新疆庫爾勒地區(qū)地下水形成及賦存條件分析

王 凱

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

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新疆庫爾勒地區(qū)地下水形成及賦存條件分析

王 凱

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

以庫爾勒地區(qū)地下水為研究對象，對研究區(qū)地下水的形成和賦存條件進行研究。研究結(jié)果表明：研究區(qū)內(nèi)地下水主要賦存在第四系孔隙中，尤其是孔雀河沖洪積平原是區(qū)內(nèi)地下水最富集，最具有供水意義的地帶；此外，研究區(qū)地下水的賦存和富集主要受地質(zhì)構(gòu)造、地貌、巖性以及氣象等條件的影響。通過對庫爾勒地區(qū)地下水形成及賦存條件的分析，可以為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、地下水資源的合理開發(fā)利用和保護提供決策依據(jù)。

地下水資源；形成條件；賦存條件；庫爾勒

研究區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)塔里木盆地東北緣、天山支脈霍拉山、庫魯克塔格山山前孔雀河流域。行政轄區(qū)隸屬于巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市、尉犁縣及自治區(qū)直轄的鐵門關(guān)市，面積約771 km2。研究區(qū)內(nèi)鐵路、各級道路網(wǎng)密布，交通便利。為了提高我國西北大型盆地主要城鎮(zhèn)、國家重點項目及國土開發(fā)重點地區(qū)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)研究程度，本文在在參考相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上[1-5]，以庫爾勒地區(qū)地下水為研究對象，通過資料收集、遙感解譯、綜合水文地質(zhì)測繪、物探、鉆探、井探以及抽水試驗等研究手段，對研究區(qū)地下水的形成和賦存條件進行了研究，進而可以為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、地下水資源的合理開發(fā)利用和保護提供決策依據(jù)。

1 地下水的形成

1.1 山區(qū)

山區(qū)地下水的形成受氣候、水文、巖石、地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造等因素控制，與自然條件和儲水空間緊密相關(guān)。

1.1.1 氣候

相對平原區(qū)，北部及東部山區(qū)高程由西部的1 700余m向東遞減到1 200 m左右，氣候較濕潤，降水量也有所增加。根據(jù)庫爾勒氣象站多年監(jiān)測資料，地勢每升高100 m，降水量增加20 mm/a，這樣，山區(qū)降水可達72～78 mm/a，而蒸發(fā)量要比平原區(qū)小得多，因此大氣降水對山區(qū)地下水的形成、補給是有意義的。另外，山區(qū)暴雨過后形成的季節(jié)性洪流，通過溝谷運移，對山前傾斜平原地下水的形成和補給具有普遍的意義。

1.1.2 水文

水文因素對地下水形成至關(guān)重要，是地下水形成的基本因素。山區(qū)水文網(wǎng)均比較發(fā)育，發(fā)育有大致垂直山體的樹枝狀、梳狀溝谷，多為干溝，只在雨季形成洪流外泄，每年約有62.7萬 m3的洪水泄入平原。除沿途溝谷內(nèi)有少量洪水滲漏轉(zhuǎn)化形成地下水外，大部分滲入山前傾斜平原，成為區(qū)內(nèi)平原地下水補給來源之一。

1.1.3 巖石、地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造

地下水的形成除了有必要的補給源外，補給途徑和儲水空間也是形成地下水必不可少的重要條件。

山區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，經(jīng)歷了漫長地質(zhì)大時期的多次構(gòu)造變動，各類巖石均發(fā)育有不同程度的節(jié)理裂隙，經(jīng)后期風(fēng)化剝蝕表層節(jié)理裂隙逐步擴張、相互貫通，同時有少量的碎屑物質(zhì)充填，為大氣降水的直接滲入形成地下水提供了良好的通道和儲水空間。大氣降水沿這些節(jié)理裂隙下滲，當(dāng)達到當(dāng)?shù)厍治g基準面或受局部構(gòu)造(如斷層、褶皺、侵入巖等)的影響時，裂隙中的水分達到飽和，從而形成基巖裂隙水。

山區(qū)地下水的形成還受地質(zhì)構(gòu)造的嚴格控制，尤其是霍拉山山前主干斷裂，山前隱伏斷層均為阻水?dāng)鄬樱蔀樯角昂推皆瓍^(qū)地下水的隔水邊界，并造成相對孤立、自成體系的基巖裂隙水循環(huán)帶。次一級的斷層對地下水賦存、運移、富集、埋藏條件進一步復(fù)雜化，但褶皺構(gòu)造對地下水的形成、控制作用不十分明顯。

因此，對山區(qū)而言，大氣降水是地下水形成最主要的、最根本的因素，而巖石性質(zhì)、地貌形態(tài)、節(jié)理裂隙發(fā)育程度是地下水形成的必經(jīng)通道，地質(zhì)構(gòu)造是地下水形成的控制條件和儲水空間。

1.2 平原區(qū)

平原區(qū)地下水的形成受氣候、水文、巖石、地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造等因素控制，與自然條件和儲水空間緊密相關(guān)，分述如下：

1.2.1 氣候

區(qū)內(nèi)地處歐亞大陸腹地，屬典型的大陸性氣候。北部的天山山脈阻止了北冰洋潮濕氣流的南下，南部為極為干旱的塔克拉瑪干沙漠。因此區(qū)內(nèi)干旱少雨，空氣干燥、炎熱，溫差懸殊，蒸發(fā)強烈。據(jù)庫爾勒氣象站近15年資料：多年平均降水量為52.89 mm，而多年蒸發(fā)量達2 522.64 mm，為降水量的40余倍。大氣降水大部分消耗于蒸發(fā)，對區(qū)內(nèi)地下水的形成、補給意義不大。

1.2.2 水文

孔雀河作為區(qū)內(nèi)唯一的常年性河流，是平原區(qū)內(nèi)地表水系和地下水的主要來源。該河2014年來水量為9.426×108m3(鐵門關(guān)水庫數(shù)據(jù))，穿過鐵門關(guān)峽谷后，通過各級水利樞紐被引入到各級渠系，沿途滲漏和通過農(nóng)業(yè)灌溉、綠化等方式補給地下水，成為地下水的主要補給源。根據(jù)塔里木河流域管理局資料，孔雀河自第一分水樞紐以下不到2km的距離內(nèi)，主河道的滲漏損失量為8 315.73×104m3/a，占總下泄流量的8.8%；同時，調(diào)查區(qū)內(nèi)渠系密集，根據(jù)庫爾勒市水利局監(jiān)測資料，渠系有效利用率為85.6%，據(jù)此計算區(qū)內(nèi)干支渠每年約有7 745.46×104m3/a地表水滲漏補給地下水；田間、渠系水除部分消耗于蒸發(fā)、植物蒸騰外，其余尚有約1 207.62×104m3/a回滲補給地下水。

1.2.3 巖石、地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)地形平坦，廣布的第四系松散堆積物透水、導(dǎo)水性良好，使地表水系、渠系在流動過程中有充分的時間、良好的通道下滲轉(zhuǎn)化形成地下水，尤其是山前戈壁帶和沖洪積平原頂部，除部分地段地表覆蓋厚度不厚的粉土外，大部分為卵礫石裸露，孔隙發(fā)育，極利于地下水的下滲，廣闊的細土平原地層顆粒相對變細，滲透性減小，但由于果園、農(nóng)田廣布，地表水體、灌溉機井眾多，因此渠系、灌溉水回滲量并不減少。

此外，平原區(qū)處于山前坳陷，接受了大厚度的第四系松散堆積層，為地下水提供了儲水空間。從山前向平原下部，巖性、巖相結(jié)構(gòu)的變化，使平原區(qū)地下水形成第四系單一潛水和多層結(jié)構(gòu)的潛水及承壓水。

因此，對平原區(qū)而言，地下水形成的基本因素是水文因素，巖性結(jié)構(gòu)、地貌形態(tài)、孔隙發(fā)育程度、水文網(wǎng)密集程度是地表水轉(zhuǎn)化形成地下水的主要通道，而大厚度的第四系松散堆積物、良好的孔隙空間則是地下水的儲水場所。地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造則起著控水作用。

2 地下水的賦存條件

區(qū)內(nèi)地下水的賦存條件受地質(zhì)構(gòu)造，巖性結(jié)構(gòu)控制，也就是儲水空間的特性決定了區(qū)內(nèi)地下水賦存及分布。根據(jù)地下水賦存的空間特性可分為，基巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和第四系松散巖類孔隙水。

2.1 基巖裂隙水

主要賦存于研究區(qū)北部霍拉山和庫魯克塔格山基巖節(jié)理裂隙中，受南側(cè)阻水?dāng)鄬訃栏窨刂?，除東南部山區(qū)少量基巖裂隙水側(cè)向流入平原轉(zhuǎn)化為第四系松散巖類孔隙水外，基本是自成循環(huán)系統(tǒng)的含水巖系。其特點是地下水的賦存受補給源、巖石裂隙節(jié)理發(fā)育程度、地質(zhì)構(gòu)造綜合控制，尤其是斷層的控水作用極為明顯。因此地下水埋藏條件變化大，徑流方向復(fù)雜多變，很難構(gòu)成統(tǒng)一的地下水自由水面，水力特性多變，地表水與地下水轉(zhuǎn)化頻繁。

2.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

主要賦存于研究區(qū)東北角塔什店、龍山及東部西尼爾水庫附近的新近系層狀沉積巖的裂隙孔隙中。地下水的賦存的條件受巖石裂隙孔隙發(fā)育程度和巖層結(jié)構(gòu)嚴格控制，地質(zhì)構(gòu)造控制作用不十分明顯。因此地下水埋藏條件變化不大。層狀地層，粗細相間的地層結(jié)構(gòu)決定了地下水的水力特點，大部分為層間水或承壓水。

2.3 第四系松散巖類孔隙水

主要賦存于平原區(qū)第四系松散孔隙中，包括霍拉山及庫魯克塔格山山前平原、孔雀河沖洪積平原，由于補給條件、儲水空間，巖石結(jié)構(gòu)的不同，各地段的賦存條件、富集程度有較大的差別，現(xiàn)分述如下。

2.3.1 霍拉山山前傾斜平原

由于山體急劇上升，山前主干斷裂新構(gòu)造運動強烈，使南部山前坳陷接受了200～300 m厚的第四系松散堆積物，基底為弱透水層的黏性土(穩(wěn)定低阻值)，形成良好的儲水空間。但由于山前主干斷裂為阻水?dāng)鄬?，基巖裂隙水很難側(cè)向流入平原；同時。無常年性地表水系，降水稀少、對地下水埋藏深的戈壁平原無實際補給意義，因此戈壁平原只靠每年的暴雨洪流滲漏和十八團干渠滲漏補給，上部賦存以卵礫石為主的潛水含水層；傾斜平原中下部松散層深部多為含泥沙較多的互層結(jié)構(gòu)，賦存雙層-多層結(jié)構(gòu)第四系孔隙潛水-承壓水。

2.3.2 庫魯克塔格南麓山前傾斜平原

據(jù)本次物探解譯成果，山前傾斜平原第四系厚度約為10～300 m，庫爾勒市東北龍山一帶大部分為透水不含水層，下伏基巖；傾斜平原中下部賦存有雙層-多層的第四系孔隙潛水-承壓水，分布面積不大，含水層結(jié)構(gòu)單一。

2.3.3 孔雀河沖洪積平原

由第四系等厚度圖可知：該地段地處山前坳陷，堆積了大厚度的第四系松散物，為孔隙水的賦存提供了良好的場所，同時縱橫發(fā)育的渠系地表水滲漏轉(zhuǎn)化為地下水，使區(qū)內(nèi)賦存著極為豐富的第四系孔隙水，其特點：分布均勻、徑流通暢。此外由于松散堆積層沉積韻律由下而上巖石顆粒逐漸加粗、孔隙率不斷增強，使含水層層次由上部向中下部逐漸增多，在現(xiàn)有勘探深度內(nèi)由單一結(jié)構(gòu)潛水逐漸變?yōu)殡p層結(jié)構(gòu)承壓水或?qū)娱g水、多層結(jié)構(gòu)承壓水。即是第四系孔隙水賦存普遍、厚度大、水平和垂直變化規(guī)律性強。

因此，研究區(qū)內(nèi)地下水主要賦存在第四系孔隙中，尤其是孔雀河沖洪積平原是區(qū)內(nèi)地下水最富集，最具有供水意義的地帶。

3 結(jié)語

研究區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)塔里木盆地東北緣、天山支脈霍拉山、庫魯克塔格山山前孔雀河流域。通過對研究區(qū)地下水形成和賦存條件的分析，地下水的形成受氣候、水文、巖石、地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造等因素控制，同時也與自然條件和儲水空間緊密相關(guān)；研究區(qū)地下水按照賦存的空間特性可分為，基巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和第四系松散巖類孔隙水，其中主要賦存在第四系孔隙中，尤其是孔雀河沖洪積平原是區(qū)內(nèi)地下水最富集，最具有供水意義的地帶。

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P641.1

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1004-1184(2016)06-0253-02

2016-08-14

王凱(1981-)，男，安徽太和人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面的工作。