西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)地下鹵水水位動態(tài)變化特征分析

(青海中信國安鋰業(yè)發(fā)展有限公司，青海 格爾木 816099)

西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)位于青海省柴達(dá)木盆地中部，礦區(qū)內(nèi)地形平坦，海拔高度為2 681 m左右，面積約570 km2，行政區(qū)劃隸屬于青海省海西蒙古族藏族自治州大柴旦鎮(zhèn)管轄[1]。

西臺吉乃爾鹽湖為典型的內(nèi)陸干旱氣候，表現(xiàn)為干燥多風(fēng)、降雨稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈、晝夜溫差大的特征,年平均氣溫為4.47℃，最高溫度為38.5℃，年蒸發(fā)量為2 505.9 mm，降水量為17.8 mm。

1 研究區(qū)地形地貌特征

西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)總地勢為西南高，東北低。西部、北部為大面積構(gòu)造隆升區(qū)呈現(xiàn)丘陵地形，并發(fā)育有丘間凹地，構(gòu)成大面積風(fēng)蝕殘丘地形，海拔2 800～3 000 m，起伏高度小于200 m。南部為昆侖山山前傾斜平原。山前傾斜平原地勢北傾，地面坡降3‰左右，發(fā)育兩級沖洪積扇，沖洪積扇扇間地帶地勢較低，沖洪積扇扇前緣湖泊發(fā)育，沼澤、鹽殼廣泛分布，湖水面高程在2 681 m±。沖洪積扇上間歇性河流發(fā)育，平原上分布著活動及固定沙丘?？傆^礦區(qū)為一中間低洼、周邊隆起并向中心傾斜、半封閉的現(xiàn)代湖盆凹地。

2 地下鹵水賦存特征

西臺吉乃爾鹽湖地下鹵水主要賦存于40 m以淺的含水介質(zhì)中，含水層底板埋深大部大于10 m，湖盆中心埋深大于30 m，向礦區(qū)邊緣變淺。根據(jù)西臺吉乃爾鹽湖地下水的埋藏條件，可分為潛水含水層和承壓含水層兩種。

2.1 潛水含水層

該類地下水主要分布在12勘探線以西地帶，含水巖性主要為中粗砂、含石鹽粉細(xì)砂等，并夾有石鹽透鏡體，含水層厚度10～15 m，在礦區(qū)中部最大25.56 m，向邊緣逐漸變薄乃至尖滅。水位埋深一般1～2 m，最大3.13 m。含水層底板巖性為灰綠色砂質(zhì)粘土，局部為早期沉積的石鹽、石膏等化學(xué)沉積。

在現(xiàn)代湖泊影響地區(qū)分布有薄層潛水含水層，含水層巖性為全新統(tǒng)灰白色細(xì)粒石鹽，含水層厚度一般在0.2 m，最厚為0.40 m，面積約30.8 km2。

2.2 承壓含水層

分布于礦區(qū)的大部分地段，含水層巖性為含粉砂的石鹽、石鹽等。含水層厚度在10～15 m ，最大達(dá)31 m ，自南向北，含水層頂板埋深逐漸變薄以至尖滅，與潛水含水層直接接觸。隔水層巖性為砂質(zhì)粘土，隔水底板與潛水層隔水底板同層。承壓含水層水頭均低于地表，為淺藏承壓鹵水。

3 研究區(qū)觀測孔的布置

觀測孔以能控制全礦區(qū)，在區(qū)域上能較為完整的反映該區(qū)域地下水流場為布設(shè)原則，各觀測孔沿著地下水流向和垂直地下水流向布設(shè)，控制其邊界的側(cè)向徑流及開采區(qū)的地下鹵水水位變化情況，突出宏觀、兼顧微觀，盡可能做到周邊水與地下晶間鹵水、潛水與承壓水、固體礦與液體礦統(tǒng)一兼顧，獲得盡可能多的監(jiān)測資料。

堅持區(qū)域控制，重點(diǎn)突出，逐步完善。突出控制承壓鹵水，兼顧潛鹵水資源，以開采區(qū)為中心突出潛水“豐”字剖面控制，承壓水“十”字控制，再進(jìn)行均勻布置，以控制漏斗變化。突出變化地段，兼顧一般地段。監(jiān)測孔力求沿水化學(xué)可能發(fā)生變化最大方向布置，開采區(qū)及重點(diǎn)試驗(yàn)研究區(qū)加密觀測網(wǎng)點(diǎn)。

根據(jù)以上原則和技術(shù)依據(jù)，我們在西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)一共布設(shè)了53個地下鹵水位觀測孔(見圖1)。

圖1 西臺吉乃爾鹽湖觀測孔布置示意圖

4 地下鹵水位動態(tài)特征

4.1 地下鹵水的水動力條件變化

西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)地下鹵水分為晶間潛鹵水，孔隙潛鹵水和晶間承壓鹵水，三者之間具有一定的水力聯(lián)系。

孔隙潛鹵水主要分布在12勘探線以西的地帶，一般厚度10～15 m， 最厚達(dá)25.56 m，該層上部與湖水及晶間潛鹵水層直接連通。

晶間潛鹵水主要分布在湖水區(qū)西側(cè)，厚度在0. 03～0.46 m之間，因含礦層太薄而不具單獨(dú)開釆價值。

晶間承壓鹵水分布在6—32勘探線之間的廣大地帶，一般厚度15～25 m, 最大厚度31.25 m，因該層南部上覆4～5 m的隔水層而具有承壓性質(zhì)，向北隔水層厚度變薄，向西逐漸變薄至尖滅，故晶間承壓鹵水與孔隙潛鹵水呈巖相相變接觸而發(fā)生直接的水力聯(lián)系。

4.2 多年地下鹵水位動態(tài)特征分析

西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)的地下鹵水補(bǔ)給：臺吉乃爾河向南的支流西臺吉乃爾河是礦區(qū)地表、地下水的主要補(bǔ)給來源，它首先補(bǔ)給西部湖泊的湖水，再由西部湖泊注入西臺湖從而影響礦區(qū)地下鹵水動態(tài)。每年1月至2月份為冰凍期，河床結(jié)冰，河水?dāng)嗔?。進(jìn)入3月份后，氣溫升高，河冰解凍，河水源源不斷地流入礦區(qū)。河水流量較大的時期主要集中在每年3—4月冰雪融化期和6—10月雨季。根據(jù)本區(qū)域?qū)嶋H情況我們將補(bǔ)給水分為上游河水補(bǔ)給；集中的大氣降水補(bǔ)給；南側(cè)、東側(cè)地下水補(bǔ)給以及深部循環(huán)水等，以地表水補(bǔ)給為主導(dǎo)。礦區(qū)地下水排泄方式主要有湖水水面蒸發(fā)、鹽灘陸面蒸發(fā)、鹵水開采排泄，以人工開采方式為主。

采區(qū)內(nèi)水位的變化主要與采區(qū)外圍水的補(bǔ)給、開采量密切相關(guān)，多年地下鹵水位平均埋深隨時間的變化呈逐漸下降趨勢(見圖2)，隨著開采時間的延長和開采量的增加，西部地下鹵水有逐步向湖區(qū)補(bǔ)給的趨勢。地下鹵水高、低水位與地表水的漲落同步出現(xiàn)。

自2004年大規(guī)模開采晶間鹵水以來，西臺吉乃爾鹽湖采區(qū)的規(guī)?；_采形成了一定降深，于2009年漏斗中心最大降深曾達(dá)到7 m左右，但因2010年格爾木河特大洪水的影響又使礦區(qū)得到顯著恢復(fù),礦區(qū)周邊未受到開采影響的觀測孔水位年度變化穩(wěn)定，采區(qū)漏斗中心始終得到周邊補(bǔ)給，采區(qū)漏斗邊緣孔水位持續(xù)下降，一直補(bǔ)給被開采漏斗。西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)受補(bǔ)水的影響，地表湖水以較快的速度恢復(fù)漏斗，對中心漏斗形成了夷平和消蝕作用，因釆集鹵水形成的中心漏斗趨于下降和擴(kuò)大的漏斗變化過程。

圖2 礦區(qū)G8觀測孔地下鹵水多年動態(tài)變化曲線圖

圖3 礦區(qū)G23觀測孔2014年度水位動態(tài)變化曲線圖

4.3 礦區(qū)地下鹵水年動態(tài)特征

4.3.1 孔隙潛鹵水位特征

孔隙潛鹵水位變幅 0.110～0.515 m。水位動態(tài)曲線皆為平緩型，年變率在 0.83%～7.36%之間，屬穩(wěn)定型礦層，沿勘探線水位變幅由南向北遞減。高水位多出現(xiàn)在9-11月，低水位多出現(xiàn)在 1-5月見表1。

4.3.2 晶間承壓鹵水水位動態(tài)特征

從表2 可知，晶間承壓鹵首采區(qū)水位年變幅為 0.14～3.485 m， 水位動態(tài)曲線屬漸變型，水位年變率在 1.69%～26.44%之間，高水位期多在 2—3 月，低水位期多在 5—8 月見表1和圖3。

表1 孔隙潛鹵水水位動態(tài)變化特征表

表2 晶間承壓鹵水水位動態(tài)變化特征表

5 結(jié)語

(1)西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)地下鹵水開發(fā)利用程度很高，地下鹵水動態(tài)完全是受人為活動干擾的動態(tài)過程。

(2)水位降深曲線反映了采鹵強(qiáng)度與補(bǔ)給強(qiáng)度關(guān)系。當(dāng)補(bǔ)給強(qiáng)度較小，補(bǔ)給量小于采鹵量的時候(采鹵井內(nèi)水位持續(xù)下降)，采鹵渠道附近的水躍值就較大，反之，補(bǔ)給強(qiáng)度與采鹵強(qiáng)度相當(dāng)時(即水位相對穩(wěn)定時)，渠道附近水躍值就小。

(3)通過surfer軟件制作等水位線圖(見圖2)可以看出，采區(qū)降落漏斗以井采區(qū)域?yàn)橹行?，呈長扁橢圓狀；由于開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，開采區(qū)內(nèi)地下鹵水位平均埋深隨時間的變化呈逐漸下降趨勢，采鹵漏斗進(jìn)一步擴(kuò)大，漏斗中心水位逐步加深，礦區(qū)地下鹵水透水性較好，周邊的地下鹵水快速向降落漏斗中心補(bǔ)給，隨著采鹵的影響，有進(jìn)一步向西部氯化物型礦區(qū)擴(kuò)張演化的趨勢，西臺礦區(qū)受補(bǔ)水的影響，地表湖水以較快的速度恢復(fù)漏斗，對中心漏斗形成了夷平和消蝕作用。

(4)建議進(jìn)一步優(yōu)化西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)，采用先進(jìn)的自動監(jiān)測設(shè)備，建立地下鹵水自動監(jiān)測系統(tǒng)，通過長期動態(tài)監(jiān)測水位數(shù)據(jù)的大量積累和分析，指導(dǎo)合理設(shè)計采鹵工程、預(yù)測年度可采量，從而實(shí)現(xiàn)開采量與補(bǔ)給量的動態(tài)平衡，減少水躍值，提高回采率。

[1]青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)勘查大隊.青海省大柴旦鎮(zhèn)西臺吉乃爾鋰礦區(qū)礦區(qū)勘探報告[R].2002.9.

[2]化工部長沙設(shè)計研究院.西臺吉乃爾湖鋰礦區(qū)100萬噸硫酸鉀鎂肥可行性研究報告[R].2003.5.

[3]高東林，馬海州，張西營，等．西臺吉乃爾鹽湖地下鹵水的賦存特征[J]．鹽湖研究.2006.(02)：01-06．

[4]陳元軍．西臺吉乃爾鹽湖采鹵井技術(shù)方案[J]．化工礦物與加工.2015.(11)：49-51．

[5]于升松.察爾汗鹽湖首采區(qū)鉀鹵水動態(tài)及其預(yù)測[M].北京：科學(xué)出版社.1999.