烏蘇市平原區(qū)水文地質(zhì)條件簡析

葛國際

(新疆塔城水文水資源勘測局，新疆 塔城 834700)

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烏蘇市平原區(qū)水文地質(zhì)條件簡析

葛國際

(新疆塔城水文水資源勘測局，新疆 塔城 834700)

[摘要]隨著烏蘇市經(jīng)濟(jì)社會的進(jìn)一步發(fā)展，耕地面積不斷擴(kuò)大，增加了對水資源的需求，使得烏蘇市農(nóng)灌用水緊缺，特別是季節(jié)性供需水矛盾十分突出，為提高本項(xiàng)目區(qū)供水保證率，本次利用烏蘇市平原區(qū)已有的水井和地質(zhì)勘察資料及衛(wèi)片等前人工作成果，綜合研究烏蘇市地下水形成的地質(zhì)及水文地質(zhì)等條件，分析區(qū)域地下水補(bǔ)徑排條件，得到項(xiàng)目區(qū)含水層富水性分布。結(jié)果表明：含水層為單一結(jié)構(gòu)的潛水含水層，富水性極強(qiáng)，含水層逐步形成多層結(jié)構(gòu)含水層即上部潛水含水層、下部承壓含水層，富水性逐漸變?nèi)酢?/p>

[關(guān)鍵詞]烏蘇市；水文地質(zhì)；地下水地質(zhì)

烏蘇市位于新疆天山北麓準(zhǔn)噶爾盆地南緣，是新疆天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的重要發(fā)展區(qū)域和組成部分，豐富的光熱資源和水土資源對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。新疆烏蘇地區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)普查報告，闡述了準(zhǔn)噶爾盆地西南部—北天山山脈婆羅科努山和伊連哈比爾尕山到準(zhǔn)噶爾界山山脈的瑪依力山和札伊爾山之間、奎屯河至艾比湖(地區(qū)地下水形成的自然條件和水文地質(zhì)條件變化的基本規(guī)律，對地下水資源進(jìn)行了初步評價。

1自然地理

1.1地形、地貌

烏蘇市平原區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西南部，南部是天山山脈的婆羅科努山和依連哈比爾尕山，北部是準(zhǔn)噶爾界山山脈的瑪依力山、札伊爾山，東部與巴音溝河相連，西部為烏蘇市諸河流的最低排泄基準(zhǔn)面--艾比湖。地下水資源評價區(qū)基本涵蓋了烏蘇市平原區(qū)全部。

本次項(xiàng)目區(qū)主要位于南部婆羅科努山和依連哈比爾尕山、北部準(zhǔn)噶爾界山之間，從南北山前向準(zhǔn)噶爾盆地中心地形呈階梯狀逐漸降低，海拔亦由1 300 m過渡為250 m，并依次發(fā)育了不同的地形地貌。(圖1 烏蘇市地貌單元分區(qū)圖)。

(1) 山區(qū)(Ⅰ)：天山山脈的婆羅科努山和依連哈比爾尕山，位于烏蘇市的南部，其山脈呈SEE-NWW向延伸，東西長120 km,寬度70～84 km，海拔1 300～4 700 m，降雨充沛，云杉發(fā)育，為優(yōu)良牧場。

(2)山前洪積礫質(zhì)平原(Ⅱ)分別位于南部婆羅科努山和依連哈比爾尕山山前地帶，可分為奎屯河強(qiáng)傾斜礫質(zhì)平原(Ⅱ1)、四棵樹河、古爾圖河強(qiáng)傾斜礫質(zhì)平原(Ⅱ2)。

(3)沖積細(xì)土平原(Ⅲ)分為奎屯河沖積細(xì)土平原(Ⅲ1)和四棵樹河、古爾圖河沖積細(xì)土平原(Ⅲ2)兩部分。

(4)沖湖積平原(Ⅳ)位于車排子以西、佐頓艾力生沙漠以北的奎屯河沖湖積平原，地勢低平，海拔200～300 m，地形坡降0.5‰～1.5‰，多沼澤，蘆葦、梭梭、紅柳發(fā)育。

(5)風(fēng)積沙丘(Ⅴ)位于四棵樹河下游沖積細(xì)土與沖湖積平原之間，東西長約70 km，南北寬8～16 km，地勢略向西傾，海拔245～400 m，地表皆為粉細(xì)砂覆蓋，沿河道、低洼處紅柳、梭梭等灌木發(fā)育。

綜上所述，烏蘇市平原區(qū)內(nèi)各地貌類型復(fù)雜多樣，且發(fā)育完整，并且對地下水的分布賦存起著顯著的控制作用。

圖1　烏蘇市地貌單元分區(qū)圖

1.2氣象、水文

1.2.1氣象特征

烏蘇市平原區(qū)位于溫帶干旱地區(qū)，屬典型的大陸性干旱氣候，氣溫變幅差較大，降水少，蒸發(fā)強(qiáng)烈。項(xiàng)目區(qū)干旱少雨，年平均氣溫7.9℃，平均降水量168 mm/a。區(qū)內(nèi)降水量少并且時空分布不均勻，其中奎屯207.5 mm/a，烏蘇168 mm/a，古爾圖為117.9 mm/a，蒸發(fā)量年平均2 112.5 mm，區(qū)內(nèi)氣象要素特征見表1。

表1　各氣候區(qū)內(nèi)代表站主要?dú)庀笠亟y(tǒng)計表

1.2.2水文概況

烏蘇市境內(nèi)的河流屬內(nèi)陸水系，主要發(fā)源于天山山脈的婆羅科努山和依連哈比爾尕山北坡，故以天山水系為主。烏蘇市河流大多數(shù)發(fā)源于天山山脈的婆羅科努山北坡，較大河流自西向東依次排列為托托河(少部分在烏蘇境內(nèi)，大部分在精河縣境)、烏東果勒、古爾圖河、莫托、特吾勒(塔布勒)、四棵樹河、喇嘛溝河、奎屯河、巴音溝河(山區(qū)大部分在烏蘇境內(nèi))。烏蘇市多年平均河川徑流量總量為18.10×108m3，烏蘇市平均年地表水資源量為17.70×108m3，為多年平均河川徑流量總量的97.79%。項(xiàng)目區(qū)范圍內(nèi)有奎屯河、四棵樹河和古爾圖河三條較大的河流。根據(jù)新疆水文水資源局水文資料統(tǒng)計，三河多年來平均徑流量為13.177 0×108m3，其中奎屯河6.595 0×108m3，四棵樹河2.968 0×108m3，古爾圖河3.614 0×108m3。

2地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1區(qū)域地質(zhì)概況

項(xiàng)目區(qū)自古生代以來的漫長歷史時期，經(jīng)受了多次構(gòu)造運(yùn)動，形成了天山東西向構(gòu)造體系、北東向多字型構(gòu)造體系和北西向構(gòu)造體系。在三大構(gòu)造體系的控制下，發(fā)育形成了今日的地貌景觀。中生代時期，盆地南、西、北三面斷續(xù)相對上升為山地，其間相對下降為盆地，同時在天山山前形成明顯的坳陷帶，并接受來自山地的巨厚的陸相堆積。第三紀(jì)時期，在強(qiáng)烈的喜瑪拉雅運(yùn)動的影響下，山地與盆地間斷塊式的升降運(yùn)動增強(qiáng)，使中生代地層產(chǎn)生斷裂和褶皺，山前坳陷也隨著北遷西移，到新第三紀(jì)時形成了以烏蘇—奎屯為中心的沉積區(qū)，再次接受新的堆積。此期，在四棵樹河以東主要表現(xiàn)為坳褶，在四棵樹河以西主要表現(xiàn)為斷塊陷落。第四紀(jì)以來，新構(gòu)造運(yùn)動仍很強(qiáng)烈，地殼的變動以垂直升降運(yùn)動為主，其跳躍性和幅度的不均一性甚為明顯，在山前帶，上升運(yùn)動使河流下蝕作用增強(qiáng)形成深谷，第四紀(jì)至今下切深度達(dá)15～20 m。在河谷兩側(cè)形成高度不同、時代不同的階地。在山前傾斜平原上部，奎屯河、四棵樹河、古爾圖河形成5級以上階地，至沖洪積平原區(qū)(312國道以北)階地基本消失。由此可以看出：從前山帶到?jīng)_洪積平原中上部，新構(gòu)造上升運(yùn)動普遍存在，其上升幅度距山區(qū)越遠(yuǎn)幅度越小，平原區(qū)相對下降。

2.2地下水的賦存條件與分布規(guī)律

2.2.1基巖山區(qū)地下水的賦存與分布

烏蘇市南部山區(qū)由古生界海相及陸相火山碎屑巖和以花崗巖為主的侵入巖組成，南山受東西構(gòu)造體系控制，經(jīng)歷了加里東期以來的多次構(gòu)造運(yùn)動的反復(fù)作用，地層變動劇烈，巖層巖體破碎嚴(yán)重，節(jié)理裂隙甚為發(fā)育，為大氣降水入滲形成地下水提供了良好的賦存空間，反映地下水富集的基巖裂隙泉在南部山分布廣泛。南山的巴音那木-克扎依達(dá)坂斷裂、亞馬特斷裂及山前大斷裂和北山的瑪依勒斷裂、達(dá)爾布特斷裂為壓扭性主干斷裂，一般對地下水徑流都起著阻隔作用，在補(bǔ)給源一側(cè)的斷裂破碎帶，是地下水的富集帶，并為地下水的深部循環(huán)與儲存創(chuàng)造了條件。而南山的北東-北北東向斷裂是伴隨以上主干斷裂而產(chǎn)生的次級張性或張扭性斷裂，不僅控制著山區(qū)河流的流向，而且也為地下水的淺部循環(huán)與儲存創(chuàng)造了條件，基巖山區(qū)的地下水就是按照這一規(guī)律賦存與分布的。

2.2.2平原區(qū)地下水的賦存與分布

烏蘇市平原區(qū)第四系松散巖類孔隙水分布廣泛。從南山山前向準(zhǔn)噶爾盆地中心，即由山前洪積傾斜礫質(zhì)平原 → 沖洪積細(xì)土平原 → 風(fēng)成沙漠、沖積湖積細(xì)土平原，第四紀(jì)沉積物由單一的卵礫石層、砂礫石層漸變?yōu)樯暗[石、砂、粘性土的互層，地下水的類型由單一結(jié)構(gòu)的潛水過渡到多層結(jié)構(gòu)的潛水—承壓水。由于南部山體升降幅度、侵蝕搬運(yùn)強(qiáng)度等地質(zhì)作用較北部強(qiáng)烈，平原區(qū)主要接受了來自南山的沉積，從而形成了以南山松散巖類堆積物為主的含水層。

從南部山前傾斜洪積礫質(zhì)平原到?jīng)_洪積平原上部，潛水的埋藏深度由深逐漸變淺直至溢出地表；沖洪積細(xì)土平原的潛水埋藏深度一般小于5m，潛水的埋藏深度主要受灌區(qū)的影響；沖湖積平原的潛水埋藏深度一般小于10 m。

沖洪積、沖湖積細(xì)土平原承壓(自流)水分布范圍廣泛，南部大致以312國道北為界，北部以奎屯河道為界。

車排子灌區(qū)以西、佐頓愛力生沙漠北至東西向的吉爾尕郎河(奎屯河下游河道，以下簡稱吉河)之間(該區(qū)域稱甘家湖梭梭自然保護(hù)區(qū))為沖湖積細(xì)土平原。沖湖積細(xì)土平原廣泛賦水，潛水位埋深一般大于3 m(見表2)，承壓(自流)含水層埋藏深度在50～80 m以下，含水介質(zhì)上部為粉砂、細(xì)砂，下部為細(xì)砂、粗砂，中間夾有粉質(zhì)粘土、粉土層。

表2　沖湖積細(xì)土平原(甘家湖梭梭自然保護(hù)區(qū))

2.3含水層(組)特征及富水性

2.3.1含水層富水性等級劃分

項(xiàng)目區(qū)第四紀(jì)松散堆積層巖性以卵礫石、砂礫石及砂為主，并夾有粉土、粉質(zhì)粘土。從南部山前傾斜洪積礫質(zhì)平原到?jīng)_洪積、沖積、沖湖積細(xì)土平原，地層由單一的卵礫石、砂礫石層逐漸過渡為砂礫石、砂、粘性土的互層，含水層的類型也由單一結(jié)構(gòu)的潛水含水層過渡到多層結(jié)構(gòu)的潛水—承壓(自流)含水層(組)。含水層(組)富水性的等級采用井徑377 mm、水位降深5 m時的單井涌水量為標(biāo)準(zhǔn)(見表3)進(jìn)行劃分。

表3　含水層(組)富水性的等級劃分表

2.3.2地下水含水層開采條件

1)單一結(jié)構(gòu)的潛水含水層分布在山前洪積傾斜平原地帶，含水層可劃分為水量極豐富、水量豐富的2個等級。

水量極豐富的潛水含水層分布在南山山前洪積平原的奎屯河、四棵樹河、古爾圖河現(xiàn)代河道兩側(cè)及三條河流所形成的洪積扇軸部，含水層巖性為卵礫石、砂礫石層，潛水位埋深一般大于20 m，滲透系數(shù)一般大于25 m/d，單井涌水量為5 060 m3/d，屬水量極豐富區(qū),其特征是:奎屯河地段富水性最強(qiáng)。

水量豐富的潛水含水層分布于烏蘇市北部山前洪積平原地帶，含水層巖性為砂礫石、細(xì)砂和含土砂礫石，水位埋深2.8 m，滲透系數(shù)0.5 m/d，單井涌水量為1 224 m3/d。

2)多層結(jié)構(gòu)的含水層劃分為潛水水量豐富與承壓水水量豐富、潛水水量中等與承壓水水量豐富和潛水水量中等與承壓水水量中等的3個等級。

(1)在高泉124團(tuán)潛水位埋深7.8 m，潛水含水層厚26 m，含水介質(zhì)為粗砂，涌水量1 150 m3/d，滲透系數(shù)3.8 m/d，單位涌水量1.52 L/(m·s)；潛水含水層下伏的承壓含水層厚30 m，巖性為砂礫石，涌水量為1 515 m3/d，滲透系數(shù)11.3 m/d，單位涌水量3.18 L/(m·s)。

(2)在五道泉一帶，在73 m以上可揭露兩層承壓含水層。第一承壓自流含水層埋藏深度為8～22.9 m，頂?shù)装鍨榻Y(jié)構(gòu)致密的粉質(zhì)粘土層，含水介質(zhì)為粉細(xì)砂、砂礫石，水頭高出地面3.35 m，單井涌水量1 688.72 m3/d；第二承壓自流含水層埋藏深度為39.5～72.3 m，含水層巖性為粉細(xì)砂層，水頭高出地面3.82 m，涌水量為371.89 m3/d。

(3)分布在古爾圖鎮(zhèn)—柳溝水庫—黃溝水庫以北的柳溝灌區(qū)、車排子灌區(qū)以及甘家湖林場地區(qū)。潛水位埋深一般在3～5 m，含水層巖性為粉細(xì)砂、砂礫石層，含水層厚15～50 m，涌水量為110～680 m3/d，單位涌水量0.1～.2 L/m·s之間。在潛水含水層之下，埋藏有3～5層承壓(自流)含水層組，在200 m深度內(nèi)，含水層累計厚度50～65 m，含水層巖性為中細(xì)砂、細(xì)砂、粉細(xì)砂。由南向北逐漸變細(xì)，含水層厚度漸變薄。涌水量一般在100～500 m3/d之間，單位涌水量在0.1～1.3 L/m·s之間。

2.4地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件

南部山前傾斜洪積礫質(zhì)平原的地下水在水平方向上接收山區(qū)地下水的側(cè)向補(bǔ)給，在垂向主要接收河道水滲漏、渠系水入滲及前山帶暴雨形成的洪水滲漏，由于地下水水位埋藏深，稀少的大氣降水對地下水的補(bǔ)給作用不大。山區(qū)地下水的側(cè)向補(bǔ)給、河道水、洪水滲漏是平原區(qū)地下水的重要補(bǔ)給源。洪積礫質(zhì)平原地層顆粒粗大、孔隙大，且地形坡度較大，地下水徑流強(qiáng)烈，是地下水的補(bǔ)給徑流區(qū)。

沖洪積、沖積細(xì)土平原的地下水一方面接受山前傾斜洪積礫質(zhì)平原地下水的側(cè)向補(bǔ)給，另一方面灌區(qū)內(nèi)渠道水、水庫水、田灌水的滲漏補(bǔ)給也是該地帶地下水主要的補(bǔ)給源。山前傾斜洪積礫質(zhì)平原地下水的側(cè)向補(bǔ)給是細(xì)土平原區(qū)中深部承壓水的最主要補(bǔ)給源，灌區(qū)內(nèi)渠道水、水庫水、田間灌溉水的滲漏主要補(bǔ)給淺部潛水。下伏承壓水對上覆潛水進(jìn)行頂托越流補(bǔ)給。

佐頓愛力生沙漠的下伏地層與上游四棵樹河、古爾圖河沖積細(xì)土平原和下游沖湖積細(xì)土平原在沉積巖性、巖相上基本無大的差別，是地下水的徑流區(qū)。

沖湖積細(xì)土平原是烏蘇市平原的下游區(qū)，地下水主要接受佐頓愛力生沙漠(南面)、奎屯河沖積細(xì)土平原(東面)的側(cè)向徑流補(bǔ)給，由于潛水位埋藏淺，潛水的蒸發(fā)蒸騰作用強(qiáng)烈，且地形較為平坦低洼，地下水徑流滯緩，是地下水的排泄區(qū)。奎屯河的下游河道吉爾尕郎河排泄沖湖積細(xì)土平原的地下水。詳見圖2。

圖2　烏蘇市平原區(qū)潛水等水位線圖

綜上所述，烏蘇市平原的地下水主要來自南山山區(qū)地下水的側(cè)向補(bǔ)給、山前傾斜洪積礫質(zhì)平原上的河道水及洪水滲漏、渠系水入滲補(bǔ)給，稀少的大氣降水對地下水的補(bǔ)給作用不大；灌區(qū)內(nèi)渠道水、水庫水、田間灌溉水的滲漏主要補(bǔ)給潛水。地下水的總體流向在吉河以南地區(qū)為由南向北，在吉河地帶為自東向西。地下水排泄主要為潛水蒸發(fā)蒸騰與人工開采。

3結(jié)語

(1)單一結(jié)構(gòu)的潛水含水層其中水量極豐富的潛水含水層潛水位埋深一般大于20 m，滲透系數(shù)一般大于25 m/d，單井涌水量為5 060 m3/d，水量豐富的潛水含水層水位埋深2.8 m，滲透系數(shù)0.5 m/d，單井涌水量為1 224 m3/d。

(2)多層結(jié)構(gòu)的含水層其中潛水水量豐富、承壓水水量豐富的多層結(jié)構(gòu)涌水量1 150 m3/d，滲透系數(shù)3.8 m/d，單位涌水量1.52 L/(m·s)；潛水水量中等、承壓水水量豐富的含水層涌水量115 m3/d，單位涌水量0.14 L/m·s；潛水水量中等、承壓水水量中等的含水層分涌水量為110～680 m3/d，單位涌水量0.1～0.2 L/m·s之間。含水層富水性由南向北沿奎屯河河道方向漸變?nèi)?，但在奎屯河河道兩?cè)地區(qū)，則一般富水性稍強(qiáng)。

(3)本項(xiàng)目南部山地是地下水的主要形成區(qū)，烏蘇市平原的地下水資源主要來自南山山區(qū)。南部山前沖洪積礫質(zhì)平原是地下水的主要補(bǔ)給徑流區(qū)，腹部的沖積、沖湖積平原則是地下水的徑流排泄區(qū)和排泄區(qū)。

參考文獻(xiàn)

[1]塔城地區(qū)地方志編纂委員會. 塔城地區(qū)志[M]. 烏魯木齊：新疆人民出版社.1997.

[2]程同福，等.新疆烏蘇市地下水資源評價報告.2011.

[中圖分類號]P641.6

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)02-0176-03

[作者簡介]葛國際(1980-)，男，安徽淮北人，助理工程師，主要從事水文勘測、預(yù)報及工程水文計算等技術(shù)工作。

[收稿日期]2015-11-16