三塘湖煤田區(qū)域地下水特征與開(kāi)發(fā)利用保護(hù)分析

師德?lián)P，韓芳芳，楊承達(dá)，陳 聰

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

1 概述

區(qū)域上研究區(qū)位于三塘湖盆地的西北，北部以大哈甫提克山、呼洪得雷山為界，南部以白依山山前洪積平原中下部為界，東部以雙雁山為界，西部大致以庫(kù)木蘇以西為界，東西長(zhǎng)88km，南北寬19km，作為本次研究區(qū)。經(jīng)有關(guān)資料研究分析，區(qū)域內(nèi)無(wú)地表水，主要開(kāi)發(fā)利用地下水作為供水水源。為保障能源基地開(kāi)發(fā)與地下水資源可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，分析區(qū)域地下水特征，為其后期開(kāi)發(fā)利用提供水文地質(zhì)依據(jù)，同時(shí)對(duì)地下水的保護(hù)提供參考建議尤為重要。

2 自然地理概況

研究區(qū)屬大陸性中溫帶干旱氣候，其北部為大哈甫提克山、呼洪得雷山,南部為白依山。總體地勢(shì)北部高于南部、西部高于東部，北部大哈甫提克山、呼洪得雷山山區(qū)海拔最高達(dá)2374m；南部白依山，海拔800～2372m，研究區(qū)內(nèi)海拔460～1700m，地形較平坦開(kāi)闊，地形坡降約為40‰～90‰。在研究區(qū)內(nèi)無(wú)常年性地表水流，僅有零星分布的泉點(diǎn)，以及在融雪季節(jié)和夏季暴雨過(guò)后在溝谷中可形成暫時(shí)性的地表水流，主要分布于山前，地層顆粒粗，流程短，很快入滲至地下。根據(jù)成因類型及形態(tài)特征，地貌類型劃分為構(gòu)造侵蝕中山區(qū)及波狀平原、礫質(zhì)平原、細(xì)土平原等。

3 地質(zhì)背景及構(gòu)造概況

3.1 地質(zhì)背景

研究區(qū)內(nèi)出露地層主要為下石炭統(tǒng)（C1）位于研究區(qū)北部邊界青石峽一帶，為一套淺海相暗色細(xì)碎屑巖—火山碎屑巖—中基、中酸性火山巖沉積，主要以凝灰?guī)r組成，與下伏黑山頭組呈不整合接觸；新近系（N）主要出露于研究區(qū)中芒硝礦—白泥地東井以南一帶，呈東西向條帶狀出露；第四系（Q）在研究區(qū)廣泛出露，為第四系上更新統(tǒng)洪積層（Q3pl）和全新統(tǒng)沖洪積層（Q4pl）及全新統(tǒng)化學(xué)沉積（Q4ch），巖性主要由砂礫石、中粗砂、細(xì)砂等組成。

3.2 構(gòu)造概況

依據(jù)板塊構(gòu)造單元?jiǎng)澐?，研究區(qū)位于區(qū)域一級(jí)構(gòu)造單元屬哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊，二級(jí)構(gòu)造單元屬準(zhǔn)噶爾微板塊。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，有構(gòu)造控水作用的斷裂主要有：漢水泉—老爺廟隱伏斷裂向北傾斜，受斷層南盤(pán)基底抬升，斷層兩側(cè)新近系、第四系厚度及地下水富水性有明顯的差異；三塘湖盆地中央隱伏大斷裂向東延伸至國(guó)界，傾向北東，傾角較大，局部裸露，大部分隱伏，該斷層北側(cè)基底抬升，阻擋了源于南部山區(qū)的地下水，從而斷層北側(cè)富水性差于斷層南側(cè)富水性，構(gòu)造控水作用明顯；三塘湖南斷裂為切割石炭系、第四系的高角度逆斷層，由于斷層北盤(pán)石炭系抬升，潛水位壅高，出露成泉，并在淺埋區(qū)地表形成大面積的草灘；下柳樹(shù)泉斷裂是傾向北的正斷層；巴里坤盆地隱伏斷裂形成時(shí)代為上新世晚期，被第四系覆蓋，推測(cè)為高角度壓扭性斷裂，對(duì)地下水分布起控制作用。

4 研究區(qū)水文地質(zhì)條件

區(qū)域內(nèi)賦存基巖裂隙水、孔隙潛水、碎屑巖類孔隙裂隙承壓水及多層結(jié)構(gòu)的松散巖類孔隙潛水—碎屑巖類孔隙裂隙承壓水。

4.1 基巖裂隙水

分布于白依山區(qū)以及巴里坤煤礦南部和西北山區(qū)、北部山區(qū)的大哈甫提克山、呼洪得雷山和蘇海圖山。大部分基巖裂隙含水層被斷層切割出露，沿山前斷裂帶地下水以泉的形式溢出，形成山區(qū)地下水主要的賦存場(chǎng)所、導(dǎo)水通道。地下水含水層巖性為礫巖、砂巖、粉砂巖、灰綠色鈣質(zhì)砂巖、黑云母花崗巖、斜長(zhǎng)花崗巖、鉀質(zhì)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖等。單泉流量3.4～0.014L/s，富水性豐富—弱，礦化度0.3～12.03g/L。

4.2 松散巖類孔隙潛水

分布于巴里坤煤礦以西、以東一帶的洪積礫質(zhì)平原。由第四系上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)的洪積物組成，由南向北第四系厚度逐漸減小，第四系松散堆積物巖性以卵礫石、砂礫石為主，結(jié)構(gòu)松散，區(qū)域上沒(méi)有連續(xù)穩(wěn)定的隔水層，水位埋深為1～25m，含水層厚度10.1～30m，換算涌水量小于10m3/d，礦化度小于1g/L，富水性可劃分弱。

4.3 新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

在紅砂山—雙雁山、白依山山前一帶大面積分布，含水層以砂礫巖、礫巖為主，結(jié)構(gòu)越松散，透水性越好，隔水層巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖。新近系厚度一般20～200m，換算涌水量從小于10～75.67m3/d，滲透系數(shù)0.14～1.93m/d，礦化度0.7～2.1g/L，富水性弱。

4.4 多層結(jié)構(gòu)的松散巖類孔隙潛水—碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

分布在中蒙界山以南、漢水泉—老爺廟斷裂以北洪積平原，該地段上部為第四系松散巖類孔隙潛水，下部為新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水。

4.4.1 第四系松散巖類孔隙潛水

第四系厚度一般10～200m，含水層巖性為砂礫石、含礫中粗砂，含水層厚度10.1～119.53m，水位埋深8.6～54.39m。由北向南，含水介質(zhì)顆粒逐漸變細(xì)，含水層厚度變薄，地下水埋深變淺，其下伏碎屑巖類孔隙裂隙承壓水富水性差異較大。換算涌水量87.69～2427.94m3/d，滲透系數(shù)0.37～25.19m/d，礦化度1.71～2.197g/L，富水性豐富—弱。

4.4.2 新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

分布范圍與上覆的第四系松散巖類孔隙裂隙水完全一致。新近紀(jì)地層厚度變化較大，一般在50～200m，最大厚度可達(dá)250m以上，含水層巖性為砂礫巖、砂巖、礫巖、粗砂巖等，含水層厚度30.33～92.48m，隔水層，分布穩(wěn)定性和連續(xù)性較差，巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖。含水層結(jié)構(gòu)越松散，透水性越好，含水層厚度越大，富水性越強(qiáng)，從洪積平原上部至漢水泉洼地，富水性呈現(xiàn)由極弱到弱至中等的變化規(guī)律；從東向西，呈現(xiàn)由中等到弱的變化規(guī)律。承壓水頭高度在+0.2～+33.8m，換算涌水量從小于10～554.34m3/d，滲透系數(shù)1.15～3.08m/d，礦化度1.8～4.418g/L，富水性中等—弱。

5 地下水補(bǔ)、徑、排特征

區(qū)域上為相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，除東部邊界中段為補(bǔ)給邊界接受三塘湖北側(cè)向補(bǔ)給外，其它邊界均為零流量邊界。區(qū)域內(nèi)基巖裂隙發(fā)育，第四系松散堆積物巖性以卵礫石、砂礫石為主，結(jié)構(gòu)松散，透水能力強(qiáng)，為接受大氣降水提供了基礎(chǔ)條件,因此，區(qū)域上主要接受大氣降水和東部側(cè)向徑流補(bǔ)給。區(qū)域?yàn)樗闹芨咧虚g低的洼地，接受基巖山區(qū)地下水的補(bǔ)給后，地下水向中間最低洼處匯流，地下水徑流方向與地形坡度基本一致。由于白泥地東井—漢水泉—庫(kù)木蘇洼地在地形上為區(qū)域最低洼處，所以地下水向該區(qū)匯流，形成了地下水淺埋帶，因此，以蒸發(fā)蒸騰為主，局部以泉水溢出和自流井溢出為次的排泄方式。

6 地下水水化學(xué)特征

受地形地貌、地層巖性、氣象因素及地下水循環(huán)等因素影響，區(qū)域地下水中潛水、承壓水礦化度整體上從兩側(cè)山區(qū)地下水補(bǔ)給區(qū)向平原區(qū)地下水排泄區(qū)逐漸增高，呈現(xiàn)出明顯的水平分帶性規(guī)律。潛水區(qū)域地下水水化學(xué)類型水平分帶較為明顯，由山前的HCO3·SO4-Ca·Na、SO4-Na·Ca型向洼地中心過(guò)渡為SO4·Cl-Na·Ca型、Cl·SO4-Na·Ca型，礦化度由小于1g/L升高至3～5g/L。垂直分帶礦化度整體表現(xiàn)為：從上部潛水到下部承壓水，礦化度及各主要離子濃度呈增大趨勢(shì)。承壓水區(qū)域內(nèi)承壓水水化學(xué)類型呈現(xiàn)水平分帶規(guī)律，從南部至北部漢水泉洼地，水化學(xué)類型由SO4-Na、SO4·Cl-Na型向Cl·SO4-Na型過(guò)渡，礦化度由小于1g/L逐漸增大至5g/L左右，垂直分帶不明顯。

7 地下水資源保護(hù)措施

7.1 防止污染

加強(qiáng)研究區(qū)地下水資源保護(hù)，在煤炭資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，污水排放要嚴(yán)格執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)，提高污水轉(zhuǎn)化利用率，防止廢水排放對(duì)地下水產(chǎn)生污染。在充分論證資源量的基礎(chǔ)上，要加強(qiáng)防止水質(zhì)污染的研究工作，尤其要結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，從持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)角度進(jìn)行充分的科學(xué)論證。

7.2 礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)對(duì)含水層的破壞

研究區(qū)內(nèi)受后期煤礦等礦產(chǎn)的開(kāi)采，會(huì)造成礦區(qū)隔水層塌陷和強(qiáng)烈排水，往往導(dǎo)致部分上覆含水層被疏干，周邊泉水干涸，地表植被枯萎。礦產(chǎn)開(kāi)采應(yīng)對(duì)隔水層進(jìn)行保護(hù)，預(yù)防含水層的破壞。

7.3 加強(qiáng)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作

充分利用研究區(qū)域已經(jīng)建立的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，加強(qiáng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作。依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)控地下水開(kāi)采量，防止過(guò)量開(kāi)采造成地下水位持續(xù)下降、地下水環(huán)境改變、地下水污染等問(wèn)題的發(fā)生，以及由此而引發(fā)的對(duì)地表生態(tài)環(huán)境的影響和破壞。通過(guò)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)手段，提高對(duì)地下水資源開(kāi)發(fā)利用的合理性和可操控性。

8 結(jié)論與建議

三塘湖盆地屬于大陸性中溫帶干旱氣候區(qū)，嚴(yán)重缺少地表水資源。隨著能源化工基地的建設(shè)，區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的高速發(fā)展，需水量將急劇增加，水資源的開(kāi)發(fā)必須與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，礦業(yè)開(kāi)發(fā)要確保生態(tài)環(huán)境和水環(huán)境不受破壞，保障生態(tài)用水。地下水作為該地區(qū)能源開(kāi)發(fā)唯一的供水水源，地下水的開(kāi)采要與生態(tài)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，選定合理的開(kāi)采深度，要堅(jiān)持預(yù)防為主，保護(hù)優(yōu)先的原則，合理制訂地下水開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)方案，防止地下水污染，避免過(guò)量開(kāi)采地下水引發(fā)新的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。