白楊河谷地地下水系統(tǒng)特征研究

張樂樂

(新疆昌源水務(wù)科學(xué)研究院(有限公司)，新疆 烏魯木齊 830000)

地下水資源是目前我國眾多地區(qū)生活、生產(chǎn)用水的重要水源地，但是若毫無節(jié)制的開采，必然導(dǎo)致地下水系統(tǒng)被破壞，造成難以挽回的損失，因此對區(qū)域地下水系統(tǒng)特征進行分析，可以充分了解其承載能力，為以后水資源開發(fā)提供必要的參考資料。

1 研究區(qū)含水層特征分析

白楊河谷地北以賽勒科特山、賽爾肯烏拉—仙里克山等不連續(xù)山體為界；東以吾爾喀夏爾山分水嶺為界與塔城盆地為鄰；南為扎伊爾山為界，東以哈拉阿特山的分水嶺為界，為典型的東西向延展谷地形態(tài)，東西長約138 km，南北寬約17～78 km，總面積6362.51 km2(山丘區(qū)3 631.10 km2，平原區(qū)2 749.40 km2)。從以往勘察成果看，本區(qū)域內(nèi)含水巖組包括古生界及華力西中期火山巖，按含水巖組裂隙性質(zhì)分為：構(gòu)造裂隙水和斷層脈狀水、第四系松散巖類孔隙水[1]。

1.1 構(gòu)造裂隙水和斷層脈狀水

1.1.1 水量豐富區(qū)(單泉流量>1 L/s)

主要分布在吾爾喀夏爾山西北段、扎伊爾山西南段，這些山區(qū)覆蓋著厚度不大的第四系風(fēng)化殘積物，延緩了地下水交替循環(huán)作用?；鶐r含水層主要為泥盆系凝灰?guī)r、砂巖，巖石堅硬性脆，構(gòu)造裂隙極為發(fā)育，含水裂隙以構(gòu)造裂隙為主，一般單泉流量1～2 L/s。

1.1.2 水量中等區(qū)(單泉流量0.1～1 L/s)

主要分布在扎伊爾山西北坡，構(gòu)造裂隙發(fā)育沿斷裂帶均為深大溝谷和河流，這里降水和冰雪融水比較充沛，古夷平面上風(fēng)化殘積物較厚，風(fēng)化裂隙多被碎屑充填，導(dǎo)水性差，一般單泉流量為0.1～1 L/s[2]。

1.1.3 水量貧乏區(qū)(單泉流量<0.1 L/s)

主要分布于成吉思汗山，位于達爾布特大斷裂兩側(cè)，次一級小型構(gòu)造亦錯綜復(fù)雜，組成多字型構(gòu)造，裂隙多被石英脈充填，由于氣候干旱、降水稀少、風(fēng)化殘積物覆蓋較厚，一般單泉流量小于0.1 L/s。

1.2 第四系松散巖類孔隙水

根據(jù)本次TK2、TK4、TK12勘探孔調(diào)查結(jié)果可知：上部礫石層為良好含水層，新近系基本不含水；在莫合臺西至白楊河、喇嘛昭南一帶屬于含水巖系，地下水埋深由深變淺；山前帶及喇嘛昭一帶地下水埋深50～100 m，中部地帶20～50 m，地下水也由單一結(jié)構(gòu)潛水變?yōu)槌袎鹤粤魉?，在莫合臺三角帶及白楊河洼地一帶地下水埋深小于5 m，具體地下水埋深見圖1所示。

圖1 第四系地下水埋深區(qū)間圖

1.2.1 單層結(jié)構(gòu)潛水

(1)水量極豐富(單井涌水量大于5 000 m3/d)

主要分布在F9斷裂以東、白楊河以西、鐵廠溝河出山口、吭闊臘南側(cè)。該區(qū)含水層巖性為卵礫石，結(jié)構(gòu)松散，顆粒不均，粒徑3～5 cm約占40%，最大粒徑達15～16 cm，含水層厚度在60～200 mm，潛水埋深約4.0 m[3]。

(2)水量豐富(單井涌水量1 000～5 000 m3/d)

主要分布于喇嘛昭以北、布爾闊臺河沖洪積扇、白楊河水庫周邊大部分區(qū)域，第四系單層結(jié)構(gòu)含水層特征見表1所示。

表1 第四系單層結(jié)構(gòu)含水層特征

1.2.2 雙層結(jié)構(gòu)潛水

該區(qū)域主要分布于莫合臺到吭闊臘一帶，呈倒三角帶狀。承壓含水層層數(shù)變化凌亂，隔水層厚度較薄，因而可視為含水段。第四系雙層結(jié)構(gòu)含水層特征見表2所示[4]。

表2 第四系雙層結(jié)構(gòu)含水層特征

2 地下水循環(huán)分析

2.1 地下水補給

(1)谷地西北側(cè)吾爾喀夏爾山山區(qū)年降水量300～700 mm，這些大氣降水及冰雪融水源源不斷滲入地下，一部分賦存在構(gòu)造破碎帶中，另一部分賦存在巖層裂隙中，起補給主導(dǎo)作用；

(2)裂隙潛水在基巖風(fēng)化帶中有統(tǒng)一徑流和循環(huán)過程，順地勢由高到低，流到山坡地帶，以泉的形式在山區(qū)溝谷中大量排泄，匯流成小溪形成河流，出山口后沿途滲入礫石層中，補給地下水[5]；

(3)谷地東側(cè)山勢低緩，氣候干旱，降水減少，無地表水流入谷內(nèi)，初春一來谷地兩側(cè)山區(qū)大量冰雪融水以及夏季暴雨洪流通過干溝向谷地內(nèi)泄流，這些季節(jié)性洪流下滲是谷地地下水主要補給來源。

圖2 白楊河谷地二水轉(zhuǎn)換示意圖

2.2 地下水排泄

谷地內(nèi)地下水排泄方式主要為：機民井開采、泉水溢出、潛水蒸發(fā)、植被蒸騰和側(cè)向徑流。其中機民井開采區(qū)主要集中在鐵廠溝鎮(zhèn)及莫合臺一帶，前者為城鎮(zhèn)及工業(yè)用水，后者主要為農(nóng)業(yè)灌溉用水，但用水規(guī)模相對下游烏爾禾一帶較??；在莫合臺三角帶及白楊河水庫北的白楊河洼地，地下水埋深很小，是地下水泉流及潛水蒸發(fā)的主要地帶。

2.3 地下水更新周期

在此通過利用放射性同位素(3H、14C)檢測法，參照標(biāo)準(zhǔn)見表3所示。得出了白楊河谷地不同區(qū)域地下水年齡也存在較大差別，具體規(guī)律如下[6]：

(1)白楊河谷地第四系潛水，大多數(shù)地下水為現(xiàn)代水(年齡小于60年)。在遠離白楊河扇間帶(主要包括莫合臺三角帶)，潛水地下水年齡在60～1 000 a。而位于白楊河?xùn)|部、遠離白楊河地區(qū)，潛水年齡超過14 000 a；

(2)靠近河道的地下水潛水，年齡為現(xiàn)代水，越遠離河道，潛水年齡越老。新近系承壓水年齡除靠近白楊河在60～1 000 a，其余年齡均大于1 000 a；

(3)第四系潛水靠近河流區(qū)域，可更新能力強，而越遠離河道可更新能力差。在白楊河?xùn)|、西部，地下水可更新能力一般。在白楊河到布爾闊臺河之間區(qū)域地下水更新十分緩慢。在白楊河?xùn)|部遠離河道地區(qū)地下水不可更新(具體見圖3)[7]。

表3 地下水更新能力分區(qū)表

3 地下水水位動態(tài)分析

地下水動態(tài)主要受氣象水文因素影響，人工開采對地下水水位動態(tài)影響很微弱。在此根據(jù)對白楊河谷地2012年8月-2013年10月地下水動態(tài)監(jiān)測資料，總結(jié)處不同埋深帶第四系水位動態(tài)及幅度變化情況。

圖3 白楊河谷地第四系水可更新能力分區(qū)圖

3.1 北部山前深埋帶

該帶地下水埋深70～120 m，富水性好，滲透性強，明顯受布爾闊臺河和白楊河大量滲漏補給。近河帶在地表徑流明顯增大的6-8月份形成高峰值，地下水動態(tài)歷時曲線表現(xiàn)為“單峰型”；遠河地帶地下水呈現(xiàn)不規(guī)則波浪狀，峰值和谷值都不明顯，變化幅度相對較小，地下水動態(tài)歷時曲線則表現(xiàn)為“波動型”(分別見圖4和圖5)。

圖4 白楊河谷地地下水系統(tǒng)深埋帶近河地下水動態(tài)曲線圖

圖5 白楊河谷地地下水系統(tǒng)深埋帶遠河地下水動態(tài)曲線圖

圖6 白楊河谷地地下水系統(tǒng)中埋帶近河地下水動態(tài)曲線圖

3.2 地下水中埋帶

該帶主要分布在布爾闊臺沖洪積平原中部、白楊河沖洪積平原TK10～TK16一帶，遠離山前暴雨洪流補給，地下水埋深適宜，滲透性較強，富水性較好，接近下游潛水—承壓水區(qū)。其中近河流帶呈現(xiàn)出“W型”雙谷形態(tài)，第一個高水位期峰值出現(xiàn)在2-3月份；第二個高水位峰值期出現(xiàn)在8-10月份，均明顯滯后于上游近河帶1～2個月時間，幅度相對也小2～3 m；遠河帶的地下水中埋帶，地下水位沒有明顯變化，波幅相對較小(分別見圖6和圖7)。

圖7 白楊河谷地地下水系統(tǒng)中埋帶遠河地下水動態(tài)曲線圖

圖8 白楊河谷地地下水系統(tǒng)淺埋帶地下水動態(tài)曲線圖

3.3 地下水淺埋帶

該帶主要分布于莫合臺、白楊河林場一帶淺埋區(qū)，暴雨洪流入滲補給相對較小，蒸發(fā)強烈，地下水水位動態(tài)曲線呈單谷型，具體表現(xiàn)為：水位埋深較淺(3～5 m)，地下徑流滯緩，一般7-10月份溫度高、蒸發(fā)強烈，地下水隨蒸發(fā)量加大及氣溫升高明顯下降，并隨著干旱季節(jié)延長而緩慢下降。地下水水位變化比較平緩，年變幅不大(一般小于1 m)，見圖8。

4 結(jié)語

總體來看，白楊河谷地區(qū)域地下水含量極其豐富，尤其是第四系潛水，有著很好的開發(fā)前景，通過本次勘查工程，也較詳細(xì)掌握了地下水分布范圍、蘊藏水量等，而且通過后續(xù)對水樣進行分析，其水質(zhì)完全滿足日常生活飲水，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。