排泄量法在山丘區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)中應(yīng)用分析

崔靜芝

(新疆維吾爾自治區(qū)和田市水文勘測(cè)局，新疆 和田 848000)

和什托洛蓋煤田位于新疆著名的石油城克拉瑪依市北部，蘊(yùn)藏著大量煤炭資源，煤炭資源儲(chǔ)量高達(dá)810億 t，是目前我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)藏量最大的煤田之一。為加快實(shí)現(xiàn)地域工業(yè)化進(jìn)程，完善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，保障地下水勘查工作的系統(tǒng)化推進(jìn)，基于排洪量法開展了煤田開發(fā)所涉及的流域地下水資源量的評(píng)估，為煤炭資源開發(fā)規(guī)劃及當(dāng)?shù)氐V業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供水文地質(zhì)依據(jù)。

1 山丘區(qū)水文地質(zhì)概況

新疆和什托洛蓋煤田處于新疆西北部，東至吉力湖西山區(qū)，北以薩吾爾山和布克谷山區(qū)為界，南以瑪納斯湖北部為界[1-2]。地勢(shì)變化較大，海拔高度在350～3 835 m范圍內(nèi)變化。根據(jù)山丘區(qū)地下水系統(tǒng)劃分機(jī)制，進(jìn)一步將山丘區(qū)地下水系統(tǒng)劃分為和布克谷地地下水亞系統(tǒng)，瑪納斯湖北地下水亞系統(tǒng)及吉力湖西地下水亞系統(tǒng)三個(gè)四級(jí)地下水系統(tǒng)[3-4]。

1.1 布克谷地地下水亞系統(tǒng)

和布克谷地地下水亞系統(tǒng)位于普查區(qū)西北部，谷地三面環(huán)山，呈“叵”字型，自成一個(gè)相對(duì)封閉的地下水環(huán)境[5]。和布克谷地地下水亞系統(tǒng)呈東—西向展布，東西長(zhǎng)約150 km，南北寬50 km，總面積5 643.9 km2，其中：山丘區(qū)面積占比為占20.71%，面積為2 813.5 km2。根據(jù)和布克谷地泉點(diǎn)流量的統(tǒng)計(jì)，其水量豐富區(qū)主要分布于薩吾爾山西部及鐵布克山，富水區(qū)流量監(jiān)測(cè)見圖1。

(a)薩吾爾山流量監(jiān)測(cè) (b)鐵布克山流量監(jiān)測(cè)圖1 布克谷地地下水流量監(jiān)測(cè)

1.2 瑪納斯湖北地下水亞系統(tǒng)

瑪納斯湖北地下水亞系統(tǒng)位于普查區(qū)的南部，地下水系統(tǒng)主要由平原構(gòu)成，僅在與其它地下水系統(tǒng)交界處可見山丘[6]。南北長(zhǎng)約92 km，東西寬89 km，總面積4 339.8 km2，其中山丘區(qū)面積754.7 km2?，敿{斯湖北水文型地下水位動(dòng)態(tài)歷時(shí)曲線見圖2。

圖2 瑪納斯湖北水文型地下水位動(dòng)態(tài)歷時(shí)曲線圖

1.3 吉力湖西地下水亞系統(tǒng)

吉力湖西地下水亞系統(tǒng)位于普查區(qū)的東北部，地下水系統(tǒng)形狀呈不規(guī)則梯形[7]。系統(tǒng)南北長(zhǎng)66 km，東西寬83 km，總面積3 602.9 km2，其中山丘區(qū)面積960.8 km2。吉力湖西地下水亞系統(tǒng)布置地下水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)一個(gè)，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化曲線呈單峰、單谷型。水位變化幅度在0.67 m左右，動(dòng)態(tài)變化曲線見圖3。

圖3 吉力湖西蒸發(fā)型地下水位動(dòng)態(tài)歷時(shí)曲線

2 山丘區(qū)地下水水量計(jì)算—排泄量法

2.1 山丘區(qū)面積計(jì)算

為保持地下水勘查工作的完整性和系統(tǒng)性，兼顧準(zhǔn)噶爾西緣地下水系統(tǒng)性勘查工作，以各地下水系統(tǒng)的山區(qū)為基礎(chǔ)，根據(jù)評(píng)價(jià)原則及邊界形態(tài)，劃分出三個(gè)均衡計(jì)算亞區(qū)[8,9]：和布克谷地山區(qū)計(jì)算區(qū)總面積為2 219.47 km2、吉力湖西山區(qū)計(jì)算區(qū)總面積約739.32 km2以及瑪納斯湖北山區(qū)計(jì)算區(qū)總面積約330.13 km2，見圖4。

圖4 山丘區(qū)地下水水均衡計(jì)算分區(qū)

(a)布克谷地地下水含量 (b)吉力湖西地下水含量 (c)瑪納斯湖北地下水含量

2.2 山丘區(qū)水量計(jì)算

新疆山區(qū)地下水資源計(jì)算量由河川基流量、山前側(cè)向流出量、溝谷潛流量、山前泉水溢出量、山區(qū)淺層地下水開采量和潛水蒸發(fā)量組成[10]。計(jì)算區(qū)公式如下：

Wsp=Rjl+Qcc+Qql+Qzp

(1)

式中：Wsp為山區(qū)地下水排泄量(104m。3/a)；Rjl為河川基流量(104m3/a)；Qcc為山區(qū)基巖裂隙水向平原區(qū)的側(cè)向流出量(104m3/a)；Qql為溝谷潛流量(104m3/a)；Qzp為山前泉水溢出量，不包括匯入地表徑流計(jì)算的泉水量(104m3/a)；經(jīng)計(jì)算繪制出各山丘區(qū)水資源含量，分別見圖5。

由圖5可知，山丘區(qū)地下水主要為基巖裂隙水。針對(duì)山區(qū)內(nèi)缺少水文站，無水文站長(zhǎng)序列的實(shí)測(cè)徑流資料的現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)測(cè)徑流資料，選擇各河流中接近多年平均年徑流量的年逐日平均流量過程線進(jìn)行基流量分割，推算出其他河溝的河川基流量。分別計(jì)算和布克谷地地下水亞系統(tǒng)、吉力湖西地下水亞系統(tǒng)、瑪納斯湖北地下水亞系統(tǒng)山區(qū)基巖裂隙水資源量，經(jīng)計(jì)算，山丘區(qū)內(nèi)基巖裂隙水資源量為9 440.88×104m3/a。

3 山丘區(qū)地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)上述對(duì)新疆山丘區(qū)水資源儲(chǔ)量的綜合分析，進(jìn)一步對(duì)新疆山丘區(qū)水質(zhì)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，水質(zhì)評(píng)價(jià)具體要求與步驟如下：首先，根據(jù)水質(zhì)對(duì)山丘區(qū)地下水進(jìn)行分類；其次，按照劃分標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算其水質(zhì)評(píng)價(jià)值；最后，根據(jù)計(jì)算的評(píng)價(jià)值，將山丘區(qū)水質(zhì)進(jìn)行劃分。計(jì)算公式為：

(2)

分類結(jié)果見表1、表2、表3。

表1 綜合評(píng)價(jià)分值F劃分標(biāo)準(zhǔn)

表2 地下水質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 各地下水系統(tǒng)樣品分布

由表3可知，和布克谷地地下水質(zhì)量情況良好，主要以優(yōu)良水和良好水為主，降水量大，地下水充沛。與和布克谷地地下水質(zhì)量相比，吉力湖西地下水徑流條件較好，蒸發(fā)較為微弱，更有利于地下水的溶濾作用?，敿{斯湖北地下水水質(zhì)主要為較差水和極差水，地下水交替更新周期長(zhǎng)，再加上該區(qū)域?qū)儆诟珊蛋敫珊禋夂蛱卣?，降水量較少，蒸發(fā)強(qiáng)度較大，導(dǎo)致瑪納斯湖北地下水補(bǔ)給不充足。

4 結(jié)語

通過將排泄量法應(yīng)用于新疆山丘區(qū)地下水資源含量的計(jì)算中，得到了山丘區(qū)水資源的儲(chǔ)量及變化規(guī)律，進(jìn)一步評(píng)估了新疆山丘區(qū)地下水水質(zhì)。結(jié)果表明三個(gè)四級(jí)地下水系統(tǒng)中和布克谷地地下水水流量最為充沛且水質(zhì)最好，可進(jìn)行合理開發(fā)和科學(xué)利用?，敿{斯湖北地下水量較少且水質(zhì)較差，需進(jìn)行保護(hù)和治理。