沙灣安集海鎮(zhèn)水源地含水層結(jié)構(gòu)及富水性淺析

尚滋沅

(新疆塔城水文勘測局，新疆 塔城 834700)

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沙灣安集海鎮(zhèn)水源地含水層結(jié)構(gòu)及富水性淺析

尚滋沅

(新疆塔城水文勘測局，新疆 塔城 834700)

隨著沙灣縣安集海鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)社會的進(jìn)一步發(fā)展，為提高本項目區(qū)供水保證率，本次利用安集海鎮(zhèn)已有的水井和地質(zhì)勘察資料等工作成果，綜合研究安集海鎮(zhèn)水源地地下水含水層結(jié)構(gòu)及富水性，得到項目區(qū)含水層富水性分布。結(jié)果表明：南洼地第四系砂礫石層厚度400～600 m(中上更新統(tǒng)250～350 m，下更新統(tǒng)150～250 m)；巖性為砂礫石地層，滲透系數(shù)相對較大，機(jī)井抽水影響半徑多為200～400 m，地下水埋深大于60m，區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給條件好且具有較大的存儲空間，地下水埋深雖較大，但對本次飲水安全工程來說仍是建設(shè)水源地較好的地帶。

沙灣縣；含水層結(jié)構(gòu)；富水性

沙灣縣安集海鎮(zhèn)位于天山北坡伊連哈比爾尕山脈北麓，地處天山北坡經(jīng)濟(jì)帶中西段。鎮(zhèn)區(qū)東距沙灣縣城27 km，西連獨(dú)山子、奎屯，北與農(nóng)八師142團(tuán)等團(tuán)場為鄰。北疆鐵路、312國道和烏奎高速公路橫穿東西，安下省道縱貫?zāi)媳?，地理位置和交通條件十分優(yōu)越。

1 自然地理

1.1 地形地貌

論證分析區(qū)及其外圍地區(qū)的地貌根據(jù)其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、地表物質(zhì)組成等特征，自南向北可分為山區(qū)、山間盆地(洼地)地貌單元(本次地下水開采項目區(qū))、山前沖洪積傾斜平原等地貌單元(受水區(qū)安集海鎮(zhèn))。

1.1.1 山地地貌

(1)南部中高山區(qū)

南部山地系北天山隆起帶的伊林哈比爾尕山。中高山山地由古生界和新生界地層組成，海拔高程1 500～2 700 m。山勢陡峻，山谷剖面呈“V”字型，侵蝕切割深度400～600 m。

(2)哈拉安德一安集海中低山丘陵

安集海南洼地北側(cè)的哈拉安德隆起和安集海背斜隆起，由新生代碎屑巖組成。從地形特征和物質(zhì)成份等對比分析，隆起區(qū)內(nèi)的各級夷平面與其上的松散沉積物，應(yīng)為巴音溝河16～18級階地及其堆積物。哈拉安德隆起和安集海背斜海拔高程700～1 100 m，地形相對平緩，谷寬流短，植被稀疏，沖溝邊坡呈支離壟崗和臺地，為構(gòu)造侵蝕地形。

哈拉安德隆起由第四系松散物組成，其南北寬約6 km、東西長約15 km，隆起區(qū)發(fā)育三條大沖溝，切割深度50 m左右。安集海背斜主體由第三系碎屑巖組成，背斜軸延伸方向近東西向，背斜體南北寬約7 km，東西長約30 km，其中部為巴音溝河切割形成的近南北向的安集海河谷區(qū)，切割深度50～100 m。安集海背斜體東側(cè)二道灣至三道灣之間殘留有隆起的崗狀地形，其南北寬1～3 km、東西長約6 km，隆崗被現(xiàn)代水流切割成寬300～1 000 m呈近南北向分布的梁狀地形，切割深度20～35 m。

1.1.2 山間洼地地貌

(1)洼地沖洪積扇

巴音溝河流域南部中高山地與哈拉安德隆起和安集海背斜隆起之間為一北東東向展布的窩瓦特洼地—安集海南洼地，主要由巴音溝河及金溝河古老的沖洪積物和現(xiàn)代沖洪積物迭置而成。洼地內(nèi)河溝沖洪積扇地形特征明顯，巴音溝河與金溝河沖洪積扇兩扇扇緣清晰，總地勢南西高、北東低，地形坡度約2%～3%，海拔高程600～900 m，山間盆地中沖溝短淺，最大相對高差5～10 m，植被稀疏。

(2)河谷階地

受構(gòu)造運(yùn)動及其不均衡的影響，洼地內(nèi)的河流東遷明顯，流向主體為南西—北東向，并造成強(qiáng)烈的側(cè)向侵蝕，在東岸常形成陡壁，西岸發(fā)育階地。

1.2 氣象水文

1.2.1 氣象特征

沙灣縣安集海鎮(zhèn)地處歐亞大陸腹地，準(zhǔn)葛爾盆地東南緣，海洋濕氣流難以進(jìn)入，冬季常有較強(qiáng)冷空氣入侵，夏季常有干燥炎熱的天氣出現(xiàn)，屬典型的溫帶大陸性半荒漠干旱氣候。由于地形地貌的差異，南北部在氣溫、降水和風(fēng)向變化上都各不相同。區(qū)內(nèi)四季分明，夏季酷熱，冬季寒冷，春秋氣候變化較大，降水少蒸發(fā)量大，光照充足，熱量豐富，晝夜溫差大，光合效率高是本地區(qū)最主要的氣候特征。據(jù)區(qū)內(nèi)氣象站資料，其氣象要素特征見表1。

1.2.2 水文概況

項目區(qū)主要有巴音溝河，巴音溝河流域在沙灣縣境內(nèi)，行政區(qū)劃屬沙灣縣。巴音溝河發(fā)源于天山北坡伊連哈比爾尕山脈的哈爾阿特河33號冰川(海拔高程5 076 m)，從河源到安集海大橋，河長113 km，流域面積2 766 km2，其中山地面積1 807 km2，占流域總面積的65.3%，平原區(qū)面積959 km2，占流域總面積的34.7%。巴音溝河流域從喇嘛廟至安集海大橋設(shè)有喇嘛廟水文站、二道溝水文站、頭道溝水文站及黑山頭水文站，基本控制了巴音溝河流域不同地段地表水資源的變化量。巴音溝河自黑山頭以下流入安集海南洼地(即項目分析區(qū))，河水經(jīng)安集海河谷流入山前平原之后稱安集海河。

巴音溝河自黑山頭渠首以北至安集海河谷，長度約15 km，其河床為卵礫石沉積，滲漏能力極強(qiáng)，當(dāng)流量為8～23 m3/s時，滲漏比率為76%～66%，當(dāng)小于2 m3/s時，滲漏比率為100%。據(jù)《巴音溝河流域水資源利用規(guī)劃報告》，二道溝至黑山頭水文站22 km河段區(qū)間產(chǎn)流0.056×108m3/a。當(dāng)巴音溝河夏、秋季節(jié)向河道排放沖砂水多年平均為0.83×108m3/a時，安集海南洼地河水滲漏率取66%，除去對巴音溝河滲漏補(bǔ)給量外，其余水量通過安集海河谷進(jìn)入下游山前平原，最終流入安集海水庫。

2 地質(zhì)概況

項目區(qū)地處于天山褶皺系與準(zhǔn)噶爾坳陷區(qū)的交接部位，構(gòu)造較為復(fù)雜，表現(xiàn)為斷裂與褶皺的壓性結(jié)構(gòu)面有伊林哈比爾尕山前大斷裂、獨(dú)山子—安集海斷裂帶，走向都近東西，與之垂直的張性結(jié)構(gòu)面(張性斷裂帶)處形成現(xiàn)代水系，如巴音溝河、金溝河等。安集海背斜核部由第三系前山組、獨(dú)山子組、第四系西域組地層組成，中部軸向近東西，東西地面高程相差120 m，西高東低，背斜南翼平緩，北翼直立甚至倒轉(zhuǎn)，主要受近南北向區(qū)域壓應(yīng)力的作用。該背斜對安集海南洼地地下水具有阻檔作用。在項目區(qū)內(nèi)大面積出露，廣泛分布在山間洼地、山前沖洪積傾斜平原及溝谷地帶，不同時期不同成因類型的堆積均有出露，其巖性為砂卵石、砂礫石、亞砂土、粘土，由南向北巖性由粗變細(xì)，厚度變化較大。

表1 區(qū)內(nèi)氣象要素統(tǒng)計表

3 區(qū)域含水層結(jié)構(gòu)及富水性

3.1 含水層結(jié)構(gòu)

3.1.1 南洼地地層結(jié)構(gòu)的電性層特征

據(jù)《新疆獨(dú)山子第四水源地供水水文地質(zhì)勘探報告》，為查明南洼地含水層的結(jié)構(gòu)特征，共布設(shè)水文地質(zhì)物探剖面東西向19條、南北向20條。水文地質(zhì)物探解譯了勘探區(qū)三維地層結(jié)構(gòu)，為分析水文地質(zhì)條件和評價地下水資源提供了基礎(chǔ)資料。

根據(jù)水文地質(zhì)物探勘測資料解譯，水源地勘探區(qū)地層結(jié)構(gòu)按電性特征分為四層，各電性層的特征與分布敘述如下(表2)。

表2 南洼地地層結(jié)構(gòu)的電性層特征表

(1)第一電性層：電阻率為400～3 000 Ω·m，巖性為含漂礫的砂卵礫石層，厚度100～170 m，分布于窩瓦特—安集海洼地內(nèi)的大部分區(qū)域。該層沉積源主要來自于巴音溝河，主沉積區(qū)進(jìn)入窩瓦特洼地后，分二個方向延伸，一個是向北西方向延伸穿過哈拉安德過水通道，進(jìn)入山前傾斜平原；另一方向是自巴音溝河出山口向北東方向延伸至安集海河谷進(jìn)口附近尖滅。該層在窩瓦特洼地西側(cè)的區(qū)域缺失，而在安集海洼地東側(cè)又出現(xiàn)該層的主沉積區(qū)，其來源尚不清楚。

(2)第二電性層：電阻率為300～900 Ω·m，厚度為30～250 m，巖性為松散砂卵礫石層夾砂土層。該層沉積源來自于巴音溝河，主沉積區(qū)進(jìn)入窩瓦特洼地后，受西南側(cè)較高地形的阻擋和哈拉安德隆起的阻擋，分二個方向延伸沉積，一個方向是順哈拉安德隆起南側(cè)向西北延伸尖滅，另一個方向是沿窩瓦特—安集海盆地核部向東沉積延伸。該層在巴音溝河出口處最厚，向東逐漸變薄。該層電阻率較高、巖性顆粒粗、透水性好，是水源地取水的目的層。

(3)第三電性層：電阻率為30～250 Ω·m，厚度140～400 m，巖性為第四系西域組砂礫石和礫巖。該層沉積源主要來自于奎屯河方向，自西向東和向北延伸沉積，哈拉安德過水通道中大部分被這種巖性充填，從該層電阻率大小的分布情況分析，窩瓦特洼地西側(cè)及哈拉安德過水通道內(nèi)，該層電阻率很高，巖性多以西域組砂礫石為主，層厚較大，其頂板形態(tài)是西南最高、向北東傾斜。在安集海洼地區(qū)域和盆地南緣，該層電阻率都比較低，多以膠結(jié)礫巖為主；在安集海洼地東側(cè)區(qū)域，該層電阻率也較高，為90～120Ω·m，推斷巖性為西礫組砂礫石。

(4)第四電性層：電阻率小于10 Ω·m，巖性為第三系砂巖泥巖，屬相對隔水底板和隔水邊界。洼地內(nèi)該層頂板最高處在西南角，呈向北東傾斜狀；該頂板最低處位于哈拉安德過水通道上，其高程為180～220 m；洼地內(nèi)大部分區(qū)域該頂板高程在330～530 m之間。

3.1.2 南洼地斷陷盆地

物探結(jié)果顯示盆地南緣有斷層存在，斷裂面不止一個，呈疊瓦狀；盆地北緣也有斷層存在，呈疊瓦狀。在安集海河谷入口至哈拉安德過水通道一段，沿安集?！驳侣У哪蟼?cè)形成次一級的小斷陷深槽，該槽寬500～1 000 m，東邊較窄、西邊較寬，內(nèi)部充填有電阻率為110～200 Ω·m的粗顆粒物質(zhì)，透水性一般，其底板高程多在410～460 m。

3.2 含水層富水性

項目區(qū)含水巖組為第四系單一結(jié)構(gòu)孔隙潛水含水層；按鉆孔抽水試驗資料確定統(tǒng)一管徑(φ426 mm)的單位涌水量，劃分含水層的富水性。

3.2.1 極強(qiáng)富水區(qū)(單位涌水量大于2 000 m3/d·m)

極強(qiáng)富水區(qū)分布在南洼地中部巴音溝河西側(cè)的水源地勘探區(qū)，面積約5 km2，含水層巖性顆粒粗大、結(jié)構(gòu)單一，為中上更新統(tǒng)(Q2-3)卵礫石層。G10孔揭露含水層厚度56.95 m，地下水位埋深137.55 m；抽水降深0.13 m，涌水量202.87 m3/d，換算單位涌水量3 000 m3/d·m，滲透系數(shù)20.59 m/d。

3.2.2 強(qiáng)富水區(qū)(單位涌水量1 000～2 000 m3/d·m)

強(qiáng)富水區(qū)分布在南洼地中部巴音溝河與金溝河兩側(cè)的水源地勘探區(qū)及沙灣縣城以南143團(tuán)灌區(qū)，金河以西呈近東西向展布，金河以東由北東轉(zhuǎn)向正北，其寬度2～8 km、長度37 km，面積約180 km2，含水層巖性主要為中上更新統(tǒng)(Q2-3)砂卵礫石層。鉆孔揭露勘探區(qū)含水層厚度60～80 m，地下水位埋深80～140 m；抽水降深1.5～5 m，涌水量2 800～8 500 m3/d，單位涌水量1 200～2 000 m3/d·m，滲透系數(shù)16～39 m/d；地下水礦化度0.16～0.31 g/L。

3.2.3 富水區(qū)(單位涌水量500～1 000 m3/d·m)

富水區(qū)分布在窩瓦特洼地—哈拉安德“過水通道”和強(qiáng)富水區(qū)的外圍地區(qū)，在窩瓦特洼地為大面積分布，在強(qiáng)富水區(qū)的兩側(cè)呈條帶狀展布，寬度1～4 km，總面積約300 km2，含水層巖性主要為中上更新統(tǒng)(Q2-3)砂礫石層。鉆孔揭露窩瓦特洼地含水層厚度50～340 m，地下水位埋深80～200 m；抽水降深0.8～2.2 m，涌水量470～1 640 m3/d，單位涌水量610～760 m3/d·m，滲透系數(shù)0.5～17 m/d。

3.2.4 弱富水區(qū)(單位涌水量小于500 m3/d·m)

弱富水區(qū)分布在近基巖山體的周圍地區(qū)，呈條帶狀環(huán)繞山體展布，寬度0.2～2 km，總面積約150 km2，含水層巖性主要為中上更新統(tǒng)(Q2-3)砂礫石層。該區(qū)靠近基巖山體，加之基巖山體含水與導(dǎo)水性能差，使得含水層厚度較薄、補(bǔ)給條件較差，導(dǎo)致含水層富水性大為降低，單位涌水量小于500 m3/d·m。G3孔位于安集海河谷中，揭露含水層厚度26.45 m，地下水位埋深26.65 m，抽水降深4.9 m，涌水量262.66 m3/d，換算單位涌水量108m3/d·m，滲透系數(shù)2～3 m/d。

4 結(jié)語

(1)水源地地下水類型為第四系松散巖類孔隙水，屬極強(qiáng)富水區(qū)。據(jù)物探及鉆探資料，南洼地第四系砂礫石層厚度400～600 m(中上更新統(tǒng)250～350 m，下更新統(tǒng)150～250 m)；巖性為砂礫石地層，滲透系數(shù)相對較大，機(jī)井抽水影響半徑多為200～400 m，地下水埋深大于60 m，區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給條件好且具有較大的存儲空間，地下水埋深雖較大，但對本次飲水安全工程來說仍是建設(shè)水源地較好的地帶。

(2)水源地地下水在接受巴音溝河洼地的地下水徑流補(bǔ)給后，少部分地下水向北通過安集海大橋豁口，大部分地下水則以6～7‰的水力坡度向東徑流進(jìn)入金溝河洼地，至興奮一隊地下水徑流逐漸轉(zhuǎn)向北東，并以6‰～13‰的水力坡度徑流，最終通過獨(dú)山子—安集海斷裂以地下徑流進(jìn)入山前傾斜平原區(qū)。

[1]魏守忠，等.新疆宏昌水利規(guī)劃設(shè)計公司. 沙灣縣安集海鎮(zhèn)飲水安全工程水資源論證報告.2010.

[2]王龍江.八音溝河南洼地水文地質(zhì)條件簡析.地下水.2015.

[3]葛國際.沙灣安吉海水源地開發(fā)利用和保護(hù)現(xiàn)狀及存在問題分析.地下水.2016.

[4]葛國際.沙灣安吉海鎮(zhèn)地下水水質(zhì)簡析.地下水.2016.

[5]葛國際.沙雅縣水源地水文地質(zhì)條件簡析.地下水.2015.

2017-08-14

尚滋沅(1972-)，男，陜西西安人，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。

P641.6

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1004-1184(2017)03-0232-03