甘肃庆阳地下水变化调查报告

甘肃省庆阳市重点区域地下水变化情况调查报告

（2008年甘肃省地质环境监测院）

前　言

一、任务来源

2007年3月14日，温总理就陇东油区地下水水变化问题再次做出重要批示。国家环保总局西北督察中心于3月22日至25日对庆阳市油田开发环境变化问题进行调查之后，于4月23日专门召集甘肃省环保局、庆阳市政府和长庆油田公司在北京召开协调会议，就落实温总理批示精神，解决陇东油区水资源环境变化问题进行了专门部署研究，明确提出了开展陇东油区地下水变化情况调查工作。据此，长庆油田公司第二采油厂及庆阳市环保局委托甘肃省地质环境监测院就调查区地下水变化情况展开调查，分析研究石油开采与水资源环境变化之间的关系，论证引起油区地下水环境变化的主要因素，分析原因，开展有针对性地防治工作，促使社会经济与周边环境和谐发展，为此共同确定以下目的任务。

二、目的任务

1.目的

在系统调查研究工作区地下水系统的基础上，查明庆阳市主要采油区——庆城、环县、华池及西峰区三县一区地下水变化情况，研究石油开采与地下水环境质量之间的关系，为合理开发石油资源和地下水资源保护及防治提供科学依据。

2.任务

（1）查清现状：认真调查区内水资源开发利用情况、油田开发现状，开展群众用水水质化验分析，并与历史资料对比，查清区内可开采地下水水质现状。

（2）分析地下水变化原因：根据调查结果，对水质变化原因进行深入分析，根据油井与水井的开采层位、上下游位置、其他污染源调查等情况，确定影响地下水水质变化的主要原因。

三、调查区范围

调查区范围主要为庆阳市北部三县——环县、华池县、庆城县三县及西峰区，以环江、柔远河流域为主，总面积9035km²。西为环县西川乡、合道乡、天池乡，庆城县蔡口集乡、铜川乡及镇原县新集乡、王寨乡、彭阳乡东部部分区域；东为华池林镇乡、柳沟乡及合水县；北为华池县乔川乡；南至西峰显胜乡。根据工作性质适当扩展到工作区外围一定范围，实际调查面积11250km²，如图0-1所示。

图0-1　调查区范围图

工作区涉及1∶10万标准图幅7幅，图幅名及图号见图0-2。

图0-2　工作区接图表

四、本次工作取得的主要成果

根据项目性质及工作需要，本次完成的主要工作量见表0-1。

表0-1　完成工作量与设计工作量对照表

续　表

第一章　水文地质概况

第一节　地质条件

一、地层岩性

调查区位于鄂尔多斯地台的西南部，其基底由前长城系地层组成，区内地层除泥盆系、志留系缺失外，其余年代地层均有分布，多埋藏于第四系地层之下，一般仅在河谷两侧局部地段出露。地层岩性自老至新分别如下：

1.前白垩系（Z-J）

前白垩系主要出露在环县西北部毛井、甜水堡等地，岩性主要是变质砂岩、砂岩、泥岩、砂质泥岩等，厚度大，风化裂隙发育。

2.下白垩系（K₁）

主要有以下三个岩组：

（1）罗汉洞组（K₁lh）：分布于环县与西峰。在北部环县岩性以棕色砂岩、粉砂岩、泥质岩为主，西峰区为粗-细粒砂岩与泥质岩互层，厚度140～280m。

（2）环河组（K₁h）：在环县东部、华池、庆城等县的沟谷底部有出露，上下部都不同程度夹薄层石膏或团块状石膏，厚度在200～800m之间。

（3）洛河组（K₁L）

分布全区，岩性为浅棕红、灰色中砾岩、粗砂岩夹泥岩、砂质泥岩等。东部一带发育大型斜层理、交错层理，厚度在300～700m之间。

3.新近系（N）

在庆城以北有分布，岩性为砂质泥岩、砂岩，与下伏地层一般呈不整合接触。

4.第四系（Q）

区内第四系沉积齐全，从全新统至下更新统均有分布。在成因上以风积为主，次为冲积、冲洪积。

（1）下更新统（Q1）：包括冲积砂砾卵石层（Q^al1）和午城黄土（Q^eol1）。

（2）中更新统（Q₂）：包括冲积层（Q^al2）和离石黄土（Q^eol2）。

（3）上更新统（Q3）：包括沼泽沉积（Q^h3）和冲积层（Q^al3）及马兰黄土（Q^eol3）。

（4）全新统（Q₄）：以冲积层为主，分布于河谷川区，厚度1～5m。

二、地质构造

在区域大地构造上，庆阳属于鄂尔多斯地台西缘。鄂尔多斯地块自中晚元古代以来表现为整体上升与沉降为主的垂直运动，构造简单微弱，地层产状平缓，接触关系平合，各种线性构造不甚发育（图2-1），主要断层构造如表2-1所示。

图2-1　调查区及外围地质构造纲要图

表2-1　调查区及外围断层特征一览表

三、新构造运动

挽近期以来，区域构造运动主要以垂直升降运动为主，垂直切割强烈，黄土高原受水流切割破坏，形成支离破碎的黄土丘陵、梁峁和残塬地貌，形成了现代地貌景观。

第二节　区域水文地质条件

一、地下水类型

调查区地下水类型主要有承压水和潜水。

1.承压水

调查区承压水包括以下三类含水层岩组：

（1）罗汉洞泾川组

罗汉洞泾川含水岩组分布在环县－西峰一线以西，含水层岩性以中细、中粗砂岩为主，富水性向南北两端逐渐变差，至黑河以南及合道川以北地带，单井涌水量小于100m³/d。水质较上述两个含水岩组较好，大部分地段TDS小于2g/L，水化学类型的变化自南向北、自西向东有明显的分带性。

（2）环河组

环河组分布于整个调查区，仅为自流水盆地的一个含水岩组，远离补给区与排灌区，径流缓慢，水质一般较差，矿化度在1.5～3g/L，部分达3～5g/L。含水层厚度在镇原县北部、庆城县西部、环县以南的马莲河两岸达600～800m，再往两岸延伸则含水层厚度逐渐变薄，一般小于200m。环河组富水性差且空间变化不大，单位涌水量一般小于5m³/d·m，局部可达10m³/d·m。该层承压水压力较低，除环江、柔远河有些地段高出地面几米，其余均不自流，顶板川区埋深20～30m，残塬上约300m。

（3）洛河组

洛河组分布于整个调查区，含水层顶板埋深普遍较大，除马莲河以东地区为200～400m外，其余地带多在400～850m之间，承压水头普遍较高，在河谷区多自流，单井涌水量大部分地段在500～1000m³/d，富水性普遍较强。根据含水层岩性及水文地质特征，可划分为华池、庆城、正宁强富水含水层和环县—西峰中等富水含水层。

2.潜水

主要为分布于塬区的黄土潜水。塬区黄土潜水主要分布在庆城以南的庆城、西峰、镇原县境内，含水层为离石黄土夹多层古土壤和钙质结核层，孔隙裂隙发育，含水层平均渗透系数为0.14～0.46m/d，其下伏午城黄土为相对隔水层。其潜水面总体呈馒头状，在塬区中部，水位埋深一般为30～100m，向边缘逐步增大。含水层厚度、富水性和水位埋深在塬区中部含水层厚度40～80m，单井涌水量100～500m³/d；向边缘含水层逐渐变薄，单井涌水量小于100m³/d。富水程度中等，大气降水是该类潜水的唯一补给来源。该类潜水由塬区中部向塬周边径流，以泉的形式排泄于沟谷之中。潜水水质普遍较好，一般为小于1g/L的淡水，水化学类型为HCO³-Ca型，适宜于人畜饮用。

二、地下水循环模式及水流系统

调查区地下水循环系统主要有浅循环系统、中（中间）循环系统和深循环（区域）系统（图2-2）。

图2-2　调查区南部地下水水流系统循环模式图

1.局域水流系统；2.中间水流系统；3.区域水流系统；4.水位；5.含水层组界线；6.钻孔

（一）浅循环系统

白垩系盆地地下水浅循环（局域）系统可分为黄土潜水局域循环系统和河谷潜水局域循环系统两类。

1.黄土潜水局域循环系统：主要发育于黄土残塬及梁峁丘陵区，地下水在塬、梁、峁地区接受大气降水入渗补给后，向地形低洼的周边地区径流，以泉的形式排泄于塬、梁、峁侧，并构成完整而相对独立的局部水流系统。

2.河谷潜水局域循环系统：多分布于河流的宽谷地段，由于含水层厚度较小，其循环深度一般小于10m，常与地表水发生密切水力联系，地下水交替积极。

（二）中循环（中间）系统

受白于山、子午岭区域分水岭与泾河及其支流茹河、蒲河、马莲河等局部及区域侵蚀基准面控制，中循环（中间）系统主要发育于盆地边界至中等规模河流的河谷（洪河、蒲河）等区域。其影响范围广、深度大，水化学分带明显，其矿化度一般小于2g/L。地下水主体年龄在子午岭以东小于5000年，以西为5000～20000年。

（三）深循环（区域）系统

以洛河含水岩组地下水为代表，地下水径流交替十分缓慢，补、径、排分带明显、路径长，马莲河是区域循环系统地下水的排泄通道。循环深度可达到白垩系的底界，地下水流主要呈水平活塞式流动。水质较差，矿化度一般大于2g/L,水化学分带明显，14C年龄介于5000～30000年。深循环水流系统主要发育在洛河组含水层中，其上以环河组下部的泥岩为顶部边界，下部以侏罗系为隔水边界。地下水流向在上下隔水顶底板的限制下，由东、北、西三面向泾河、马莲河下游汇流。在下游河谷区以垂向越流的形式补给上覆含水岩组，最终向河流排泄。

第三节　水文地质结构

陇东盆地是鄂尔多斯盆地中一个完整的地下水系统，依据含水介质特征，可将调查区划分为两个水文地质特征差异十分明显的单元:其一是白垩系地下水分布区，在鄂尔多斯盆地中属马莲河与泾河地下水系统区，；其二为六盘山东麓岩溶水分布区，在区域上属盆地周边的岩溶地下水系统区，该含水层系统位于陇东盆地西北部，调查区含水层不涉及该类地下水系统。

在综合考虑沉积环境、岩性结构、岩相古地理、水文地质条件及水文地质特征的基础上，调查区含水层系可划分为2个含水岩系、4个含水岩组及7个含水层位（表2-2，图2-3）。

表2-2　白垩系盆地含水系统划分表

图2-3　盆地南部含水层亚系统结构图

1.强富水含水层;2.中等富水含水层;3.弱富水含水层;4.隔水层;5.地下水位;6.含水层分界线

第二章　地表水及土壤环境质量评价

第一节　地表水环境质量现状

调查区内地表水主要为马莲河、柔远河、环江与葫芦河。1984年度的《甘肃省环境质量报告书》中这样评价马莲河水质变化：“马莲河油变化极为严重，平均值是44.85mg/l，最高值竟达450.0mg/l，超标1499倍，变化指数达1065.915，是全省地面水油变化之首。马莲河全河段的变化指数是79.492，是全省变化最重，水质最差的一条河流。”（图3-1）

图3-1　宁县大桥监测断面主要污染物污染指数变化曲线图

上世纪八十年代，地表水变化比较突出的环县曲子至庆城段，是马莲河主要的排污河道及变化发生区（图3-2）。

图3-2　环江1986－2004年综合污染指数变化图

此次调查发现，沿该河流两岸分布有较多的排污口，如庆化厂工业废水排放口、环县县城污水排放口等。

柔远河水质变化主要是石油类和溶解氧。其中石油类含量超标5倍以上的年份占监测年的60%，溶解氧含量超标一般在1.5～2之间。柔远河的变化仍属石油变化，1987年和1991年是变化最严重的一年，含量分别为0.62mg/L和0.52mg/L。柔远河上游的华池县污水排放口处水体乌黑，气味难闻，直接污染该河流。

总之，马莲河流域石油开发历史较长，对流域地表水变化影响较严重，特别是马莲河流域环江的曲子至庆城汇合口，石油类和COD变化历年来十分严重，当地群众上访、反映强烈，得到了国务院及省政府的高度重视。柔远河变化主要是石油类，相对环江较轻，但是近年来COD的变化呈上升趋势。由此可以看出，本次调查工作的重要性以及加强地下水保护的重要性。

第二节　地表水环境质量评价

一、地表水污染评价

1.监测断面的布设

河、柔远河与环江，根据项目需要及污染源分布情况，共设20处断面进行水质监测，各监测断面具体情况见表3-1，监测断面具体位置见图3-8。

表3-1　马莲河流域地表水监测断面一览表

2.评价方法与标准

地表水污染程度采用内姆罗指数法进行评价，指数法将单项污染程度划分为五级，各分级界限值见表3-2。

表3-2　地表水单项污染指数级别分类表

依据平均污染指数，将监测点水体综合污染程度划分为六级（表3-3）。

表3-3　地表水平均污染指数级别分类表

3.评价结果

根据以上地表水污染评价方法，分别进行单项污染指标评价和综合污染指标评价，具体结果见表3-4，各监测断面平均污染指数如图3-3所示。

图3-3　各监测断面平均污染指数对比图

二、地表水质量评价

1.评价因子与标准

评价因子取溶解氧、高锰酸钾指数、COD、BOD₅、氨氮、总磷、总氮、氟化物、六价铬、挥发酚、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群、石油类、氰化物、铜、锌、铅、砷和汞共20项。本次评价标准采用《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），按标准地表水质量评价共分为Ⅴ类。

2.评价方法

地表水质量评价分别进行单因子评价和综合评价：单因子评价是选取参评项目中的单项指标实测值，分项进行达标类评价，当出现不同类别标准值相同时，评价原则是“就高不就低”。综合评价是在各单项因子评价的基础上，根据“就低不就高”的原则确定水质类别。

3.评价结果

现根据上述标准与评价方法，对以上监测断面所取地表水样进行质量评价，具体结果见表3-5。

第三节　土壤环境质量概况

本次调查主要围绕井场输油管道漏油点周围、井场泥浆池周围等土壤进行。本次在调查区内共取土壤样品14组，见表3-6。

表3-6　农田土壤采样一栏表

1.评价方法

采用单因子指数法：Pi=Ci/Si，其中：Pi为土壤环境质量指数；Ci为土壤环境质量的实测值（mg/kg），Si为土壤环境质量评价标准（mg/kg）。

2.评价结果

根据以上评价方法，具体结果见表3-7，污染指数见表3-8。

表3-7　土壤环境质量现状评价结果

表3-8　土壤中重金属及砷污染指数统计一览表

3.泥浆采取样品分析评价

从调查区14个作业区，采取24组土壤样品，其中泥浆样品13组，泥浆下部土壤样品11组，评价结果见表3-9。

表3-9　泥浆中重金属及砷污染指数统计一览表

4.泥浆坑下部原状土采取样品分析评价

泥浆坑下部土壤采取样品11组，评价结果见表3-10。

表3-10　泥浆坑底部土壤中重金属及砷污染指数统计一览表

5.漏油事故土壤评价

评价结果见表3-11。

表3-11　漏油事故土壤中重金属及砷污染指数统计一览表

6.管线对土壤的影响

在管道腐蚀穿孔时，发生漏油事故造成对土壤的污染，影响地表土壤的理化性质。石油类物质进入土壤后，将改变土壤结构，减小孔隙度，土壤理化性质发生变化，微生物迅速生长，使土壤氮、磷成分降低。石油类通过植物吸收，经富集和生物放大作用，会影响生态环境

7.废弃井场对土壤的影响

见表3-12，可见监测的6口已处理井场废弃泥浆池固体均未出现超标现象。

表3-12　废弃井场土壤中重金属及砷污染指数统计一览表

第三章　地下水变化评价

第一节　地下水动态变化

一、保安群各含水岩组地下水动态特征

1.水量动态特征

观测点观测数据显示，各组承压水水头（自流量）总体呈逐年下降（衰减）的趋势，与调查区人口增加、工农业用水总量增加有关。

2.水质动态特征

根据搜集资料介绍，结果表明，白垩系各含水岩组地下水TDS和总硬度年际间变化均不大，水质比较稳定。

二、潜水动态特征

1.塬区黄土孔隙裂隙潜水

黄土塬区潜水的水位动态在一年内存在周期性变化的规律，一年内黄土潜水有两个高水位期和一个低水位期，两个高水位期分别在年初和年末，低水位期一般在5～8月份，同时受人工开采的影响，有逐年下降的趋势。

2.水质动态

通过对动态监测点水质监测资料的统计，塬区黄土潜水TDS和总硬度年际间变化均不大，水质比较稳定。梁峁区潜水水质一般较好，矿化度小于1g/L，一般可供人畜饮用，无集中开采价值。沟谷区砾卵石孔隙潜水水质较好。

第二节　地下水资源量评价

一、地下水资源量计算1.黄土潜水资源量评价

对董志塬区黄土潜水的允许开采资源量，引用前人的成果。甘肃省地勘局水文一队对董志塬区的黄土潜水进行了区域调查工作，通过评价确定董志塬区黄土潜水的允许开采量为658.41万m³/a。(www.xing528.com)

2.白垩系地下水资源量评价

调查区水资源量总计45277.76×10⁴m³/年，补给量的结构特征是：降水入渗补给占83.30%，边界侧向补给占10.83%，地表水入渗补给占5.87%（表4-1）。

表4-1　白垩系盆地白垩系地下水天然资源量统计表

3.地下水弹性储存量

根据各含水岩组的分布面积，计算弹性储存资源量，调查区弹性储存资源量总计为123.24亿m³，其中罗汉洞组弹性储存资源量为2.51亿m³，环河组弹性储存资源量为53.21亿m³，洛河组弹性储存资源量为67.52亿m³，见表4-2。

表4-2　白垩系地下水弹性储存量计算成果表

二、地下水资源开发利用

调查区内广泛开采地下水，开采类型为黄土潜水，碎屑岩类孔隙、裂隙潜水，白垩系保安群罗汉洞组、环河组、洛河组承压水。黄土潜水主要用于黄土塬区村民饮用，同时也作为城市供水备用水源；罗汉洞组主要用于城市供水；环河组主要用于油田注水、洗车，部分淡化后作为生活用水等；洛河组主要用于油田注水，部分淡化后作为生活用水。

第三节　地下水质量评价

调查区面积大，油井分布多，大部分油井开采时间长，且区内三县一区均无污水处理厂，工业废水及生活污水直接外排，塬区农业生产发达，使用农药化肥较多。但区内生态环境较为脆弱，环境承载力差，大规模勘探、修路与井场、钻井、管线铺设、采油、输送储存、外运等人类工程活动已经对地表水、地下水和土壤等环境产生不同程度的影响，部分地段水体环境质量状况较差，不同程度地影响到当地及附近居民的生产生活。

一、地下水环境质量现状

调查区采油时间较早，因此，主要选取2000年前后不同地方地下水监测资料来说明区内地下水环境质量状况。

1.2000年以前地下水环境质量状况

（1）马岭油田开采区地下水环境质量状况

马岭油田开采区村民井水中氨氮全部超标，超标1.78～3.5倍；Cr⁶⁺和氟化物各有三口水井超标，Cr⁶⁺最大超标1.14倍，氟化物最大超标0.88倍；有2口水井中氯化物超标，最大超标0.54倍。

（2）华池油田开采区地下水环境质量状况

华池油田开采区3口村民井水质中，除鸭儿洼大肠菌群超标23.67倍外，其他各井水质均符合地下水Ⅲ类标准。COD浓度也较高，为14.8～23.1mg/L。

（3）樊家川油田开采区地下水环境质量状况

樊家川油田开采区5口村民井水质中氨氮、总硬度、氯化物、细菌总数、大肠菌群均全部超标，最大超标倍数分别为1.73倍、1.45倍、1.80倍、5.52倍和5倍；Cr⁶⁺除木钵乡木钵村符合标准外，其他4口井全部超标，最大超标2.78倍；氟化物环城镇红星村和十八里村也出现超标，分别超标0.32倍和0.12倍。监测结果表明樊家川油田开采区5口村民井水质较差，已不适宜饮用。

（4）西峰区城区地下水环境质量状况

西峰城区8口饮用水井，开采地下水类型为黄土潜水，监测结果显示氰化物、挥发酚、砷、汞、铅、镉六项均未检出，项目总检出率为57%。在检出的污染物中，最高浓度接近本项标准值的有六价铬，测定范围在0.011—0.047mg/L之间；氟化物浓度范围在0.38—0.97mg/L，其他项五年总平均浓度：总硬度129.25mg/L，总大肠菌群五年均值3个/升，高锰酸盐指数0.56mg/L，非离子氨0.0021mg/L，硝酸盐氮4.141mg/L。

（5）庆阳地区北部三县水源污染调查结果

总体看2000年以前，庆阳地区北部三县，特别是油田开发较早的马岭油田、华池油田、樊家川油田开采区及马莲河、柔远河河道附近部分村民水井水质较差，已受到一定程度的有机污染，污染因子有氨氮、总硬度、COD、Cr⁶⁺、氯化物、氟化物、大肠菌群等，污染原因与人群生活、当地地质环境等因素有关。

2.2000年以后地下水环境质量状况

（1）2002年陇东油区地下水环境质量状况

2002年陇东油区地下水监测的11口井中，PH值、挥发酚和石油类均能满足地下水Ⅲ类标准；监测的11口井中有7口井溶解性总固体和COD超标，最大超标分别为15.736倍和12.09倍，溶解性总固体超标最严重的水井发生在马岭川官厅路沟门，COD超标最严重的水井在洪德桥；有4口井氯化物超标，最大超标31.43倍，位于马岭川官厅路沟门。

（2）2006年陇东油区地下水环境质量状况

2006年6月份，调查区内12口水井，石油类、挥发酚、高锰酸盐指数、溶解性总固体均能满足地下水Ⅲ类标准；监测的17口水井中有5口水井总大肠菌群超标，最大超标16.3倍，出现在合水县老城镇井家咀；有3口水井pH略有超标，最大超标0.11倍，出现在庆城县太白粱乡唐家湾村；分别有1口井总硬度、Cr6+和氯化物超标，分别超标1.65倍、0.02倍和2.8倍。石油开发特征污染物石油类均未检出，挥发酚均符合Ⅲ类标准。

总体看，2000～2006年，陇东油区地下水水质较差，局部地区地下水受到一定程度的污染，主要污染物为氨氮、总大肠菌群、溶解性总固体、氯化物和Cr⁶⁺等，污染原因与人类活动、污水排放，农业污染源和地表水污染等因素有关。

二、地下水环境质量评价

1.地下水取样点布设

具体地下水取样点具体地下水取样点编号及位置分布如图4-1所示。

图4-1　调查区及外围地下水取样点分布图

2.地下水污染评价

（1）评价方法

此次地下水污染评价方法采用综合指数法和单因子指数法。

（2）评价结果

96组水样中，有79组为严重污染，占总数的79.2%，有13组为中等污染，占总数的13.5%，轻微污染的有4组，占总数的4%。现分别对不同含水层地下水进行污染评价。

A.黄土潜水地下水污染评价

按照上述评价标准与方法，黄土潜水各取样点污染状况评价结果见表4-3。根据以上评价结果，绘制该类地下水污染评价图及污染指数三维分布图，分别见图4-2、图4-3。

表4-3　黄土类潜水地下水污染评价统计表

续　表

B.罗汉洞组地下水污染评价

该含水岩组分布在调查区区西南部，呈条带状分布，面积不大，开采该类地下水的水井不多，因此仅取2组水样对其进行污染分析评价。

根据以上地下水污染评价标准及方法，罗汉洞组地下水污染评价结果见表4-4。

表4-4　罗汉洞组地下水污染评价统计表

图4-3　黄土潜水地下水污染指数三维分布图

C．环河组地下水污染评价

按照上述评价标准与方法，环河组地下水污染评价结果见表4-5。

表4-5　环河组地下水污染评价统计表

续　表

图4-4　环河组地下水污染指数三维分布图

D.洛河组地下水污染评价

按照上述评价标准与方法，洛河组地下水污染状评价结果见表4-6。

表4-6　洛河组地下水污染评价统计表

续　表

根据以上评价结果，绘制该类地下水污染评价图，如图4-5所示，污染指数三维分布图见图4-6。

图4-5　洛河组地下水污染评价图

图4-6　洛河组地下水污染指数三维分布图

（2）单因子指数法

单因子指数法采用此次各点水质监测值与《地下水质量标准》（GB/ T4848-1993）Ⅲ类水限值相比较的方法，判断超标因子的数量及超标倍数。

根据评价，区内黄土潜水地下水中超标因子很少，主要有汞和铁：汞最大超标《地下水质量标准》Ⅲ类水限值10倍，铁含量超标严重，最大超标22.47倍，为XF047，分析其原因主要为黄土塬上工业污染所致。环河组地下水中超标因子较多，主要有六价铬、硫酸盐、溶解性总固体和氨氮等，主要污染原因有地质环境因素、工业污染、农业及生活污染等综合作用的结果。洛河组地下水中主要超标因子为硫酸盐、氯化物、石油类、溶解性总固体和氨氮，其原因主要有石油开采和地质环境两方面综合作用的结果。

3.地下水质量评价

（1）评价标准及评价因子

地下水质量评价同样执行《地下水质量标准》（GB/T14848-1993），评价因子选取前面地下水污染评价所选因子一致。

（2）评价方法

地下水质量评价以分为单项组分评价和综合评价两种。

（3）评价结果

根据以上评价方法，调查区地下水取样点水质Ⅳ类（较差）和Ⅴ类（极差），其中Ⅳ类水有52组，占总取样点的41.94%，Ⅴ类水有72组，占总数的58.06%。现分别对不同含水岩组及沟谷村民饮用地下水进行质量评价。

A.黄土潜水地下水质量评价

按照上述评价标准与方法，各取样点水质状况评价结果见表4-7。

表4-7　黄土潜水地下水质量评价统计表

续　表

根据以上评价结果，绘制该类地下水质量评价图，如图4-7、4-8所示。

图4-7　黄土潜水地下水（南部）与环河组地下水（北部）质量评价表

图4-8　黄土潜水地下水水质综合指数三维分布图

B.罗汉洞组地下水质量评价

前已述及该类地下水在调查区内分布面积不大，仅有2组水样，根据以上评价标准和方法，2组取样点地下水质量评价结果见表4-8。

表4-8　罗汉洞组地下水质量评价统计表

C.环河组地下水质量评价

按照上述评价标准与方法，各取样点水质状况评价结果见表4-9，环河组地下水质量评价图及水质综合指数三维分布图分别如图4-7、4-9所示。

表4-9　环河组地下水质量评价统计表

续　表

图4-9　环河组地下水水质综合指数三维分布图

D.环洛河组地下水质量评价

按照上述评价标准与方法，改组地下水取样点水质评价结果见表4-10。

表4-10　洛河组地下水质量评价统计表

续　表

根据以上评价结果，绘制该类地下水质量评价图及水质综合指数三维分布图，分别见图4-10、4-11。

图4-10　洛河组地下水质量评价图

图4-11　洛河组地下水水质综合指数三维分布图

三、地下水变化原因分析

根据调查，发现引起区内水体尤其地下水变化的主要当地工业产业性质、农业种植中化肥农药使用、区域含水层特征、居民生活污水外排、城区污水未实现达标排放（调查区城市尚未建设污水处理厂）等因素有关。

1.石油开采活动对地下水影响分析

（1）正常情况下石油开发对地下水的影响

石油开发对调查区水体可能产生影响的工艺流程主要有钻井、井下作业、采油和原油运输、油田注水和封井。

（2）石油开发过程中非正常状况可能对地下水产生的影响

发生井漏、井喷、设备与管线腐蚀穿孔、固井质量不高等非正常生产状况下，可能对地下水产生污染，主要包括井漏、井喷、油水串层、固井水泥环腐蚀及套管腐蚀穿孔、集输管线破裂和自然灾害。

2.企业及生活污染

（1）工业污水

2007年调查区城市污水排放口排放的污水监测结果及超标倍数见表4-11。

表4-11　调查区内马莲河流域县城污水排放口监测结果统计表单位：mg/L

（2）生活污水

马莲河接纳了环县、庆城县、华池县、合水县、西峰区、宁县等六县一区及流域一些乡镇的生活废水（表4-12）。

表4-1　22006年马莲河流域居民生活及其他污水排放量

3.农业污染

农药：90年代全区年均农药使用总量为302035公斤/年，单位面积平均使用量1.52公斤/年，使用农药的面积占全部耕地面积的79%，各种农药使用量46.32公斤/公顷。化肥：1999年全区化肥使用总量2335.6万吨，单位面积平均使用量265.7公斤/公顷，施用化肥面积占全部耕地面积96%。比86年年均化肥施用量增长53.4倍，单位面积的平均值用量增长率为83.0%。

4.环江、柔远河两岸地下水水质近年来水质变差原因分析

环江、柔远河两岸及较大支沟中居民居住较多，人口密度大，居民生活用水主要靠大口井开采碎屑岩类孔隙裂隙潜水，含水层厚度薄，为接受大气降水补给的环河组地下水，下部是接受地下径流补给的环河组地下水，下部水质差，不符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的规定，不能做为生活水饮用，且矿化度多大于2g/L。开采井中水位下降至接受地下径流补给环河组地下水顶面附近，部分大口井开采的地下水为风化壳中地下水与环河组地下水的混合水或环河组下部地下水，所以有部分群众反映井中水质有所变差。

结论、建议

一、结论

1.调查区位于陇东盆地庆阳市北部，涉及庆阳市西峰区、庆城县、华池县、环县地域，总调查面积11250km²。调查区地表大部分为第四系风成黄土覆盖，与黄土堆积同时发育有河谷冲积层，其中以全新统冲洪积层最为发育，地表有基岩出露，主要为陆相白垩系砂岩，部分地带为新近系泥岩，多沿沟谷分布。主要含水层系可划分为第四系含水岩系与白垩系含水岩系2个含水岩系4个含水岩组，分别为第四系黄土含水岩组，白垩系保安群罗汉洞组含水岩组、环河含水岩组、洛河含水岩组。

2.调查区地下水天然资源量总计5.03亿m³/a，其中黄土潜水0.5亿m³/a，白垩系地下水4.52亿m³/a。调查区地下水允许开采量总计1.123亿m³/a，其中黄土潜水658.41×104m³/a，白垩系地下水1.06亿m³/a。调查区保安群弹性储存资源量总计为123.24亿m³，其中罗汉洞组弹性储存资源量为2.51亿m³，环河组弹性储存资源量为53.21亿m³，洛河组弹性储存资源量为67.52亿m³。

3.地下水的使用功能：黄土潜水主要用于黄土塬区村民饮用，同时也作为城市供水备用水源；罗汉洞组主要用于城市供水；环河组主要用于油田注水、洗车，部分淡化后作为生活用水等；洛河组主要用于油田注水，部分淡化后作为生活用水。

4.黄土潜水地下水水质差别较大，Ⅱ类～Ⅴ类均有分布，Ⅱ类水分布在西峰区熊家庙乡及周围，面积为211.2km²，占整个南部黄土类潜水面积（1555.5km²）的13.6%，Ⅲ类水分布在什社—温泉—彭塬以北广大区域，面积为561.5km²，占总面积的36.1%，Ⅳ类水主要分布在西峰区南部的董志镇、肖金乡及庆城南部白马乡和赤城乡，面积为712.7km²，占总面积的45.8%，Ⅴ类水仅在西峰区南呈条带状分布，面积为61.6km²，占总面积的4.8%；调查区南部黄土潜水水质与历史水质背景值相比升高主要因子为硫酸盐、亚硝酸、溶解性总固体、总硬度、硝酸盐、石油类等。

5.此次调查评价涉及环河组地下水分布在调查区北部，南部董志塬区无环河组开采井，无法评价，北部环河组地下水质量均为Ⅳ或Ⅴ类水，Ⅳ类水主要分布在中东部，面积为2987.1km²，占北部环河组地下水总面积的39.94%，Ⅴ类水呈倒“凹”字形分布环县西部及北部，面积为4492.4km²，占北部环河组地下水总面积的60.06%。本次监测水质与历史水质对比其地下水从轻微变化到严重变化均有分布，轻微变化地下水主要分布在调查区东北部林镇乡的连渠以及华池县西北部的元城川中上游一带，升高主要因子为亚硝酸、总硬度、硫酸盐、溶解性总固体等，其面积为215.9km²，中等变化地段地下水主要分布在环县曲子—木钵—环城镇—四合塬—华池五蛟、华池悦乐上堡子—庆城三十里铺镇以及调查区西部华池南梁—庆城山庄—高楼乡一带，升高主要因子为溶解性总固体、硫酸盐、总硬度、硝酸盐、亚硝酸等，总面积为3403.7km²，处于严重变化级别的地下水分布在中部，升高主要因子为亚硝酸、硝酸盐、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐等，其面积为3859.9km2，占北部环河组地下水总面积的51.6%。

6.调查区内洛河组地下水为Ⅳ类和Ⅴ类水，其面积分别为3483.3km²、5551.7km²，占调查区总面积的38.5%与61.5%。洛河组地下水在白垩系保安群各含水岩组埋藏最深，该组水大部分地下水与历史水质资料对比处于严重变化状态，升高主要因素为总硬度溶解性总固体、硫酸盐、硝酸盐、石油类等，面积达8488.4km²，占调查区总面积的94%，而处于中等变化和轻微变化的面积不大，分别为369.8km²、176.8km²，占总面积的4%和2%。轻微变化升高主要因子为总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、石油类等；中等变化与严重变化升高主要因子分别为溶解性总固体、总硬度、石油类、硫酸盐与石油类、硝酸盐、总硬度、硫酸盐、溶解性总固体等。洛河组石油类检出值大于0.01mg/L的共18组，占37组该类水的48.65%。

7.目前黄土潜水地下水水质虽然有变化，部分指标超标，由III类水变为IV类水，但水质总体仍基本满足生活饮用水卫生标准；罗汉洞组地下水水质，在调查区主要是巴家咀沟底水源地，与建成初期相比变化不大，超标项目与建成初期一致，基本满足生活饮用水卫生标准；环河组、洛河组地下水水质变化较大，水质较差，满足油田注水、洗车的水质要求。

8.单因子指数法采用此次各点水质监测值与《地下水质量标准》（GB/ T4848-1993）Ⅲ类水限值相比较的方法，判断超标因子的数量及超标倍数。

黄土潜水地下水中超标因子很少，主要有汞和铁：汞最大超标《地下水质量标准》Ⅲ类水限值10倍，铁含量超标严重，最大超标22.47倍，为XF047。分析其原因主要为黄土塬上工业污染所致。环河组地下水中超标因子较多，主要有六价铬、硫酸盐、溶解性总固体和氨氮等。主要污染原因有、工业污染、农业及生活污染、地质环境因素等综合作用的结果。洛河组地下水中主要超标因子为硫酸盐、氯化物、石油类、溶解性总固体和氨氮，其原因主要有石油工业和地质环境两方面综合作用的结果。

9.调查区内地表水水质严重恶化，特别是马莲河与环江，部分地段个别污染物严重超标。20个监测断面中有19个监测断面地表水质量为Ⅴ类水，华池城壕（6）监测断面地表水质量为Ⅳ类。与历史背景值资料相比，调查区内地表水有9处监测断面地表水受到严重污染，占总监测断面的45%，有8处监测断面地表水受到重污染，占40%，1处监测断面地表水受到中污染，仅有2处受到轻污染。从监测资料看出石油开发的特征污染物石油类的含量在0.01-0.06mg/l，20个断面中有4个为0.06mg/l，1个为0.10mg/l，超过了国家标准0.05mg/l，其他断面符合国家标准。硫化物含量都在Ⅰ、Ⅱ类标准之内，挥发酚含量有2个断面是Ⅳ类，其他都是Ⅰ类。COD含量在5.0～120.6mg/L之间，其中V类8个，IV类是3个，III类是2个，I类是7个；总氮含量在0.54～46.24mg/L之间，其中V类是18个，IV类1个，III类1个；六价铬含量在0.03～0.3mg/L之间，其中V类12个，II类8个，其中环江段6个监测断面六价铬含量与地质环境因素有关。

10.影响地下水变化主要因素有石油工业、地方工业、农业、城区居民生活污水排放等。石油开采正常情况下，不会对地下水变化产生影响。在偶发管线泄漏、油井及注水井井筒腐蚀穿孔、井漏、井喷等异常状况下，以及自然灾害引发的事故状态，对地下水会造成一定的影响。区内地方工业企业主要分布于马莲河上游的环江和柔远河两岸。农业生产过程中化肥、农药施用量的不断增加，通过淋滤下渗过程，进入地下水循环系统，引起地下水中硝酸盐氮和人工合成有机物含量的升高。城市生活污水直排是造成马莲河水质污染的主要原因，沿河四城区居民生活污水直排造成环江、柔远河COD与氨氮超标，从而间接污染地下水。

11.石油开采在事故状态下影响地下水的途径有：钻探泥浆的淋滤下渗、固井渗漏、油水井井管腐蚀穿孔产生油水串层、放射性污染、管线泄漏等。钻井过程中地层内压力的突然变化（地震原因等）以及钻孔、固井质量因素，可能使原油由深层上升进入含水层，发生“油水窜层”引起地下水变化。

二、建议

1.加大污染源治理力度

（1）为了彻底解决马莲河水质污染问题，建议尽快建设马莲河流域五县一区生活污水处理厂。由于污水处理厂投资巨大，当地财政难于支付，建议国家在政策上予以倾斜，在资金上予以支持，使该区在城市污水处理厂建设上能有实质性突破，以便从根本上改变马莲河被城市生活污水污染的局面。

（2）油田企业落实井下作业废水治理，废水集中收集处理后回注回用或达标排放。

（3）建议对河谷区废弃泥浆坑未采取防渗措施的，查清现状并采取适当防渗措施；油井试油、修复时减少落地原油排放量；石油采出水，建议在环保部门监督下，处理满足回注标准后方可回注；发现油井、注水井套管破损的，测井寻找破损位置，尽快实时封堵。对注水井井管完好程度进行定期物探测井，测定完好程度，发现套管破损及时封堵，以免注水水源通过破损位置进入含水层，引起地下水变化。

2.加强水资源保护

（1）在庆阳市内开展一次高精度的水资源调查，以白垩系各含水岩组开采量为重点，为资源量变化提供依据，为庆阳市经济发展提供保障。

（2）尽快开展调查区内环县、华池、庆城县、西峰区后备水源地勘查工作，做好水源地保护，保证城区供水安全。

（3）调查区内白垩系保安群各含水岩组单独开采井不多，多为混合开采井，建议布置部分独立含水岩组水井（主要是洛河组），作为水位水质监测井，在井中装入自计水位仪，以便观测地下水水位动态。调查区南部无环河组地下水开采井，无法对环河组地下水污染程度及质量进行评价，建议布置部分勘探孔，监测水质及动态，以便评价环河组地下水水质水量。

（4）城壕沟内近年来石油开采活动加剧，建议加强城壕沟两岸居民生活饮用水水质监测，包括水质和水位动态监测，保障两岸居民用水安全，为地下水保护提供依据，以便在调查区推广水源保护经验。

3.强化石油开发管理和水资源动态监控

（1）严格落实钻井过程井场泥浆池防渗、漏措施，加强对废弃泥浆池的治理。实行无害化处置，基本恢复土壤功能。

（2）加强管材腐蚀机理研究、推广应用新型防腐管材，加强回注井井筒管理，防止管道腐蚀穿孔。

（3）建立健全调查区地表水、地下水动态监控机制，增设监测断面、监测点，加大监测频次，掌握地表水水质和污染源动态变化情况，为水质保护提供动态信息和科学依据。

（4）对庆阳市环境监测站2006布设的29处马莲河流域地表水监测断面进行长期监测，为地下水评价提供依据。

（庆阳市环保局、长庆油田采油二厂共同组织

甘肃省地质环境监测院承担项目

负责人：魏玉涛、侯燕君）