塔里木河中上游地區(qū)淺層地下水開發(fā)潛力

邱林

[摘要]塔里木河中上游河床下蘊藏著較豐富的淺層地下水，這些淡水資源主要是由塔里木河滲透補給。經(jīng)過大量的勘測及試驗研究，初步探明了塔里木河中上游地區(qū)淺層地下淡水資源的分布規(guī)律，評價分析了地下淡水資源量；要合理開發(fā)塔里木河河床及灘地地下淡水資源，必須在做好水文地質(zhì)勘探和開發(fā)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，有組織有計劃地在有含水層條件的地域進(jìn)行開采利用；要建立動態(tài)觀測網(wǎng)，嚴(yán)格進(jìn)行水質(zhì)和水量的動態(tài)監(jiān)測工作，防止地下水質(zhì)惡化和水量超采，以保證塔里木河中上游地區(qū)淺層地下水的可持續(xù)開發(fā)與利用。

[關(guān)鍵詞]塔里木河 開發(fā)潛力 淺層地下水

[中圖分類號] P641.7 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-105-1

1引言

塔里木河是我國最大的內(nèi)陸河，它處于世界第二大沙漠—塔克拉瑪干大沙漠的北緣。隨著沿塔里木河中上游地區(qū)人口的不斷增長，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，用水量急劇增加，進(jìn)一步加劇了塔里木河水資源的供需矛盾，嚴(yán)重制約了沿塔里木河地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

塔里木河流域是一片遼闊的平原，屬于第四紀(jì)沉積地層，塔里木河由于河水滲透補給地下淡水，在灘地和河床下埋藏著大量的淺層地下淡水，因此如何合理地開發(fā)這部分淡水資源有著重要的社會和經(jīng)濟(jì)意義。

2自然地理概況

塔里木河流域地屬塔里木河沖洪積細(xì)土平原，由塔里木河沖積而成，地形由西南向東北傾斜，塔里木河流域為廣大的平原區(qū)，坡度萬分之一左右。

地貌類型簡單，為第四系全新統(tǒng)沉積物所覆蓋，形成了平原及河流地貌。地形較低，地勢平坦，面積廣闊，村莊和農(nóng)田都坐落于此。

塔里木河流域?qū)儆诟珊禍貛Ф囡L(fēng)大陸沙漠性氣候區(qū)，四季分明，年平均氣溫為10.7℃，年平均降水量為42.4 mm，而且集中于7月～9月份，約占全年降水量的2/3。多年平均蒸發(fā)量2044.6 mm，一般4月～9月蒸發(fā)量最為強(qiáng)烈。蒸發(fā)量年際之間變化也很大。

3水文地質(zhì)條件

3.1沉積特征

在地質(zhì)構(gòu)造上，屬于塔里木河流域平原區(qū)，沉積物總厚度達(dá)1300 m，以陸相地層為主。第四系地層廣闊分布于塔里木河流域上，第四系全新統(tǒng)（Q4）地層，深度大于300 m。

全新統(tǒng)（Q4）地層發(fā)育，以塔里木河沖積物為主，厚度很大，地層土層以灰黃色、土黃色粉細(xì)砂為主，粉土及粉質(zhì)粘土次之。上部砂層以粉細(xì)砂為主，厚度一般大于50 m，是流域區(qū)內(nèi)的淡水含水層，為流域區(qū)研究的主要對象；下部砂層為細(xì)砂和粉砂互層，為微咸水、咸水含水層。

3.2含水層的空間位置

塔里木河河床及其灘地淺層淡水體，在平面上呈條帶狀彎曲分布于廣大咸水區(qū)域內(nèi)。

其南北界線，基本是塔里木河南、北岸（個別地方在兩岸外500 m左右），兩岸以外為微咸水區(qū)，兩岸以內(nèi)為淡水區(qū)。

淡水體在河床處最大，一般最大厚度為50～60 m，由河床向兩岸，淡水體厚度逐漸變薄，到兩岸外消失。沿河流方向淡水體厚度向下游方向逐漸變薄[1-3]。

3.3含水層厚度及富水性

含水層厚度是含水層頂?shù)装逯g距離，即是砂層厚度。試驗區(qū)內(nèi)砂層以外的粉土之類地層是弱透水層，砂層和粉土的總厚度不大，而且以潛水為主，底部具有微承壓性，故本文將淡水體的厚度視為含水層的厚度。

河床處，淡水含水層厚度最大為50～60 m。其中砂層累計厚度35～50 m，砂層巖性為粉細(xì)砂和細(xì)砂，細(xì)砂占60%～98%。

由河床向兩邊含水層厚度逐漸變薄，在兩岸附近只有30～50 m，砂層累計厚度為25～35 m，巖性為粉砂和細(xì)砂，細(xì)砂占50%～80%。

淡水層的導(dǎo)水性和富水性都很好，特別是在砂層厚度大、顆粒粗的河床地帶更為明顯。根據(jù)口徑450 mm的混凝土管水源井做抽水試驗，降深12 m時（短時間抽水）的單井涌水量，靠近河床單井涌水量為1300 m3/d左右，遠(yuǎn)離河床單井涌水量為850～1300 m3/d，河堤附近單井涌水量為700～800 m3/d。由此可見距離河床越遠(yuǎn)，地層的導(dǎo)水性、富水性越差。

堤外的微咸水、咸水層，砂層更薄、顆粒更細(xì)，其導(dǎo)水性和富水性更差。

3.4含水層的補給、徑流和排泄

3.4.1補給來源

塔里木河的淡水資源主要是接收塔里木河水滲透補給而形成的，其次為灌溉補給。

降水季節(jié)在每年的7月～9月間，且降水很小，降水對地下水的補給已經(jīng)基本失去了作用，農(nóng)作物在用塔里木河水灌溉時，才有一部分水真正補給地下水[4-5]。

3.4.2徑流條件

在自然狀態(tài)下，淺層地下水的總體運動方向與塔里木河河流方向是一致的。

由于塔里木河河床及灘地面積比較大，因此在垂直河流方向上，地下水由河床向河床外運動，即堤內(nèi)地下水補給河床及灘地地下水。河床外的地層由于導(dǎo)水性很差，地下水運動速度很慢。

3.4.3排泄方式

河床及灘地淺層地下淡水，因砂層厚度較大，以沿河流方向為主、垂直河流方向為輔進(jìn)行徑流排泄。

另外人工開采地下水、耕地排渠排水和蒸發(fā)也是一種排泄方式。

蒸發(fā)排泄除受干燥多風(fēng)的氣候條件影響外，還受淺層地下水位的影響，地下水位在5 m以下，其蒸發(fā)可以忽略不計。

河床以外地下水位很淺，地層導(dǎo)水性差，地下水的排泄以耕地排渠排水為主。

3.4.4淺層地下水水化學(xué)特征

試驗區(qū)內(nèi)地下水水化學(xué)特征具有明顯的水平和垂直帶狀分布規(guī)律。

在水平方向上，河床以內(nèi)，淺層地下水為淡水，水化學(xué)類型為HCO3·SO4·C1—Mg·Ca·Na型水，礦化度為0.1～1.0 g/L，在淡水體的邊緣和底部礦化度稍有升高。河床以外為微咸水，其水化學(xué)類型為C1—Na型，礦化度為1.0～3.0 g/L。在微咸水區(qū)以外是咸水區(qū)。

在垂直方向上，穿過淡水體底部的隔水層，就是咸水層，其水化學(xué)類型為C1—Na型，礦化度為1.0～3.0g/L，往深處礦化度更高[6-7]。

4淺層地下水儲量和可開采量

根據(jù)水文地質(zhì)條件確定概念模型：

（1）含水層平面邊界條件，即長度定為無限長，寬度為塔里木河兩岸河床之間距離，一般為3000 m；

（2）含水層垂直向邊界條件，即在垂直于河流方向的剖面上，呈上端張開的“V”字形，底部為粘土隔水層。河床處淡水體厚度最大，達(dá)40～50 m，向兩邊逐漸變薄，到堤岸處為30～40 m左右，在河床外逐漸消失[8]；

（3）含水層巖性基本為均質(zhì)各向同性。水位受塔里木河斷流、氣候、人工開采的影響而變化；

（4）塔里木河是淺層地下水定水頭補給源；

（5）自然狀態(tài)下，含水層被水充滿處于飽和狀態(tài)，地表水的補給量是很小的[9]。經(jīng)過長期開采后，原來的動態(tài)平衡被破壞，很小的水力坡度迅速增大，產(chǎn)生了數(shù)量很大的激發(fā)補給。

根據(jù)以上水文地質(zhì)概念模型，計算試驗區(qū)12 km2范圍內(nèi)的淡水資源儲量為2265×104 m3，其中靜儲量2122×104 m3、調(diào)節(jié)儲量為143×104 m3。補給量考慮開采條件下的徑流補給和降水入滲補給，分別為7260 m3/d和2249 m3/d。

根據(jù)靜儲量、開采條件下激發(fā)補給量和降水補給量的計算結(jié)果，推算出試驗區(qū)12 km2范圍內(nèi)的開采量為1.0～2.5×104 m3/d。

利用上述方法，對試驗區(qū)以下至塔里木河河口灘地的淺層淡水資源作了估算，約7×108 m3。

5周圍咸水對淺層地下水開發(fā)的影響

塔里木河灘地淺層地下水這個淡水體幾乎被咸水所包圍，那么開采后會不會引起咸水入侵？

對此，我們作了研究：在開采地下水時，控制開采井深度，距咸水面要有一定距離，下部咸水很難入侵。在水源地的2眼輻射井井底距咸淡水交界面5～10 m，工程完成后進(jìn)行抽水試驗，輻射井經(jīng)過晝夜連續(xù)抽水后，2眼井井水礦化度分別為0.4 g/L和0.46 g/L，PH值分別為7.9和8.3，總硬度分別為256 mg/L和297 mg/L，比勘察時的水質(zhì)還好，正說明了這一點[10]。

由此說明，在一定深度范圍內(nèi)開采，控制好補采平衡的情況下，是不會引起咸水入侵的。

塔里木河流域地下水資源的開發(fā)，具有補給條件好、補給速度快等特點，即使在枯水期地下水位會出現(xiàn)下降，待塔里木河來水時便會得到很快地補給和恢復(fù)，因此，合理地開發(fā)利用這部分水資源是不會造成水環(huán)境的惡化。

6結(jié)語與建議

（1）塔里木河河床及灘地是由塔里木河沖積而成的第四系松散層，富存有淺層孔隙淡水，具有潛水和微承壓水特性。

這個淡水資源主要是塔里木河水滲透補給形成的，并且補給非常迅速。

經(jīng)過多年跟蹤研究，初步探明了這部分淺層地下水資源的分布規(guī)律，對合理開發(fā)塔里木河地下水資源有著重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)意義。

（2）本研究成果對塔里木河下游灘地淡水資源的開發(fā)利用有一定的作用，對水文地質(zhì)條件比下游更好的上、中游灘地更有應(yīng)用價值。在水資源較緊張的塔里木河沿岸地區(qū)，合理開發(fā)塔里木河河床及灘地地下水資源作為塔里木河水的補充水源值得重視。

但由于地質(zhì)條件變化大，開發(fā)前必須先作水文地質(zhì)勘探，在有含水層條件的地方開采。

同時這一水資源的開發(fā)不可盲目，應(yīng)做好地下水的開發(fā)規(guī)劃，有組織有計劃地開發(fā)利用。

（3）建議建立動態(tài)觀測網(wǎng)，嚴(yán)格進(jìn)行水質(zhì)和水位的動態(tài)觀測工作，作好水量和水質(zhì)變化的預(yù)測工作，防止地下水質(zhì)惡化和水量超采。在開采的同時，就水量和水質(zhì)變化規(guī)律、水井布局和井深的合理性等課題繼續(xù)進(jìn)行研究。

Abstract： It contains the richer shallow ground water in the Upper-Middle Reaches Area of Tarim River， which is supplied by underground percolation from Tarim River. After massive survey and experimental study， we have found the formation and the distribution of the shallow ground fresh water resources in the upper-middle reaches area of Tarim River， analyzing and appraising the amounts of underground fresh water resources； The ground fresh water resources in the river bed and the beach of Tarim River should be developed reasonably on the base of the well plan for hydrology geological prospecting or development， and developed for the organized and planned use in the region of water-bearing stratum condition； A dynamic observational network should be established to carry out dynamic the monitor work strictly about the quality and amount for water， which can prevent the water quality from worsening and the overmuch amounts， as for the guarantees of sustainable development and the use about the shallow ground water in upper-middle reaches area of Tarim River.

Key words： Tarim River； Development potential； Shallow ground water

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