奎屯市三水廠遷建水源地水文地質(zhì)特征分析

駱云才

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

奎屯市三水廠遷建水源地水文地質(zhì)特征分析

駱云才

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

隨著奎屯市社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市供水規(guī)模已不能滿足城市工業(yè)發(fā)展及居民生活用水需要。在研究區(qū)水文地質(zhì)詳查的基礎(chǔ)上，通過水文地質(zhì)鉆探、抽水試驗(yàn)、樣品分析等手段，查明了含水層的結(jié)構(gòu)及富水性特征、埋深以及流量地下水補(bǔ)徑排情況及水化學(xué)特征，為今后地下水資源的開發(fā)利用提供可靠依據(jù)。

地下水資源；賦存條件；含水層特征；和什托洛蓋煤田

奎屯市是新疆天山北麓經(jīng)濟(jì)帶西端金三角地區(qū)的重點(diǎn)城鎮(zhèn)，近年來依托地域交通優(yōu)勢，發(fā)展成為以輕工業(yè)及農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的綜合商貿(mào)城市。由于城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，特別是東部經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的大規(guī)模建設(shè)，城市供水規(guī)模不能滿足城市工業(yè)發(fā)展及居民生活用水需要，目前城市最高用水量已達(dá)5.5萬 m3/d，即缺水3.0萬 m3/d。因此，為了解決奎屯市區(qū)快速發(fā)展對水資源的需求，在參考相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上[1-5]，選取奎屯市地下水系統(tǒng)為研究對象，對研究區(qū)內(nèi)地下水的賦存條件、含水層結(jié)構(gòu)、補(bǔ)徑排條件以及水化學(xué)特征進(jìn)行了研究，為奎屯市水源地建設(shè)的初步設(shè)計(jì)和取水論證提供水文地質(zhì)依據(jù)。

1 地下水賦存條件

接受獨(dú)南—窩瓦特洼地側(cè)向徑流、西部奎屯河道入滲及渠系入滲等補(bǔ)給作用，在研究區(qū)第四系松散堆積層中普遍賦存第四系孔隙水，第三系及Q1構(gòu)成相對隔水底板。第四系地下水富水性變化主要受第四紀(jì)地層的堆積厚度及滲透性能的制約。

由于獨(dú)山子背斜隆起及F1斷裂抬升作用，第三系泥巖阻斷了獨(dú)南洼地地下水對研究區(qū)的補(bǔ)給，獨(dú)南洼地地下水只能通過奎屯河谷及烏蘭布拉克溝谷通道進(jìn)入詳查區(qū)西南側(cè)。而東部的哈拉安德雖然底部有第三系泥巖隆起，但上部仍沉積巨厚的第四系粗粒層，F(xiàn)1斷裂的抬升僅造成跌水，并不影響對研究區(qū)地下水的補(bǔ)給。

奎屯河沖洪積平原第四系砂礫石層堆積厚度巨大，且?guī)r性單一，是良好的儲水構(gòu)造。根據(jù)物探資料沖洪積扇中上部堆積厚度均大于800 m，東干渠以北進(jìn)入沖洪積扇前緣地帶，第四系堆積厚度為400～600 m，且砂礫石層中出現(xiàn)含礫砂土夾層，砂礫石粒徑變細(xì)、厚度變薄。

由于Q1膠結(jié)成巖程度較高，泥質(zhì)含量較大，滲透性較上部的Q2-3小一到二個(gè)數(shù)量級，富水性極差，因此詳查區(qū)主要供水含水層為Q2-3。根據(jù)物探資料，供水目標(biāo)層(Q2-3)在烏奎鐵路以南飽水帶厚度大于100 m，奎屯兵站附近更是大于500 m。

地下水位埋深呈現(xiàn)出南深北淺的山前沖洪積平原地下水埋深的基本規(guī)律。在詳查區(qū)南部山前帶為150～250 m，312國道以南為80～150 m，奎屯城區(qū)以南至烏奎鐵路一帶為50～80 m；向北地下水埋深逐漸變淺，奎屯城區(qū)至東葦湖一帶為20～40 m，研究區(qū)北界最小埋深為7 m。從山前平原到一水廠北—部隊(duì)農(nóng)場，含水層結(jié)構(gòu)由單一的潛水層轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬咏Y(jié)構(gòu)的潛水—承壓水含水層。承壓水界線向北至東葦湖進(jìn)入自流區(qū)。

2 含水層結(jié)構(gòu)及富水性

2.1 北疆鐵路以南的單一結(jié)構(gòu)潛水區(qū)

烏伊公路以南深埋帶潛水區(qū)，含水層最大厚度約100～500 m，平均厚度為200 m，地下水埋深東部大于80 m，西部大于150 m。含水層巖性為粗大的卵礫石、砂礫石，水量豐富。單位涌水量1 000～2 000 m3/d·m，導(dǎo)水系數(shù)9 000～13 000 m2/d，給水度0.15～0.20，該帶徑流條件很好，水循環(huán)交替強(qiáng)烈，水質(zhì)較好，為HCO3-Ca型水，礦化度小于0.2 g/L。

烏伊公路至北疆鐵路一帶為中—淺埋區(qū)潛水，含水層厚度80～100 m，地下水埋深東部50～80 m，西部80～150 m。含水層為松散漂卵礫石，具有上粗下細(xì)的特點(diǎn)，含水層厚度80～100 m，單位涌水量大于1 000 m3/d·m，水質(zhì)較好，一般為HCO3-Ca或HCO3·SO4-Ca型水，礦化度0.2～0.5 g/L。

2.2 奎屯市區(qū) 部隊(duì)農(nóng)場一帶的潛水—承壓水(混合水)區(qū)

上部潛水含水層埋藏深度小于50 m，總厚度一般不超過20 m，城區(qū)以南含水層巖性以砂礫石為主，夾粗砂、亞砂土透鏡體，水循環(huán)交替強(qiáng)烈，水質(zhì)較好，礦化度小于0.5 g/L，屬SO4·HCO3-Ca或SO4-Ca型水。

下部承壓水含水巖組頂板埋藏深度50～70 m，含水巖組具有多層結(jié)構(gòu)，250 m以內(nèi)一般為兩個(gè)含水巖組。巖性南部較粗，多為砂礫石、含礫砂，向北逐漸過渡為含礫砂和中粗砂層，單層厚度一般30～40 m，總厚度小于70 m。此段一般混合開采，相應(yīng)含水層單位涌水量為500～1 000 m3/d·m，水質(zhì)變化不大，多為SO4·HCO3-Ca型水，礦化度小于0.5 g/L。

2.3 東、西葦湖一帶的北部自流水區(qū)

上部潛水含水層巖性變細(xì)，以含礫砂，中粗砂為主，夾多層亞砂土、細(xì)砂透鏡體，厚度小于50 m，富水性明顯減弱，單位涌水量小于500 m3/d·m，水質(zhì)相對變差，均為SO4·Cl-Ca(Na)型水，礦化度0.5～1.0 g/L。

一般在50～70 m以下即分布有自流水。1966年勘探時(shí)，葦湖及開干齊10 m深即可見到自流水，在沙棗泉一帶20 m深見到自流水，現(xiàn)已不自流。此帶含水段一般有3～4個(gè)層段，夾有3～5 m厚的亞粘土層，含水層巖性為砂礫石，含水層總厚度25～30 m。承壓水界線以北1.5 km地帶的單位涌水量一般小于1 000 m3/d·m。

3 地下水補(bǔ)徑排條件

3.1 地下水補(bǔ)給

奎屯河是準(zhǔn)噶爾盆地南緣較大的河流之一。在獨(dú)南洼地，奎屯河新老龍口間除去獨(dú)山子一水源用水，有約近7 000萬 m3/a的河水滲漏補(bǔ)給洼地地下水，加上暴雨洪流入滲及烏蘭布拉克溝的入滲，地下水由獨(dú)南—窩瓦特洼地北部斷裂跌水帶經(jīng)獨(dú)山子山以東的烏蘭布拉克溝所在通道和哈拉安德山以側(cè)向徑流形式補(bǔ)給山前沖洪積平原區(qū)。

奎屯天然河道排泄的剩余水量在老龍口以下，適逢厚度巨大、透水性良好的砂礫石地層，因而地表水大量入滲補(bǔ)給東岸的地下水，亦成為詳查區(qū)地下水的主要補(bǔ)給源?？秃釉?987年7月發(fā)生特大洪峰，沖毀引水渠道，造成約300 d無法引水；1988年又因水利工程故障，使渠道引水量大減，河水大量入滲補(bǔ)給地下水，致使市區(qū)各機(jī)井水位普遍升高；中西部水位普遍上升2～3 m，個(gè)別井(阿勒泰石油公司奎屯加油站)水位上升達(dá)10 m，說明奎屯河水對地下水的補(bǔ)給作用是明顯的。

平原區(qū)地表水在引水和灌溉過程中，對地下水也有一定的補(bǔ)給作用，是細(xì)土平原區(qū)地下水的補(bǔ)給源之一。但是，本區(qū)地表引水量較小且引水渠道大部分已襯砌，渠道水利用系數(shù)較高，相對滲漏量較小。

3.2 地下水徑流

由南西部的奎屯河入滲補(bǔ)給、中南部的烏蘭布拉克溝通道側(cè)向徑流流入及南東部的哈拉安德側(cè)向徑流流入，形成研究區(qū)南部三條徑流主流線；地下水在312國道匯流后平面上轉(zhuǎn)向北部匯流于地勢低洼的東西葦湖帶，垂向上進(jìn)行分流，上部潛水滲透性變差，溢出成泉或蒸發(fā)，中下部轉(zhuǎn)向淺層承壓和深部承壓水承接南部潛水水平徑流，但同時(shí)在詳查區(qū)北界附近向上部潛水越流排泄。

南部戈壁礫石帶含水層厚度大，粒徑也大，滲透性強(qiáng)，是地下水徑流的良好場所。隨地勢降低，地層顆粒逐漸變細(xì)，其透水性逐漸減弱，地下水運(yùn)動相對滯緩?？秃痈浇?，潛水流向?yàn)?0°方向，水力坡度在0.58‰～0.64‰，西南部水力坡度小于東南部，表明獨(dú)南洼地徑流條件好于窩瓦特洼地。

312國道—奎屯城區(qū)一帶潛水含水層厚度大，透水性良好，因而徑流暢通，水力坡度較小，一般為0.35‰～0.58‰。

承壓區(qū)附近潛水含水層厚度漸小，滲透系數(shù)變差，因而徑流相對滯緩，水力坡度較大，一般在0.61‰～0.91‰左右，是區(qū)內(nèi)水力坡度最大的地帶。

3.3 地下水排泄

研究區(qū)內(nèi)地下水排泄方式有：北部邊界側(cè)向徑流排泄、人工開采兩種主要方式。

1989年農(nóng)七師所轄范圍內(nèi)泉水溢出量為0.18億 m3/a；大泉溝和黃泉溝泉水溢出量為0.150 4億 m3/a。本次工作路線調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，東、西葦湖及開干齊一帶泉水均已干枯，原有的泉水出露點(diǎn)都不存在了。自流區(qū)內(nèi)的自流井都不再自流?？褪斜辈吭?jīng)是地下水淺埋區(qū)，存在大片的鹽堿地，潛水蒸發(fā)量曾經(jīng)是地下水排泄的主要方式之一，但隨著地下水埋深的增大，潛水蒸發(fā)量亦不存在了。

研究區(qū)北部邊界，混合水以側(cè)向徑流形式向北運(yùn)移排泄。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和城市規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，地下水開采量也逐漸增加。人工開采在區(qū)內(nèi)各處均有分布，南部的生活用水及工業(yè)用水主要集中在312國道路附近，農(nóng)業(yè)灌溉則主要分散在北部131團(tuán)及市郊附近區(qū)域。

4 地下水水化學(xué)特征

受地下水補(bǔ)徑排條件控制及影響，潛水化學(xué)類型呈現(xiàn)明顯的南北向分帶規(guī)律；從補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)，水化學(xué)類型從HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca、SO4·HCO3-Ca變化為SO4·Cl-Ca(Na)型。隨著距補(bǔ)給區(qū)距離的增加，潛水中HCO3的含量逐漸減少，SO42-、Cl-含量逐漸增加。

沿奎屯河及單一潛水區(qū)，是地下水的補(bǔ)給區(qū)和徑流區(qū)，潛水埋深大，水交替迅速，潛水的水化學(xué)類型基本保持與地表水基本一致。奎屯市及其以北地區(qū)，逐漸遠(yuǎn)離補(bǔ)給源，溶濾作用的結(jié)果使SO4含量增加，水化學(xué)類型由HCO3-Ca型變?yōu)镠CO3·SO4-Ca型；至潛水淺埋帶，由于蒸發(fā)濃縮作用使水中鹽分富集，重碳酸根已分解，SO42-和Cl-含量則大量升高，使?jié)撍纬蒘O4·Cl-Ca型水。

北部細(xì)土平原多層結(jié)構(gòu)的潛水—承壓水混合含水層，埋深相對較小，上部有穩(wěn)定隔水層頂板覆蓋，且承壓水位高于潛水位，不存在潛水對承壓水的水質(zhì)影響，徑流條件較好，因而其化學(xué)類型較上游潛水略差,水化學(xué)類型為SO4·Cl-Ca(Na)型，一般都小于0.5 g/L左右，東北角小范圍區(qū)則增加為0.5～1.0 g/L。

5 結(jié)語

奎屯市是新疆天山北麓經(jīng)濟(jì)帶西端金三角地區(qū)的重點(diǎn)城鎮(zhèn)，近年來依托地域交通優(yōu)勢，發(fā)展成為以輕工業(yè)及農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的綜合商貿(mào)城市。本文在對研究區(qū)水文地質(zhì)詳查的基礎(chǔ)上，通過水文地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)調(diào)查等手段對奎屯市水源地的水文地質(zhì)條件及特征進(jìn)行了詳細(xì)評價(jià)，進(jìn)而為奎屯市水源地建設(shè)的初步設(shè)計(jì)和取水論證提供水文地質(zhì)依據(jù)。

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2016-08-14

駱云才(1981-)，男，甘肅張掖人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)勘察工作。

P641.2

B

1004-1184(2017)01-0122-02