给比例为9.32%(见图3)，也说明黄河补给量很小，而且与电导率计算混合比例误差不大。

图3 QS01的电导率、TDS的历史曲线图

3.2 抽水验收过程中氘氧同位素的变化

同位素技术广泛的应用在地下水补给来源判别中，是被公认有效的手段之一[7-8]。为了进一步对抽水过程中的黄河水的补给规律进行揭示，本次傍河抽水试验对QS01和黄河水的氘氧(由西安地质调查中心试验室测试)进行了连续的监测，每天取样一组(见表1)，监测也显示出了较好的规律性。

表1 抽水试验氢氧同位素取样分析结果一览表

现将QS01和黄河水采取氢氧同位素数据在同一张图绘制，结果为图4。该图明显的反映出黄河水样点基本都位于大气降水线下方，仅有一个水样离群(QY24)，出现了明显的聚类现象；QS01抽水井中取的第一个水样QY01数据分布在图的最右侧，显示出抽水试验刚开始井中抽出的水为地下水，黄河水无补给；随着抽水试验的进行，黄河水开始补给，QS01样品氘氧同位素数据开始向黄河水的氘氧范围靠近，但由于黄河水的补给有限，氘氧同位素靠近地下水，与地下水形成明显的聚类现象，与黄河水样呈现出显著差异。氘氧同位素数据显示出本次抽水试验抽出的水主要源于地下水，而非黄河水。

氢氧同位素在水文地质方面的一个重要应用就是确定混合水的混合比例。根据图4，可以发现本次抽水试验呈现出很好二元混合模型规律，即QS01抽出的水是由地下水和黄河水二元混合而成，根据氘氧同位素可以对二元混合比例进行计算分析。本次二元混合计算的数据选取：黄河水取试验最后的非离群数据，因为最后的QY24为离群数据，故取倒数第二个数据—QY21；地下水取抽水试验最开始的取样数据QY01，因为抽水试验开始的时候黄河水基本无补给，抽取的水为地下水；最终的抽出的水取抽水试验取的最后一个数据—QY22。根据以上采取的数据的δ18O通过二元混合模型计算黄河水的补给比例为12.46%，与前面电导率和TDS黄河水补给比例的计算结果基本一致。

图4 抽水试验水样氘氧关系

根据氘氧同位素的连续监测分析，显示出本次傍河取水的主要来源是地下水而非黄河水，黄河水的补给量仅为12.46%。

4 结语

通过连续七天QS01傍河取水试验对宁夏吴忠地区黄河傍河取水可行进行初步分析。傍河取水试验中对电导率、TDS和氘氧同位素等指标的连续监测分析，从水水文地球化学的角度对傍河取水的可行性论证。根据地下水与黄河水二元混合模型对混合比例计算显示黄河水补给QS01的比例仅为9.32%～13.65%，说明该区黄河傍河取水的可行较差，可能与黄河水中的泥沙含量大河底淤泥渗透性差有关，有待进一步分析。