淖毛湖盆地水文地質特征分析

王振山

（新疆地礦局第二水文工程地質大隊，新疆昌吉831100）

·地質與礦業(yè)工程·

淖毛湖盆地水文地質特征分析

王振山*

（新疆地礦局第二水文工程地質大隊，新疆昌吉831100）

淖毛湖是典型的盆地平原，在盆地內廣泛分布著多層結構的第四系松散巖類孔隙潛水和新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，通過對該地區(qū)的地下水水文地質特征分析可為科學合理開發(fā)利用該地區(qū)地下水資源提供相應的科學依據(jù)。

淖毛湖；水文地質；水化學特征

1 概況

淖毛湖位于新疆哈密地區(qū)伊吾縣北部73km處，距中蒙邊境50km，人口約1萬人，總面積8589.17km2，有宜農可耕土地18萬畝，耕地面積4萬多畝。

2 氣象、水文

2.1 氣象

淖毛湖是典型的盆地平原，具有得天獨厚的水土光熱資源，該鎮(zhèn)年平均氣溫9.8℃，夏季極端最高氣溫43℃，冬季極端最低氣溫-31.2℃，日照時數(shù)3326h，平均無霜期180d，年降水量11.5mm，年蒸發(fā)量4378mm，平均大風天數(shù)100d，年沙暴20.9d。

2.2 水文

2.2.1 河流

伊吾河是區(qū)域內最大的長年性河流，發(fā)源于哈爾里克山，主要靠高山冰雪融水、夏季降雨及泉水補給為主。該河流域面積達1057km2，河流全長約104.6km，多年年平均徑流量為0.7134×108m3/a，其源頭托木爾提峰海拔為4886m，終年積雪；河流末端為淖毛湖平原北部的低山區(qū)洼地，海拔高度在390～500m。

莫欽烏拉山北坡四道白楊溝發(fā)源于莫欽烏拉山，流域集水面積100.5km2，多年平均徑流量0.0718× 108m3/a。河流主要發(fā)育于山區(qū)，在出山口向北約3km后便全部滲入地下，通過徑流在牛圈湖一帶以泉水形式溢出或在低洼地帶以蒸發(fā)排泄，部分地表水在洪水季節(jié)性匯入北部鹽池地帶。

2.2.2 湖泊

英庫勒湖位于淖毛湖西北25km處，由地下水及洪水匯集而成，平均水深1.5m，最深處5m左右，水域面積約0.59km2，水苦咸。

3 地下水類型

淖毛湖盆地是一個中新生代的沉積坳陷盆地，廣泛分布著多層結構的第四系松散巖類孔隙潛水—新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水。

在葦子峽溝口至淖毛湖一線，第四系由南向北逐漸變厚，厚度在10～80m之間。含水層巖性為卵礫石、砂礫石，含水層的厚度南部小，北部大，多在10～30m之間。在淖毛湖盆地中部及南部，富水性強，換算涌水量1192.48～1848.49m3/d，礦化度0.16～0.71g/L。在其東西兩側，其富水性逐漸減弱至10～100m3/d，礦化度逐漸升高至大于1g/L。

在第四系下部下伏著新近系碎屑巖類，在葦子峽北部新近系厚度變化稍小，多在80～110m之間，并呈現(xiàn)南部稍薄，北部稍厚的趨勢；在淖毛湖南部，新近系逐漸變薄，至淖毛湖鎮(zhèn)北部逐漸尖滅。新近系含水層巖性為砂礫巖、砂巖、礫巖、粗砂巖等，隔水層巖性為泥巖、砂質泥巖?？紫读严冻袎核凰匀?，換算涌水量為25.58～36.08m3/d，礦化度0.2～0.558g/L。

4 地下水流系統(tǒng)

4.1 補給

淖毛湖盆地南側為莫欽烏拉山，山區(qū)降水充沛，在接受大氣降水及積雪消融水的補給后，在山區(qū)北坡形成了4條常年性河流，其在出山口后全部入滲補給山前的洪積平原。伊吾河為伊吾縣唯一的一條常年性河流，年徑流量約7134×104m3，其在葦子峽溝口經淖毛湖引水大渠引走大部分河水后，剩余少部分河水在葦子峽溝口又入滲至地下，對山前洪積平原進行補給。

4.2 徑流

莫欽烏拉山北側的洪積平原接受山區(qū)及山前暴雨洪流入滲、側向徑流補給后向下游徑流，洪積平原中上部為為地下水的強徑流區(qū)，水力坡度19.61‰～47.79‰，地下水以水平運動為主，由于地形坡降較大，形成了透水不含水層。至洪積平原中下部，地層顆粒變細，徑流變緩，水力坡度降至12.24‰～20.20‰，地下水以垂直蒸發(fā)運動為主。

地下水徑流方向與地形坡度基本一致，在洪積平原中上部多由南向北徑流，在洪積平原下部，地下水均流向盆地的最低處英庫勒湖一帶，該處成為淖毛湖盆地的匯水中心。承壓水與潛水徑流方向基本一致。

4.3 排泄

莫欽烏拉山北側洪積平原的地下水主要向下游側向徑流，最終匯集于英庫勒湖匯水洼地，以蒸發(fā)蒸騰的形式排泄。此外在淖毛湖的細土平原還以人工開采的方式進行排泄。

碎屑巖類孔隙裂隙承壓水的排泄方式與孔隙潛水一致，也是向英庫勒湖一帶匯集，由于隔水層的不連續(xù)和不完整性，承壓水可通過頂托補給潛水以蒸發(fā)的方式排泄。

5 地下水水化學特征

5.1 地下水礦化度及主要離子濃度分布

淖毛湖地下水系統(tǒng)中潛水和承壓水礦化度整體上從南部山區(qū)地下水補給區(qū)向平原區(qū)地下水排泄區(qū)漸增，呈現(xiàn)出明顯的水平分帶性規(guī)律。

5.1.1 潛水

盆地南部的莫欽烏拉山是盆地地下水的補給區(qū)，水質好，為礦化度小于1g/L的淡水。莫欽烏拉山北部的洪積平原中上部為地下水的徑流區(qū)，也形成礦化度小于1g/L的淡水。沿地下水流向，礦化度逐漸升高，由補給區(qū)的小于1g/L的淡水逐漸過渡到排泄區(qū)的大于5g/L的咸水，呈現(xiàn)出明顯的水平分帶規(guī)律。

5.1.2 承壓水

盆地中承壓水礦化度皆小于5g/L，其中小于1g/L的淡水分布在盆地的南部及中部地區(qū)，北部為礦化度1～3g/L的微咸水，英庫勒湖一帶位于地下水排泄中心，為礦化度3～5g/L的半咸水。

5.2 地下水化學類型

淖毛湖盆地潛水和承壓水水化學類型水平分帶規(guī)律明顯：從山區(qū)地下水補給區(qū)—平原區(qū)地下水排泄區(qū)，水化學類型逐漸由簡單變復雜。潛水和承壓水皆呈現(xiàn)出6種不同的水化學類型，且類型皆為HCO3、HCO3· SO4、SO4·HCO3、SO4、SO4·Cl和Cl·SO4型。

5.2.1 水平分帶

5.2.1.1 潛水

盆地內潛水從補給區(qū)向排泄區(qū)呈現(xiàn)出明顯的水平分帶性。盆地南部莫欽烏拉山為地下水的補給區(qū)，由南向北，從山區(qū)高海拔區(qū)向山區(qū)低海拔區(qū)再向平原區(qū)最終至排泄區(qū)過渡的過程中，水化學類型由HCO3→HCO3·SO4→SO4·HCO3→SO4型。莫欽烏拉山補給區(qū)至淖毛湖排泄區(qū)，水化學類型由HCO3→HCO3·SO4→SO4·Cl→Cl·SO4型轉化。由于受伊吾河及莫欽烏拉山補給的影響，HCO3·SO4型水在該區(qū)域分布面積最廣。在淖毛湖地區(qū)出現(xiàn)水化學類型較好的HCO3型水，主要是受人類引用地表水進行灌溉的影響，使局部地區(qū)水質較好。

5.2.1.2 承壓水

承壓水在區(qū)域上呈現(xiàn)出明顯的水平分帶規(guī)律：沿地下水流向，從南至北承壓水水化學類型由HCO3· SO4→SO4·HCO3→SO4→SO4·Cl→Cl·SO4型變化。西莊子—葦子峽一帶向北，水化學類型呈帶狀分布，由HCO3·SO4→SO4·HCO3→SO4·Cl型演變。在淖毛湖東南部地區(qū)分布有大面積的HCO3型水，主要是受到人類引用地表水進行灌溉的影響。受該區(qū)域地下水徑流途徑較長的影響，淖毛湖地區(qū)水質較好，英庫勒湖一帶地下水排泄區(qū)水質較差。

5.2.2 垂直分帶

潛水和承壓水在盆地內賦存區(qū)域差異性較大，在富含潛水和承壓水的區(qū)域進行垂向上的對比，潛水和承壓水水化學類型和礦化度在垂向上不一致，潛水水化學類型為HCO3·SO4型，承壓水水化學類型為Cl· HCO3型，且承壓水礦化度大于潛水礦化度。主要是由于潛水受到伊吾河流域的影響，雖徑流途徑較長，但其水動力條件好，水化學類型好。在整個區(qū)域上，潛水和承壓水之間分布有厚度不均的隔水層，致使其水力聯(lián)系較弱，且承壓水由于水動力條件較潛水弱，水質較潛水差。其離子濃度和礦化度呈現(xiàn)出由潛水→承壓水漸增的垂直分帶規(guī)律。

6 地下水同位素

6.1 地下水補給來源

6.1.1 潛水含水層

淖毛湖西部所有表現(xiàn)出蒸發(fā)效應樣品的擬合直線斜率為3.4（Y=3.4X-50），與莫欽烏拉山北部確定的蒸發(fā)線相近（斜率3.2），代表了淖毛湖西部和莫欽烏拉山北部的蒸發(fā)線，該直線與區(qū)域補給水直線的交點為原始補給水的同位素組成特征，根據(jù)該點的δD和δ18O值可知其補給來源是溫度較低的高海拔山區(qū)降水，并推斷莫欽烏拉山北部平原的平均補給高程約為海拔2600m，南部莫欽烏拉山這一高程的降水是平原區(qū)地下水的主要補給源。

淖毛湖中部及東部的潛水樣品表現(xiàn)出與前述莫欽烏拉山補給完全不同的特征，樣品δD和δ18O值明顯偏高，反映出與前者不同的補給來源與補給高程。除淖毛湖西北部樣品表現(xiàn)出經受強烈的蒸發(fā)影響外，其余樣品均落在代表山區(qū)來水的區(qū)域補給水直線附近，表明其補給源是伊吾河水，補給過程快速，蒸發(fā)損失小。

6.1.2 承壓含水層

淖毛湖盆地的新近系承壓水樣品落在RRWL上，說明補給來源為山區(qū)水，樣品的氚含量7～14TU，說明存在核爆后（1952年以后）補給的現(xiàn)代水，具有一定的更新能力，而且該處新近系含水層與第四系含水層之間存在密切水力聯(lián)系。

6.2 地下水流動途徑

6.2.1 穩(wěn)定同位素指示

淖毛湖盆地潛水和承壓水樣品在δ18O-Cl關系大致以-12‰δ18O為界，分為A和B兩組，A組的δ18O小于-12‰，Cl含量相對于B組較低,特征與莫欽烏拉山的出山河水相近，地下水補給源來自莫欽烏拉山；B組的δ18O大于-12‰，Cl含量相對于較高,特征與莫欽烏拉山河水明顯不同，補給源來自哈爾里克山區(qū)。從采樣點平面分布上可以看出：大致以小沙棗泉為界，以西地下水來自于莫欽烏拉山，以東地下水來自哈爾里克山區(qū)。

6.2.2 地下水年齡的指示

從地下水14C年齡分布來看，現(xiàn)代年齡水主要分布在莫欽烏拉山前，年老水出現(xiàn)在盆地西部卻勒明岡和淖毛湖鎮(zhèn)西南側附近。在牛圈湖一帶，地下水年齡從山前的現(xiàn)代年齡，向下游在沖積扇前緣以下年齡逐漸增加到約0.01千年、0.4千年，至平原中部年齡增加到16.3千年，反映出地下水自山前向平原中部流動。自四道白楊溝向下游徑流過程中，在東莊子出現(xiàn)向北東方向偏轉的徑流途徑，流往淖毛湖方向，即沿著山前至淖毛湖鎮(zhèn)年齡從現(xiàn)代逐漸增加到約1萬年。

從測年結果可見，伊吾河干流的現(xiàn)代水平均滯留時間為33～42年，含水層的現(xiàn)代水更新速率度為每年2.4%～3%。淖毛湖盆地承壓水在牛圈湖一帶年齡比較年輕，為現(xiàn)代至4.2千年，更新速率為0.02%～1.6%，淖毛湖鎮(zhèn)南側新近系接受上覆第四系補給，年齡小于60年，更新速率大于1.6%，蘇魯克一帶年齡為200年，更新速率大于0.45%，上述這幾處新近系更新性相對較好，其余大部分新近系含水層分布區(qū)，樣品年齡在（2.1～9.7）千年,更新性弱。

6.3 含水層之間水力聯(lián)系

在淖毛湖地區(qū)機井樣品中，無論是潛水含水層還是承壓水含水層，都顯示含有相當?shù)碾?，排除井內止水不好導致的上段滲漏，下段樣品中含有氚14TU是現(xiàn)代補給的證據(jù)，反映了上層潛水含水層向下補給承壓含水層的特征。

7 結論

淖毛湖盆地內廣泛分布著多層結構的第四系松散巖類孔隙潛水—新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，其富水性差異較大。地下水主要接受莫欽烏拉山區(qū)積雪消融水和伊吾河河水的補給，沿山前洪積平原向北徑流，最終匯集于英庫勒湖匯水洼地。地下水礦化度及主要離子濃度分布呈現(xiàn)出明顯的分帶性規(guī)律。由莫欽烏拉山補給區(qū)至淖毛湖排泄區(qū)，水化學類型由HCO3→HCO3·SO4→SO4·Cl→Cl·SO4型轉化。在垂直分帶上，其離子濃度和礦化度呈現(xiàn)出由潛水→承壓水漸增的規(guī)律。

[1]白銘，梁紅濤.新疆東疆地區(qū)煤炭基地地下水勘查巴里坤—伊吾盆地地下水勘查報告[R].新疆地礦局第二水文工程地質大隊，2013:146-176.

[2]李濤，馬長慧.新疆伊吾河流域地下水資源調查評價報告[R].新疆水利水電勘測設計研究院地質勘察研究所，2006: 10-13.

P641

A

1004-5716(2015)05-0060-03

2014-04-03

王振山（1978-），男（漢族），安徽宿州人，工程師，現(xiàn)從事水文地質、工程地質、環(huán)境地質工作。