新疆輪臺縣迪那河拉依蘇地區(qū)儲水構(gòu)造研究

馬 龍

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000）

0 引言

輪臺縣迪那河流域地域廣闊，地表水資源較豐富，水土光照資源豐富，是當(dāng)?shù)亻_發(fā)治理的重點(diǎn)區(qū)域，在當(dāng)?shù)貒窠?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中占有重要地位，但由于區(qū)內(nèi)地表水時(shí)空分配不平衡，洪枯懸殊，同時(shí)上游五一水庫建成還需2～3年時(shí)間，目前上游缺乏控制性樞紐工程進(jìn)行調(diào)蓄、泄洪。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，輪臺縣工業(yè)將上一個(gè)新臺階，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，然而用水矛盾日漸突出，水資源緊缺已成為制約當(dāng)?shù)毓I(yè)發(fā)展的重要因素。充分利用天然的地質(zhì)儲水構(gòu)造建設(shè)地下水庫，是目前解決工業(yè)園區(qū)用水緊缺的一個(gè)良好途徑。

本文對輪臺縣迪那河拉依蘇地區(qū)亞肯背斜儲水構(gòu)造進(jìn)行研究，通過物探EH4、遙感、鉆探、試驗(yàn)等方法綜合分析了研究區(qū)的水文地質(zhì)條件，探討了建設(shè)地下水庫的可行性，提出了經(jīng)濟(jì)合理的地下水開采方案，可以解決輪臺縣當(dāng)?shù)毓I(yè)園區(qū)生產(chǎn)開發(fā)用水需求。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

在大地構(gòu)造單元上，研究區(qū)位于塔里木盆地北部邊緣的庫車坳陷帶范圍內(nèi)東段，主要是由中生代地層組成的褶皺帶，從中新生代地層多次不整合接觸關(guān)系分析可知：在本區(qū)不止一次的構(gòu)造運(yùn)動，都表現(xiàn)以褶皺為主，形成一系列規(guī)模不等、軸向大致互相平行的褶皺，并伴隨有斷裂構(gòu)造。近場區(qū)主要有東秋里塔克背斜和牙肯背斜，以及相應(yīng)的東秋里塔克斷裂和牙哈斷裂（見圖1）。

圖1 近場區(qū)構(gòu)造圖

亞肯背斜位于工作區(qū)南部，區(qū)內(nèi)長28 km，向西延伸出場區(qū)外。軸部總體延伸方向?yàn)榻鼥|西向，略呈北突出的月牙形。背斜南北兩翼對稱，傾角5°～10°。亞肯背斜兩翼主要發(fā)育2 條傾向相反的正斷層，分別在背斜的南翼和北翼，其中北翼斷層傾角大于南翼斷層傾角。背斜兩翼由新生界第三系秋里塔克組（N2q）和第四系下更新統(tǒng)～中更新統(tǒng)（Q1-2）組成。背斜新生代以來多期活動，早中更新統(tǒng)活動強(qiáng)烈，但晚更新世以來表現(xiàn)為整體抬升運(yùn)動，核部斷裂活動性減弱。該背斜對來自北部山區(qū)的徑流起重要的控制作用，不但決定了山前平原地下水的補(bǔ)、徑、排條件，也極大地影響了山前平原地下水的化學(xué)成分。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件

2.1 地下水埋藏分布與含水巖組特征

山前沖洪積扇由于受到構(gòu)造擠壓運(yùn)動的影響，形成山前凹陷帶，在山前坳陷洼地接受了大量來自天山的碎屑物質(zhì)，巨厚的松散堆積層構(gòu)成出山口山前坳陷洼地沖洪積扇區(qū)，迪那河水出山口后大量滲漏轉(zhuǎn)化為地下水，由北向南形成徑流；迪那河沖洪積扇由出山口海拔1450 m 到洪積扇中部亞肯背斜處海拔1080 m，地形坡度較大，地形坡度一般在15‰左右。山間坳陷洼地沖洪積扇區(qū)第四系厚度一般大于300 m，其間賦存有豐富的地下水，地下水類型為單一結(jié)構(gòu)的潛水，該區(qū)分布面積甚廣，含水層巖性主要由上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖洪積砂卵礫石組成，厚度為100～250 m，由北向南逐漸增厚，砂卵礫石顆粒較粗，為強(qiáng)透水地層，水力坡度大，地下水位埋藏深度一般大于30 m，在亞肯背斜一帶埋深變淺。

亞肯背斜低山丘陵地帶由于受亞肯背斜影響，下部第三系基巖抬起使得地面隆起，第三系基巖頂板埋藏變淺，使得第四系含水層變薄，根據(jù)物探解譯及拉依蘇水源地探采井SJ5 資料，上部第四紀(jì)厚度在250 m左右，地層巖性以多層結(jié)構(gòu)為主，含水層以含礫粗砂、中砂、細(xì)砂為主，隔水層以粉土、粉質(zhì)粘土為主，地下水類型為潛水、微承壓水。下部為第三系相對隔水層，地層巖性為泥巖、砂巖，第三系埋深由東向西逐漸變淺，在研究區(qū)西側(cè)二八臺附近可見出露。由于第三系地層抬升形成的阻水作用，使得地下水位壅高，背斜北側(cè)邊緣地下水埋深一般在12～27.68 m，地下水徑流條件變緩，水力坡度由13.3‰下降至2‰，背斜軸部在2號溝與3號溝內(nèi)低洼處均有泉水溢出現(xiàn)象（見圖2）。

受亞肯背斜隆起影響，迪那河出山口至沖洪積平原第四系含水層巖性自北向南由粗變細(xì)，從卵礫石逐漸過渡為砂礫石、中粗砂、粉細(xì)砂、粉土互層，地下水埋藏深度在亞肯背斜隆起低山丘陵地帶埋深最淺，地下水徑流條件自北向南逐漸變緩。

圖2 牙肯背斜上下游地下水等水位線圖

2.2 地下水的補(bǔ)給、徑流與排泄

亞肯背斜北部坳陷洼地，地下水主要補(bǔ)給源來自于迪那河、二八臺河的出山口后河段地表水的沿途滲漏，其次是山前基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給與山前降雨入滲。

地下水得到補(bǔ)給后沿沖洪積扇由北東向西南徑流，大厚度的第四系松散堆積物為地下水賦存、運(yùn)移提供了良好的空間和通道。根據(jù)本次物探解譯（見圖3），迪那河出山口后坳陷洼地沖洪積扇內(nèi)第四系松散堆積物厚度一般大于300 m，地層巖性多為大顆粒砂卵礫石，滲透系數(shù)較大，徑流條件較好，水力坡度一般在13.3‰左右；到達(dá)亞肯背斜一帶，由于受到背斜的隆起抬高影響，地層被抬升擠壓，地層相對上游比較密實(shí)，地下水徑流受到阻擋，徑流速度變緩慢，地下水位被抬升；根據(jù)物探資料及溝內(nèi)鉆孔資料顯示，阻水的第三系地層分布在地面以下250 m左右，地層巖性為泥砂巖，其上為第四系砂礫石、中粗砂、粉細(xì)砂、粉土互層，相對密實(shí)的地層使得地下水徑流條件變緩，水力坡度一般在2.0‰左右，地下水在徑流經(jīng)過背斜時(shí)，徑流方向轉(zhuǎn)為由北向南方向，到達(dá)沖洪積平原一帶，由于受到地層巖性的變細(xì)及多層結(jié)構(gòu)的影響，地下水徑流速度變緩，繼續(xù)向南緩慢徑流。研究區(qū)地下水排泄方式主要為泉水溢出及人工機(jī)井開采（見圖4）。

圖3 物探視電阻率-地質(zhì)剖面圖

圖4 亞肯背斜南北向A-A水文地質(zhì)剖面圖

3 地下水庫可行性分析

干旱內(nèi)陸河流流程一般較短，河流經(jīng)出山口進(jìn)入山前戈壁礫石帶后，大量滲漏補(bǔ)給地下水。研究區(qū)山前戈壁礫石帶地層顆粒巨大，透水性好，含水層厚度為150～300 m，滲透系數(shù)一般為50～100 m/d，重力給水度為0.15～0.25，地下水補(bǔ)給、徑流條件好，據(jù)新疆各河流水資源評價(jià)報(bào)告資料，沖洪積扇地表水滲漏量占地下水補(bǔ)給量的60%～80%。迪那河出山口控制斷面多年平均徑流量3.37億m3，沖洪積扇段，河道長度15 km左右，迪那河水出山口后大量入滲轉(zhuǎn)化為地下水，由北向南形成徑流，成為該區(qū)常年穩(wěn)定的地下水補(bǔ)給來源。

迪那河出山口至亞肯背斜段山間坳陷洼地是干旱區(qū)內(nèi)陸河流普遍存在的地貌單元特征及儲水構(gòu)造，第四系松散卵礫石地層厚度大，儲存豐富的地下水量，地下水類型為單一結(jié)構(gòu)的潛水，是一個(gè)天然的地下水庫，并且?guī)烊菥薮螅淇値烊萃呛恿鲝搅髁康臄?shù)十倍，具有多年調(diào)節(jié)能力，這座地下水庫的天然“入庫”水量為山前側(cè)滲、河流滲漏、和降水入滲，一般是河流徑流量的20%～80%，徑流量越小，入滲量占總徑流量的比例則越高。由于南部亞肯背斜第三系阻水巖層埋藏深度在250 m左右以下，其上部第四系地層由于抬升擠壓，地層顆粒變細(xì)，具有一定的阻水能力，但是地下水埋藏深度相對較大，背斜北部沖溝溝口部位地下水埋深一般在12～34.58 m，向上游隨著地形的增高埋深逐漸增大。

本次勘察階段完成一眼勘探井，對該勘探井進(jìn)行單孔抽水試驗(yàn)，抽水延續(xù)時(shí)間為24 h，其中水位穩(wěn)定時(shí)長8 h，恢復(fù)時(shí)長4 h，抽水流量310 m3/h。根據(jù)抽水試驗(yàn)結(jié)果，抽水前靜水位34.58 m，抽水延續(xù)12 h 后水位穩(wěn)定，動水位為39.20 m，水位降深4.62 m，單位涌水量18.64 L/（s·m）；含水層滲透系數(shù)為32.86 m/d，影響半徑500.8 m。根據(jù)以往勘探經(jīng)驗(yàn)，單井出水量大于300 m3/h時(shí)降深小于5 m的出水效果在南疆地區(qū)地層中屬于罕見現(xiàn)象，由此可以初步判定迪那河出山口至亞肯背斜段山間坳陷洼地是一個(gè)天然的地下水庫的理論是成立的。

從以上兩點(diǎn)分析可以看出，迪那河出山口至亞肯背斜一帶具有良好的儲水構(gòu)造及穩(wěn)定的補(bǔ)給水源，是一個(gè)天然的地下水庫；地形條件較好，具有一定的縱向地形坡度，由于背斜隆起地帶地下水埋深一般在12～34.58 m，水位埋深相對較大，不宜采用“橫坎兒井”式的大口徑+水平輻射井自流式開發(fā)方式，但是對大口徑機(jī)井開采具有良好的開采條件。

4 結(jié)語

迪那河亞肯背斜以北的山前坳陷條形洼地具備有足夠的地下水儲水空間及穩(wěn)定的補(bǔ)給水源，地下水水量豐富，是一座天然的地下水庫；水質(zhì)良好，地下水徑流條件較好；由于背斜隆起地帶地下水埋深相對較大，一般在12～34.58 m，可以采用大口徑機(jī)井方式進(jìn)行開采。地下水庫水量可以解決輪臺縣工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)開發(fā)用水的問題。