哈密盆地地下水系統(tǒng)劃分

趙志江崔新躍

(1.新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆烏魯木齊830091;2.新疆哈密地區(qū)水政水資源管理中心，新疆哈密839000)

哈密盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)東部、東天山南麓的新疆哈密市，是西電東送、西氣東輸、西煤東運的橋頭堡，是新疆新型能源化工基地，盆地地處干旱半干旱缺水地區(qū)，水資源短缺已成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展和能源基地開發(fā)的主要因素。哈密盆地不同流域的水文地質(zhì)條件各異，自盆地周邊山區(qū)向平原區(qū)、沙漠區(qū)，地質(zhì)、地貌、氣候以及第四紀(jì)沉積巖相均具有明顯的分帶規(guī)律，因此，地下水系統(tǒng)也具有分帶特征。

本文從地下水形成的自然地理條件、區(qū)域水文地質(zhì)條件等方面出發(fā)，對哈密盆地地下水系統(tǒng)進(jìn)行了初步研究。提出了盆地內(nèi)地下水系統(tǒng)的劃分方案，分析了盆地內(nèi)地下水的形成條件，揭示地下水的演化規(guī)律，對進(jìn)行哈密盆地地下水資源評價和規(guī)劃具有重要的理論和實際意義。

1 自然地理條件

哈密盆地西寬東窄，西起十三間房，東至山口、駱駝圈子一帶，區(qū)內(nèi)延伸250 km左右，南北最寬達(dá)100多km。地勢南北高，中間低，總體為東北高，西南低，最低處沙爾湖，海拔僅有53 m。

盆地北部為巴里坤山和喀爾里克山，自西向東展布，綿延起伏400余km，海拔一般為1 500～4 880 m，最高峰為托木爾提峰，海拔4 886 m，終年積雪，素有“雪山”、“白山”之稱。

盆地西北部為沙馬爾他烏山系南側(cè)斷裂下陷形成的小型山間盆地，即為七角井盆地。四周被低、中山環(huán)繞，中部為湖積平原，在湖積平原的北、西、東邊緣為山前沖洪積平原，局部為固定及半固定的風(fēng)成砂丘，湖積平原的西端形成小面積的鹽湖礦床。

中部平原區(qū)呈東西向分布，西起了墩，東至駱駝圈子，長約200 km，土質(zhì)肥沃，是哈密綠洲分布區(qū)。海拔在700～1 500 m之間，北高南低，沙爾湖為盆地的最低點(匯水中心)，現(xiàn)已干涸。

南部低山丘陵區(qū)，地勢總體由南向北傾斜，海拔一般在500～1 500 m之間，最高處為哈密盆地東南角的大馬莊山，海拔2 740 m。殘丘山體海拔一般在750～1 200 m之間，山頂多呈渾圓狀或平頂狀。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件

哈密盆地為完整的干旱內(nèi)陸盆地，地下水補徑排自成體系，周邊山區(qū)為水資源的形成區(qū)，盆地四周山的中山、中低山為盆地內(nèi)地下水的補給區(qū)，山前沖洪積平原區(qū)為地下水的補給-徑流區(qū)，環(huán)盆地山前沖洪積平原中下段為地下水的徑流排泄區(qū)，盆地中部的白地河、庫如克郭勒溝、沙爾湖為盆地的匯流中心和地下水排泄區(qū)。

盆地不同流域的水文地質(zhì)條件各異，自盆地周邊山區(qū)向平原區(qū)、沙漠區(qū)，地質(zhì)、地貌、氣候以及第四紀(jì)沉積巖相均具有明顯的分帶規(guī)律，因此，地下水系統(tǒng)也具有分帶特征。盆地南部、北部山區(qū)以裂隙含水層為主;盆地中部地層上部為孔隙含水層，下部以裂隙水含水層為主。盆地為新生代的構(gòu)造坳陷帶-新生代地層廣泛分布.區(qū)內(nèi)第四系潛水含水層分布于區(qū)內(nèi)國道312線北部及七角井盆地-面積約200 km2。含水層巖性為卵礫石、砂礫石，厚度50～100 m，滲透系數(shù)60～70 m/d，導(dǎo)水系4 300～6 500 m2/d。第四系多層結(jié)構(gòu)承壓含水層分布于區(qū)內(nèi)國道312線南部，含水層巖性為砂礫石、砂及粘性土互層，厚度15～60 m，滲透系數(shù)12～50 m/d，導(dǎo)水系數(shù)320～4 500 m/d。下伏第三系含水層，巖性為砂礫巖、砂巖，含水層總厚度為30～50 m，導(dǎo)水系數(shù)340～760 m2/d。在第三系承壓含水層頂部分布有厚約5～70 m厚的弱透水層，巖性為泥巖、含礫泥巖等?？碧匠晒砻鳎G洲帶第四系地下水與第三系地下水水力聯(lián)系密切，越流關(guān)系明顯。

3 地下水系統(tǒng)劃分

對于地下水系統(tǒng)的概念，目前尚無一個公認(rèn)的、統(tǒng)一的、明確的定義。中國地質(zhì)調(diào)查局《地下水系統(tǒng)劃分導(dǎo)則》(GWI-A5)中這樣指出:地下水系統(tǒng)(Groundwater system)是具有水量、水質(zhì)和能量輸入、運移和輸出的地下水基本單元及其組合，是指在時空分布上具有共同地下水循環(huán)規(guī)律的一個獨立單位。它可以包括若干次一級的亞系統(tǒng)或更低的單位。

哈密盆地位于西北內(nèi)陸盆地地下水系統(tǒng)區(qū)。該區(qū)地處典型的中溫帶干旱、半干旱氣候區(qū)，降雨非常稀少，而蒸發(fā)卻極其強烈，受地貌和氣候條件的影響，盆地形成獨立水循環(huán)系統(tǒng)，與外界基本不存在水量和水質(zhì)的交換。

3.1 劃分原則

1)將含水層介質(zhì)基本相同，具有固定邊界、獨立完整的水循環(huán)演化體系，鄰近的地下水系統(tǒng)沒有或只有少量的物質(zhì)和能量交換的含水巖系劃分為同一個含水系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部水文地質(zhì)條件、水動力特征、水化學(xué)特征等水循環(huán)基本規(guī)律進(jìn)一步劃分為次級含水系統(tǒng)。

2)以盆地作為劃分的基本單元，主要依據(jù)盆地邊界及流域范圍劃分地下水系統(tǒng)。所劃分的每一個地下水系統(tǒng)應(yīng)具有相對獨立和完整的地下水次級循環(huán)演化體系;

3)同一地下水系統(tǒng)要具有相對完整的補、徑、排體系，能夠客觀實際地反映地下水資源的賦存和形成條件。

4)地下水系統(tǒng)劃分應(yīng)充分考慮含水介質(zhì)的特征、地表水系的邊界及地質(zhì)構(gòu)造條件等，同一地下水系統(tǒng)要具有獨立的含水層體系。

3.2 系統(tǒng)劃分

按照上述原則，依據(jù)地下水系統(tǒng)定義、地表水流域特征，結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)條件，將哈密盆地作為一級地下水系統(tǒng)，以盆地內(nèi)的地表分水嶺為界，劃分為南北3個二級地下水系統(tǒng)和13個三級地下水亞系統(tǒng)，其中北部七角井盆地地下水亞系統(tǒng)為典型的自流水盆地，而南部綠洲帶地下水亞系統(tǒng)則具有潛水盆地的特征(表1)。

表1 哈密盆地地下水系統(tǒng)分區(qū)表

3.3 系統(tǒng)邊界

地下水系統(tǒng)邊界，依據(jù)邊界條件、空間位置等可劃分為輸入邊界、輸入輸出邊界、沖洪積扇間活動邊界、地下水分水嶺等四種邊界類型。

1)峽口狀輸入邊界

為平原區(qū)和山區(qū)的邊界，分布于北部巴里坤山山前、喀爾里克山山前，南部覺羅塔格山山前。基巖山區(qū)與平原區(qū)交界處的第三系泥巖層或山前逆斷裂阻檔了山區(qū)的基巖裂隙水和平原區(qū)第四系孔隙水的水量交換，使發(fā)育在山區(qū)的溝谷成為聯(lián)系基巖裂隙水和平原區(qū)第四系孔隙水的唯一通道，基巖裂隙水在山區(qū)先轉(zhuǎn)化為溝谷潛流，再以地下潛流的形式補給平原區(qū)第四系孔隙水。該類型邊界亦為點狀輸入邊界。

2)輸入輸出邊界

為地下水系統(tǒng)間的水量交換邊界，位于上游地下水系統(tǒng)中的地下水通過此類邊界側(cè)向補給下游地下水系統(tǒng)。其中，七角井地下水系統(tǒng)為一相對獨立的系統(tǒng)，其輸入邊界為山區(qū)向盆地的側(cè)向徑流邊界。

巴里坤山-喀爾里克山南麓地下水系統(tǒng)、南部覺羅塔格山北麓地下水系統(tǒng)主要接受山區(qū)側(cè)向徑流補給，因此山區(qū)與平原區(qū)的交匯帶為輸入邊界。

3)扇間活動邊界

為盆地北部巴里坤山-喀爾里克山南側(cè)山前沖洪積平原和盆地南部覺羅塔格山北側(cè)山前沖洪積平原之間各系統(tǒng)的邊界，為零流量邊界。同樣也是亞系統(tǒng)邊界。

巴里坤山-喀爾里克山南麓沖洪積平原主要為西部小河、柏楊溝、五道溝、石城子、沁城亞系統(tǒng)之間的劃分邊界。

覺羅塔格山北麓沖洪積平原主要有阿拉塔格北、白地河、雅滿蘇東溝系統(tǒng)之間的劃分邊界。

4)地下水分水嶺

主要指地下水系統(tǒng)之間是以地下水分水嶺為邊界，為地下水的零流量邊界，是地下水流線邊界。此類邊界有西部小河、柏楊溝、沙爾湖北阿拉塔格北與沙爾湖南、白地河、紅柳溝、雅滿蘇東溝與鏡兒泉等地下水三級系統(tǒng)。

4 結(jié)語

通過對哈密盆地地下水的自然地理條件及區(qū)域水文地質(zhì)條件的分析，首次對盆地內(nèi)地下水系統(tǒng)進(jìn)行劃分。將哈密盆地作為一個完整的地下水系統(tǒng)，以盆地內(nèi)的4種邊界類型為界，劃分出南北3個二級地下水系統(tǒng)和13個三級地下水亞系統(tǒng)。

［1］國家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T14157-93水文地質(zhì)術(shù)語［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.1993:8.

［2］陳孟熊，馬鳳山.中國地下水資源與環(huán)境［M］.北京:地震出版社.2002:385-417.

［3］候光才，張茂省，王永和，等.鄂爾多斯盆地地下水勘查研究［M］.北京:地質(zhì)出版社.2008:127-161.

［4］候光才，林雪鈺，蘇小四，等.鄂爾多斯白堊系盆地地下水系統(tǒng)研究［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版).2006，36(3):391-398.