從施工水文地質(zhì)勘查孔看烏魯木齊北部平原水質(zhì)及變化

王拓 李崇博 郝應(yīng)龍

摘? ?要：通過(guò)水文地質(zhì)鉆探，抽水試驗(yàn)、樣品分析等手段，結(jié)合前人資料，查明了烏魯木齊北部平原內(nèi)水文地質(zhì)巖性結(jié)構(gòu)、地下水分布狀態(tài)，不同富水地段含水層特征參數(shù)等，并對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示：評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)賦存豐富的第四系松散巖類孔隙水，由單一結(jié)構(gòu)潛水向雙層或多層結(jié)構(gòu)潛水、承壓水演變。評(píng)價(jià)區(qū)潛水和淺層承壓水質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ類或Ⅴ類，超標(biāo)項(xiàng)目主要為硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度，較深層承壓水質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ類。評(píng)價(jià)區(qū)淺層的潛水或承壓水水質(zhì)較差，較深層的承壓水可作為理想的飲用水源。

關(guān)鍵詞：烏魯木齊;水文地質(zhì)條件;地下水;水質(zhì)評(píng)價(jià)

近年來(lái)，國(guó)家的一帶一路戰(zhàn)略實(shí)施，烏魯木齊市城市發(fā)展加快，地下水開(kāi)發(fā)強(qiáng)度也不斷加劇，地下水位也逐年下降，水質(zhì)惡化。嚴(yán)峻的水資源短缺和污染狀況威脅著烏魯木齊市的用水安全。本文在充分收集已有烏魯木齊市水文地質(zhì)資料和烏魯木齊市近年來(lái)地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來(lái)的研究成果，通過(guò)在烏魯木齊河谷平原中下游施工的7眼水文地質(zhì)鉆孔，在對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)巖性結(jié)構(gòu)、地下水分布狀態(tài)，不同富水地段含水層特征參數(shù)，水化學(xué)特征等進(jìn)行了調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1? 評(píng)價(jià)區(qū)概況

評(píng)價(jià)區(qū)為烏魯木齊河谷平原中下游，南部邊界為烏魯木齊市沙依巴克區(qū)北站，東北邊界為米東區(qū)西工新村，西北邊界為新市區(qū)安寧渠鎮(zhèn)，面積約為230 km2，行政區(qū)劃隸屬于新疆烏魯木齊市。海拔570～800 m，有被近EW向低山丘陵和近NS向黃土斜梁殘丘分割而成的高低起伏的地貌。

烏魯木齊市地處歐亞大陸腹地，屬溫帶大陸性干旱氣候。具溫差大，寒暑變化劇烈，降水量少，且分布不均，蒸發(fā)強(qiáng)烈，干燥多風(fēng)等特點(diǎn)。涉及到評(píng)價(jià)區(qū)的水系主要有烏魯木齊河水系和水磨河水系。烏魯木齊河河水出山口后被渠道引走，河床斷流。目前烏魯木河向下游平原輸水的和平渠、青年渠也已多年斷流，水量均消耗于市區(qū)。水磨河是烏魯木齊河水系的一條泉水河，發(fā)源于博格達(dá)山西麓山前低山，由灰?guī)r、白云巖裂隙溢出的泉水匯流而成，多年平均徑流量0.36×108 m3。

評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)廣泛出露第四系，可劃分出上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。上更新統(tǒng)沖洪積層主要分布于烏魯木齊河兩側(cè)一、二級(jí)階地及各大溝谷形成的山前沖洪積扇上，由松散的沖洪積砂礫石、砂質(zhì)粘土組成。全新統(tǒng)沖洪積層分布于烏魯木齊河的一級(jí)階地及現(xiàn)代河床中，一級(jí)階地上為砂礫石層及含礫砂土層，礫石成分復(fù)雜，磨圓度中-較好，多呈次圓狀。第四系總厚度約600 m，不同地段厚度變化較大。總體上由南向北沉積物顆粒由大變小，厚度逐漸增大。評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)主要斷裂有：烏魯木齊河斷裂、石化-八鋼隱伏斷裂、碗窯溝斷裂，區(qū)域斷層以逆斷層為主。石化-八鋼隱伏斷裂，物質(zhì)組成為第四系松散堆積物，且第四系厚度變化大，長(zhǎng)35 km，NE向展布，穿越整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)。

2? 水文地質(zhì)條件

2.1? 含水層特征及分布

據(jù)鉆孔資料和前人研究成果確定評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)賦存豐富的第四系松散巖類孔隙水，由南向北第四系含水層顆粒由大變小，評(píng)價(jià)區(qū)南部含水層厚度為8～25 m，向北部逐漸變厚，可達(dá)600 m，含水層巖性卵礫石、砂礫石層夾細(xì)砂層，由單一結(jié)構(gòu)潛水向雙層或多層結(jié)構(gòu)潛水、承壓水演變，總體富水性為豐富、極豐富，地下水化學(xué)類型主要為SO4·CL-Na·Ca型，礦化度為0.5～3.5 g/L。

sk1孔位于石化-八鋼隱伏斷裂附近，地下水在該斷裂附近存在跌水現(xiàn)象，于地面下115.77 m處鉆探揭露到了斷層破碎帶，揭露了第四系松散巖類孔隙潛水含水層，潛水埋深為115.58 m，含水層巖性為砂礫石，含水層厚約0.19 m，富水性極弱，未進(jìn)行抽水試驗(yàn)，根據(jù)所采水樣得知地下水類型為SO4·CL-Na型，溶解性總固體0.899 g/L。

sk2-sk5布置在評(píng)價(jià)區(qū)北部，除sk2揭露了承壓水層外，sk3、sk4、sk5鉆孔揭露的均為潛水含水層，含水層巖性均為砂卵礫石。sk2孔潛水水位為40.98 m，含水層厚72.80 m，滲透系數(shù)3.31 m/d，單井涌水量為484.79 m3/d，水化學(xué)類型為SO4-Mg·Na型，溶解性總固體0.888 g/L;sk2孔揭露的承壓水水位40.93 m，含水層厚55.40 m，滲透系數(shù)26.16 m/d，單井涌水量為3 388.34 m3/d，水化學(xué)類型為HCO3·Cl-Ca·Mg·Na型，溶解性總固體0.267 g/L。sk3孔潛水水位110.87 m，揭露的含水層厚39.13 m，據(jù)非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)得知，單井涌水量為8 425.04 m3/d，滲透系數(shù)142.86 m/d，導(dǎo)水系數(shù)5 590.0 m2/d，水化學(xué)類型為SO4·CL-Ca型，溶解性總固體1.044 g/L。sk4孔潛水水位65.97 m，揭露的含水層厚84.03 m，單井涌水量3 531.84 m3/d，滲透系數(shù)106.62 m/d，水化學(xué)類型為SO4·CL-Ca·Na型，溶解性總固體1.353 g/L。sk5孔潛水水位100.33 m，揭露的含水層厚99.67 m，單井涌水量為3 399.60 m3/d，滲透系數(shù)41.39 m/d，水化學(xué)類型為SO4·HCO3-Ca·Na型，溶解性總固體1.045 g/L。

2.2? 地下水補(bǔ)徑排條件

烏魯木齊河谷平原地下水構(gòu)成了一個(gè)完整的補(bǔ)、徑、排系統(tǒng)，其補(bǔ)給來(lái)源主要接受南側(cè)烏魯木齊河及水磨溝上游地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給、水庫(kù)滲漏補(bǔ)給、渠系入滲補(bǔ)給、烏魯木齊河谷兩側(cè)大氣降水和基巖裂隙水的側(cè)向滲流補(bǔ)給、城市綠化用水的入滲補(bǔ)給等。地下水沿河谷向北徑流，穿過(guò)紅山構(gòu)造缺口，受基底起伏和鯉魚山翹起的影響，地下水分為兩股，進(jìn)入二宮和八家戶新老河道，以地下徑流泄入北部烏魯木齊山前傾斜平原。

2.3? 地下水化學(xué)特征

烏魯木齊河谷平原由南向北，含水層顆粒變細(xì)，徑流條件變差，地下水由徑流帶過(guò)渡至徑流緩滯帶和排泄帶，水化學(xué)類型變化復(fù)雜。sk1孔地下水類型為SO4·CL-Na型，sk2孔潛水含水層為SO4-Mg·Na型，承壓水含水層為HCO3·Cl-Ca·Mg·Na型，sk3孔為SO4·CL-Ca型，sk4孔為SO4·CL-Ca·Na型，sk5孔為SO4·HCO3-Ca·Na型。地下水化學(xué)成分復(fù)雜、化學(xué)類型多樣。其復(fù)雜多變的特征不單是由于多水匯流形成，還與巖性、補(bǔ)給、污灌與過(guò)量開(kāi)采密切相關(guān)。

2.4? 地下水動(dòng)態(tài)特征

評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地下水動(dòng)態(tài)類型為開(kāi)采型，水位變化受人工開(kāi)采的影響較大。尤其在評(píng)價(jià)區(qū)北部，農(nóng)業(yè)灌溉期到來(lái)時(shí)大量開(kāi)采地下水，上游側(cè)向補(bǔ)給、降水入滲、河渠入滲等補(bǔ)給不能平衡開(kāi)采量，地下水位下降，形成區(qū)域水位降落漏斗，灌溉期過(guò)后地下水位會(huì)緩慢回升。2006—2014年，地下水位下降9.6 m。因此，應(yīng)科學(xué)合理地開(kāi)采地下水資源，防止和避免地下水公害的發(fā)生。

3? 評(píng)價(jià)區(qū)地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)

本次調(diào)查在5個(gè)鉆孔中分別取水樣作了全分析測(cè)試，反映了最新的烏魯木齊河谷平原中下游的水質(zhì)狀況?，F(xiàn)依據(jù)化驗(yàn)分析分析的指標(biāo)對(duì)各鉆孔地下水質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，以及作為生活飲用水、一般工業(yè)鍋爐用水、灌溉用水進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1? 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)

依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)（表1）。

sk1孔水樣為Ⅳ類水，Ⅳ類指標(biāo)為鈉離子和硫酸鹽;sk2孔上層承壓水水樣為Ⅳ類水，Ⅳ類指標(biāo)為總硬度和硫酸鹽;sk2孔下層承壓水水樣為Ⅱ類水，水質(zhì)好;sk3孔上層承壓水水樣為Ⅴ類水，Ⅴ類指標(biāo)為總硬度，Ⅳ類指標(biāo)為硫酸鹽、溶解性總固體、硝酸鹽;sk4孔水樣為Ⅴ類水，Ⅴ類指標(biāo)為總硬度和硫酸鹽;sk5孔水樣為Ⅳ類水，Ⅳ類指標(biāo)為總硬度。

sk1、sk3、sk4、sk5孔的潛水和sk2上層承壓水水質(zhì)為Ⅳ類或Ⅴ類，而sk2孔下層承壓水水質(zhì)較好，說(shuō)明評(píng)價(jià)區(qū)淺層的潛水或承壓水水質(zhì)較差，較深層的承壓水可作為理想的飲用水源。

就取樣分析的指標(biāo)來(lái)看，超標(biāo)項(xiàng)目主要為硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度。隨著城市發(fā)展和對(duì)水資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，城區(qū)地下水質(zhì)劣變，使下游水質(zhì)受到影響變差。近年來(lái)水磨河沿岸的工礦企業(yè)排放污水，以及生活污水和城市垃圾廢液的下滲，這些人類活動(dòng)的影響是地下水質(zhì)量變差的重要原因。

3.2? 生活飲用水評(píng)價(jià)

依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類及以上地下水為適宜的飲用水，Ⅳ類地下水適當(dāng)處理后可作生活飲用水源，Ⅴ類地下水不宜作為生活飲用水源（表2）。

sk2孔下層承壓水適宜作為飲用水源，sk1、sk2上層承壓水、sk5孔地下水適當(dāng)處理后可作生活飲用水源，sk3、sk4孔地下水不宜作為生活飲用水源。

3.3? 一般鍋爐用水水質(zhì)評(píng)價(jià)

sk1孔地下水作為工業(yè)鍋爐用水，屬于鍋垢很少、具軟沉淀物、起泡的非腐蝕性水，可直接作為工業(yè)鍋爐用水使用。

sk2孔上層水作為工業(yè)鍋爐用水，屬于鍋垢較多、具硬沉淀物、起泡的腐蝕性水，需處理后方可作為工業(yè)鍋爐用水使用。下層水屬于鍋垢較少、具硬沉淀物、半起泡的半腐蝕性水，需處理后方可作為工業(yè)鍋爐用水使用。

sk3孔、sk4孔、sk5孔地下水作為工業(yè)鍋爐用水，屬于鍋垢很多、具硬沉淀物、起泡的半腐蝕性水，需處理后方可作為工業(yè)鍋爐用水使用。

3.4? 灌溉用水水質(zhì)評(píng)價(jià)

sk1孔地下水作為農(nóng)田灌溉用水，鹽度大于10，有堿度存在，存在鹽堿害。澆灌不當(dāng)時(shí)，土壤鹽堿化，主要作物生長(zhǎng)不好。

sk2孔上下層水和sk3孔、sk4孔、sk5孔地下水作為農(nóng)田灌溉用水時(shí)，鹽害起主導(dǎo)作用，水質(zhì)屬好水，長(zhǎng)期澆灌對(duì)主要作物生長(zhǎng)無(wú)不良影響，還能把鹽堿地澆成好地（表3）。

4? 結(jié)語(yǔ)

（1） 評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)賦存豐富的第四系松散巖類孔隙水，由南向北第四系含水層顆粒由大變小，評(píng)價(jià)區(qū)南部含水層厚度8～25 m，向北部逐漸變厚，可達(dá)600 m，含水層巖性卵礫石、砂礫石層夾細(xì)砂層，由單一結(jié)構(gòu)潛水向雙層或多層結(jié)構(gòu)潛水、承壓水演變，總體富水性為豐富、極豐富，除部分山前地帶外，單井涌水量一般1 000～7 000 m3/d·m，滲透系數(shù)3～13 m/d。

（2） 烏魯木齊河谷平原由南向北，含水層顆粒變細(xì)，徑流條件變差，地下水由徑流帶過(guò)渡至徑流緩滯帶和排泄帶，水化學(xué)類型復(fù)雜。地下水化學(xué)類型主要為SO4·CL-Na·Ca型，礦化度為0.5～3.5 g/L。

（3） 評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地下水動(dòng)態(tài)類型為開(kāi)采型，水位變化受人工開(kāi)采的影響較大。尤其在評(píng)價(jià)區(qū)北部，農(nóng)業(yè)灌溉期到來(lái)時(shí)大量開(kāi)采地下水，上游側(cè)向補(bǔ)給、降水入滲、河渠入滲等補(bǔ)給不能平衡開(kāi)采量，多年來(lái)地下水位呈下降趨勢(shì)，應(yīng)科學(xué)合理的開(kāi)采地下水資源，防止和避免地下水公害的發(fā)生。

（4） 評(píng)價(jià)區(qū)潛水和淺層承壓水質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ類或Ⅴ類，超標(biāo)項(xiàng)目主要為硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度，較深層承壓水質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ類。說(shuō)明評(píng)價(jià)區(qū)淺層的潛水或承壓水水質(zhì)較差，較深層的承壓水可作為理想的飲用水源。人類活動(dòng)的影響是地下水質(zhì)量變差的重要原因。作為一般鍋爐用水，評(píng)價(jià)區(qū)南部地下水可直接作為工業(yè)鍋爐用水使用，北部的潛水和承壓水均需處理后方可作為工業(yè)鍋爐用水使用。作為灌溉用水，評(píng)價(jià)區(qū)南部地下水存在鹽堿害，必須注意澆灌方法，使用得當(dāng)。北部地下水屬好水，長(zhǎng)期澆灌對(duì)主要作物生長(zhǎng)無(wú)不良影響，還能把鹽堿地澆成好地。

（5） 建議深層地下水的開(kāi)發(fā)利用只用于生活飲用，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水等應(yīng)采取措施禁止開(kāi)發(fā)利用。

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