張 磊，陳旭光，劉 斌，蔡青勤，陳和軍，陳德斌

(1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文地質(zhì)工程大隊(duì)，新疆 昌吉 831100;2.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，新疆 烏魯木齊 830000)

準(zhǔn)噶爾盆地南緣天山北麓地區(qū)是新疆維吾爾自治區(qū)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與建設(shè)的中心，是區(qū)內(nèi)西部大開發(fā)戰(zhàn)略的“快車道”和示范區(qū)。該區(qū)東起木壘縣，西至博樂市，南以北天山北麓山前為界，北至古爾班通古特沙漠前緣。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入開展與實(shí)施，天山北麓地區(qū)水文地質(zhì)研究程度是區(qū)內(nèi)地下水資源開發(fā)利用、水資源評價與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，因此分析以往水文地質(zhì)研究存在的問題，并提出解決問題的辦法與建設(shè)性意見，正確認(rèn)識水文地質(zhì)條件，合理地評價區(qū)內(nèi)地下水資源，對天山北麓地區(qū)的水資源開發(fā)利用、規(guī)劃及管理有著重要的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

天山北麓總體地勢由南東向北西傾斜，海拔高度由山區(qū)3 000～5 000 m向盆地邊緣綠洲帶遞減至600～800 m，東部到瑪納斯湖降至257 m，西部到艾比湖降至189 m;構(gòu)造單元區(qū)域上由南向北為天山褶皺帶、山前坳陷帶和準(zhǔn)噶爾地塊［1］;地表水系主要有博爾塔拉河、庫松木切克河、精河、四棵樹河、奎屯河、八音河、金溝河、瑪納斯河、塔西河、呼圖壁河、三屯河、頭屯河、烏魯木齊河、三工河、開墾河等，總徑流量為 82.794 7 × 108m3/a①.［2］。

準(zhǔn)噶爾盆地南緣天山北麓水文地質(zhì)條件具有干旱區(qū)內(nèi)陸盆地山前帶的一般規(guī)律。南部山區(qū)為水資源的形成區(qū)，山前沖洪積平原區(qū)為地下水的徑流區(qū)，瑪納斯湖、艾比湖為流域地下水的最終排泄區(qū)［3］。受新構(gòu)造運(yùn)動及地下水補(bǔ)給條件好的影響，天山北麓山前地帶沉積著巨厚的第四系松散堆積物，最大厚度可達(dá)1 000多 m以上，沙漠區(qū)前緣東道海子 －小拐 －甘家湖也達(dá)400～600 m(見圖1、2、3)，賦存有豐富的地下水。地下水類型為松散巖類孔隙水，富水性由山前到沙漠(或匯流中心)表現(xiàn)為弱—強(qiáng)—弱的變化規(guī)律(見圖4)，沿G312線一帶含水層富水性最強(qiáng)，單位涌水量為10～30 m3/h·m或＞30 m3/h·m，該帶兩側(cè)含水層富水性減弱至1.0～10 m3/h·m;單井實(shí)際涌水量山前帶下部4 000～7 000 m3/d，沙漠區(qū)前緣105團(tuán)－106團(tuán)－135團(tuán) －車排子地段400～600 m深井達(dá)3 000～5 500 m3/d;含水層巖性由山前帶到沙漠(或匯流中心)，由卵礫石、砂礫石(單一結(jié)構(gòu))逐漸過度為中粗砂、粉細(xì)砂(多層結(jié)構(gòu))(見圖1、2、3);地下水水位埋深由山前－溢出帶 －沙漠(或匯流中心)表現(xiàn)為由 ＞100 m逐漸過渡為＜1 m，再由 ＜1 m增大為4～10 m、承壓水頭埋深20～40 m;溢出帶部分地段地下水自流①;地下水補(bǔ)給主要接受山區(qū)側(cè)向徑流、溝谷潛流、河道入滲、田間灌溉入滲、降水入滲、渠系入滲等的補(bǔ)給，以泉水溢出、蒸發(fā)蒸騰、人工開采等為主要排泄方式。

2 水文地質(zhì)研究程度分析

準(zhǔn)噶爾盆地南緣天山北麓自上世紀(jì)九十年代年以后，先后開展過烏魯木齊河流域、頭屯河流域、三屯河流域、呼圖壁河流域、瑪納斯河流域、奎屯河流域、博爾塔拉河流域，以及各縣市水資源開發(fā)利用規(guī)劃的地下水資源評價工作，除此之外開展過的工作還有1991年新疆水利廳《新疆地下水資源評價》、2000年新疆國土資源廳《新疆地下水資源評價》、2004年新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)《新疆地下水資源調(diào)查與評價》、2006年新疆地質(zhì)調(diào)查院《新疆準(zhǔn)噶爾盆地地下水資源及其環(huán)境問題調(diào)查評價》四次大的區(qū)域性地下水資源評價。然而隨著區(qū)內(nèi)水資源需求的增加、地下水開發(fā)利用程度的大大提高，區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件發(fā)生了大的變化。受工作性質(zhì)及經(jīng)費(fèi)投入所限，研究程度不能滿足對現(xiàn)狀地下水資源開發(fā)的指導(dǎo)，地下水資源評價滯后于水資源的開發(fā)需求。通過對上述水文地質(zhì)工作成果及2000－2005新疆準(zhǔn)噶爾盆地(天山北麓)地下水勘查與新疆準(zhǔn)噶爾盆地地下水資源及其環(huán)境問題調(diào)查項(xiàng)目的實(shí)際外業(yè)調(diào)查成果綜合分析，已開展的水文地質(zhì)研究程度所取得的水文地質(zhì)資料尚不夠完善，存在以下不足。

1)天山北麓地帶山前沉積著巨厚第四系松散堆積物，上世紀(jì)九十年代以后在東道海子－小拐－甘家湖細(xì)土平原－沙漠區(qū)前緣地下水開發(fā)深度已達(dá)400～600 m(見水文剖面圖2)，而每次的地下水資源評價深度還是停留在上世紀(jì)八十年代的150～300 m的勘探深度上，其水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型垂向上控制不足、平面上分布不均，控制性研究程度鉆孔明顯不足，因此建立的地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型與水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型與該區(qū)實(shí)際地質(zhì)結(jié)構(gòu)與水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在較大的偏差，控制深度和控制精度不夠。

2)由2000－2005年新疆準(zhǔn)噶爾盆地(天山北麓)地下水勘查與新疆準(zhǔn)噶爾盆地地下水資源及其環(huán)境問題調(diào)查項(xiàng)目的實(shí)際外業(yè)調(diào)查區(qū)內(nèi)山前平原區(qū)地下水溢出帶向北2～5 km，由于地下水的開采引起了承壓水頭持續(xù)下降，使得承壓水水頭低于潛水水位10～35 m①②③、，改變了下層承壓水向淺層地下水越流的補(bǔ)給條件，使得溢出帶向北2～5 km以北的地下水開采層(30～60 m以下)不再存在渠系、灌溉入滲補(bǔ)給［4］，而九十年代以后渠系、灌溉入滲補(bǔ)給只是維持了潛水蒸發(fā)與蒸騰(與上世紀(jì)五六十年代相比，潛水水位下降不大)，而以往的地下水補(bǔ)給計(jì)算把下游的渠系、灌溉入滲補(bǔ)給列入到以地下均衡計(jì)算中，因此地下水的補(bǔ)給量計(jì)算要小。

3)地下水開采量的統(tǒng)計(jì)是地下水資源計(jì)算中源匯項(xiàng)里一個重要基礎(chǔ)項(xiàng)［5］，據(jù)1996－2005年的實(shí)際調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，各縣市地下水開采由于受水利、兵團(tuán)、個體三家的不統(tǒng)一管理，以及其他因素的影響，開采量統(tǒng)計(jì)不全，水利公報上的縣市水資源開采量要比實(shí)際偏小1/4～1/3(縣市水利局了解也是如此)④⑤⑥。如奇臺縣2006年超采區(qū)劃定報告中地下水開采量為3.66×108m3/a，水資源公報中地下水開采量約為2.936×108m3/a;呼圖壁縣超采區(qū)劃定報告中地下水開采量為3.2×108m3/a，水資源公報地下水開采量約為 2.2×108m3/a。而以往的地下水資源計(jì)算是以水資源公報中的開采量為準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算的，由于區(qū)內(nèi)的地下水開采量占總補(bǔ)給量的39.2% ～60.8%，因此計(jì)算的地下水資源量偏小。

4)天山北麓中段的烏魯木齊河—奎屯河流域地段內(nèi)第三系存在著一定數(shù)量的地下水側(cè)向補(bǔ)給，根據(jù)水利部門對區(qū)內(nèi)各河流測站、渠首站統(tǒng)計(jì)資料，以及區(qū)內(nèi)水利部門的各河流流域規(guī)劃報告，山區(qū)地下水對平原區(qū)側(cè)向補(bǔ)給量應(yīng)采用山區(qū)測站流量+丘陵產(chǎn)流—渠道測站流量計(jì)算。經(jīng)略算，山區(qū)地下水對平原區(qū)側(cè)向補(bǔ)給量為 3.618 7×108m3/a［6］。以往的地下水補(bǔ)給計(jì)算中均將該地段作為一個相對隔水邊界處理，只計(jì)算了河谷潛流量，因此所計(jì)算的補(bǔ)給量比實(shí)際側(cè)向補(bǔ)給量要小得多。

5)天山北麓中段溢出帶以北5～8 km至沙漠區(qū)在上世紀(jì)七十至九十年代間，地下水普查、詳查投入的大量勘探工作是采用優(yōu)質(zhì)泥漿鉆探工藝(勘探深度150～300 m)施工的，取得的水文地質(zhì)參數(shù)遠(yuǎn)比目前農(nóng)業(yè)開發(fā)采用低粘度泥漿、快速成井(勘探深度400～600 m)的施工工藝的出水量、滲透系數(shù)要小，而以往的地下水資源評價所需的水文地質(zhì)參數(shù)及計(jì)算深度均停留在上世紀(jì)九十年代勘探深度150～300 m上，而九十年代后地下水開發(fā)利用深度達(dá)400～600 m。由于計(jì)算深度和計(jì)算選取的水文地質(zhì)參數(shù)的偏差，研究的北部側(cè)向排泄量不夠準(zhǔn)確。

6)天山北麓山前帶平原東西長約920 km，南北寬約70～100 km，區(qū)內(nèi)的地下水水位統(tǒng)測及動態(tài)監(jiān)測是確定區(qū)內(nèi)的地下水位變幅與地下水流場的基礎(chǔ)，也是年內(nèi)地下水資源儲存量的變化量計(jì)算的關(guān)鍵數(shù)據(jù)［5］，以往的水文地質(zhì)工作除新疆準(zhǔn)噶爾盆地地下水資源及其環(huán)境問題調(diào)查評價項(xiàng)目外，其它項(xiàng)目沒有做過整體地下水流場的統(tǒng)測研究工作。由于天山北麓山前帶平原東西長、面積大，以往的地下水位統(tǒng)測與動態(tài)長觀除控制點(diǎn)不足外，更受工作人員少的制約，水位統(tǒng)測一次需要一個半月以上(兩到三個組)，時間上不符合水位統(tǒng)測及地下水動態(tài)觀測的規(guī)范要求。

7)由于全球氣候得變暖，山區(qū)冰川消融，雪線上升，區(qū)內(nèi)水資源總量在不斷的減少。如烏魯木齊河上游冰川研究，自上世紀(jì)六十至九十年代，155條冰川平均后退95 m，冰儲量減少72.8億 m3;奎屯河哈希勒根51號冰川1964—1999年退縮了49 m，1999－2001年退縮10.3 m①，以往的水資源評價沒有考慮冰川消融造成的水資源減少因素，因此水資源總量計(jì)算不夠準(zhǔn)確。

8)天山北麓中西段山前沉積著巨厚第四系松散堆積物，大者可達(dá)千余米以上，其含水層厚度巨大，以往的水文地質(zhì)工作缺少對150～250 m以下含水層的巖性、富水性、水文地質(zhì)參數(shù)的研究，因此對山前帶巨厚含水層的水文地質(zhì)條件尚未完全了解。

9)天山北麓中段存在著呼圖壁河、瑪納斯河、安集海河、獨(dú)山子山間洼地地下水庫，該區(qū)地下水庫是以第三系背斜隆起為天然“壩體”的水庫(見瑪河流域構(gòu)造剖面圖，圖5)。地下水補(bǔ)給均來自南部山區(qū)地表水在流經(jīng)低山區(qū)及庫區(qū)構(gòu)造裂隙、河谷漂卵石及洼地第四系礫巖裂隙時的入滲補(bǔ)給［7］，目前該區(qū)地下水庫部分地段開展過以水源地供水、農(nóng)業(yè)灌溉用水為主要目的的水文地質(zhì)勘查工作，但山間洼地作為地下水的整體調(diào)蓄水庫，對其調(diào)蓄能力以及解決下游農(nóng)業(yè)用水春旱夏余的卡脖子旱問題未進(jìn)行過系統(tǒng)的水文地質(zhì)研究工作。

10)準(zhǔn)噶爾盆地南緣天山北麓地區(qū)是新疆維吾爾自治區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)地區(qū)，區(qū)內(nèi)存在著地礦、水利、兵團(tuán)三家水文地質(zhì)隊(duì)伍，各自掌握著自己的水文地質(zhì)成果資料，地礦部門掌握著大量的水文地質(zhì)勘探資料與勘查技術(shù);水利部門掌握著大量的地表水資料與技術(shù)，以及鑿井及地下水開采資料，兵團(tuán)部門掌握著自己地段地下水開發(fā)利用鑿井與開采資料。由于三家部門缺少必要的成果資料共享，使得每次地下水資源評價都存在一定的研究程度不足，并且造成重復(fù)工作。

3 加強(qiáng)水文地質(zhì)勘探研究建議

綜合以往準(zhǔn)噶爾盆地南緣天山北麓地區(qū)水文地質(zhì)研究程度存在的問題，區(qū)內(nèi)進(jìn)一步深化水文地質(zhì)工作研究程度及地下水資源評價除按照水文地質(zhì)規(guī)范要求進(jìn)行外，還應(yīng)著進(jìn)一步深化研究以下幾個方面的水文地質(zhì)問題。

1)天山北麓地區(qū)分布范圍東西較長，面積較大，尤其中段是新疆地下水資源開發(fā)利用程度最高的地區(qū)，2008年全區(qū)地下水開發(fā)利用量已達(dá) 35億 m3以上。由于區(qū)內(nèi)存在著地礦、水利、兵團(tuán)三家單位，各自掌握著不同的水文地質(zhì)研究資料，因此需要政府部門組織與協(xié)調(diào)三家單位共同應(yīng)用已有的水文地質(zhì)研究資料，較深入的開展天山北麓地下水資源評價工作，避免區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)重復(fù)研究現(xiàn)象。

2)天山北麓由南向北構(gòu)造單元分為天山褶皺帶、山前坳陷帶和準(zhǔn)噶爾地塊，受喜瑪拉雅末期構(gòu)造運(yùn)動的影響，褶皺、斷裂發(fā)育，形成了一系列軸向與天山平行的背斜隆起及平原區(qū)隱伏隆起［8］，其北部第三系向斜凹陷處在 105－149團(tuán)地段，第四系基底與艾丁湖基底高程相當(dāng)，為負(fù)200～250 m左右，第四系厚度巨大，是區(qū)內(nèi)地下水主要的賦存空間，目前尚存在以下問題需進(jìn)一步研究:第四系地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型與水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型控制深度不夠;區(qū)內(nèi)開采深度已達(dá)400～600 m，缺少對該區(qū)段水文地質(zhì)參數(shù)的研究;缺少對300 m深度內(nèi)高粘度泥漿鑿井技術(shù)對求取水文地質(zhì)參數(shù)的影響研究，缺少對山前帶下部含水層水文地質(zhì)條件的研究。

3)結(jié)合區(qū)內(nèi)前人資料，進(jìn)行新一輪地下水資源開采量調(diào)查、統(tǒng)計(jì)及地下水長觀、統(tǒng)測工作，達(dá)到準(zhǔn)確確定地下水位變幅與流場，并評價地下水資源量的目的。建議新一輪的調(diào)查研究工作以縣市為單位，地下水開采量調(diào)查、長觀、統(tǒng)測，周期為2年。長觀與統(tǒng)測時間要求各縣市統(tǒng)一，長觀每月一次;統(tǒng)測為每年豐、枯水期各一次，時間達(dá)到規(guī)范要求，

4)加強(qiáng)對烏魯木齊河—奎屯河流域地段的山區(qū)河流測站與渠首站測流統(tǒng)計(jì)工作，區(qū)內(nèi)山前帶的第三系地段存在著一定數(shù)量的地下水側(cè)向補(bǔ)給，因此在今后的水文地質(zhì)深化研究中，一定要加強(qiáng)該段山區(qū)測站與渠首測站的流量觀測工作，再者要對河流的山區(qū)測站與渠首測站實(shí)施物探、鉆探等勘探性研究，準(zhǔn)確地計(jì)算河谷潛流量，同時也要考慮山區(qū)測站與渠首測站之間的水面蒸發(fā)以及區(qū)間的洪流來水與入滲補(bǔ)給量的研究。

5)深化對天山北麓中段山間洼地地下水庫的研究，對山區(qū)各地下水庫開展系統(tǒng)的水文地質(zhì)研究工作，研究山區(qū)地下水庫形成的機(jī)理，查明山區(qū)地下水庫的地下水儲量、補(bǔ)給量及調(diào)蓄能力，并對其進(jìn)行規(guī)劃，解決下游區(qū)春季干旱及卡脖子旱的季節(jié)性缺水問題。

6)自上世紀(jì)五六十年代以來由于氣候變暖，山區(qū)冰川不斷消融，加大了地表水補(bǔ)給量，使得區(qū)內(nèi)的河流來水量有所增加，但從區(qū)內(nèi)冰川融水量來看遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于河水的增加量，說明區(qū)內(nèi)水資源總量在不斷地減少。因此今后的水文地質(zhì)工作要充分研究冰川消融對區(qū)內(nèi)水資源的影響，對區(qū)內(nèi)的冰川年平均消融量進(jìn)行實(shí)地研究與計(jì)算，更好地指導(dǎo)區(qū)內(nèi)水資源開發(fā)利用。

7)隨著地下水開發(fā)利用程度不斷提高，區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件與地下水資源也在不斷地變化，為更好的指導(dǎo)區(qū)內(nèi)水資源開發(fā)利用與規(guī)劃工作，應(yīng)建立一個從奇臺到博樂市的地下水?dāng)?shù)值模擬平臺，較系統(tǒng)地掌握區(qū)內(nèi)地下水資源在時空上的變化，為天山北麓經(jīng)濟(jì)帶水文地質(zhì)研究程度深化及地下水資源可持續(xù)利用提供依據(jù)。

8)深化區(qū)內(nèi)同位素研究，利用氚、碳 －14年齡及放射性同位素氚資料研究地下水淺層、中層、深層含水層年齡與地下水更新速率，計(jì)算各含水層的地下水補(bǔ)給量，為進(jìn)一步深化地下水研究奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

天山北麓地區(qū)是一個地下水賦存豐富的地區(qū)，隨著區(qū)內(nèi)地下水開發(fā)利用深度及程度的提高，區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件發(fā)生了變化。受工作性質(zhì)及經(jīng)費(fèi)投入所限，上世紀(jì)九十年代以后的水文地質(zhì)研究程度不足，使得區(qū)內(nèi)地下水資源評價滯后于水資源開發(fā)的需求，地下水資源評價不夠完善與準(zhǔn)確。為解決水資源評價滯后于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的問題，今后的水文地質(zhì)工作需要不斷深化研究深層地下水水文地質(zhì)參數(shù)與含水層結(jié)構(gòu)，重視地下水開采量調(diào)查及水位水量長觀、統(tǒng)測工作的時效性、統(tǒng)一性，開展下游區(qū)渠系、灌溉入滲對開采層地下水的補(bǔ)給程度研究工作，對天山北麓中段的第三系山前段存在的地下水側(cè)向補(bǔ)給進(jìn)行研究;同時還要研究冰川消融對區(qū)內(nèi)水資源的影響及山區(qū)地下水庫的調(diào)蓄作用，同時還應(yīng)建立從奇臺到博樂地區(qū)的地下水?dāng)?shù)值模擬平臺，以上問題是提高當(dāng)前天山北麓水文地質(zhì)研究程度需要探討和研究的重大課題。

［1］徐開禮，朱志澄.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社.1984.

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［7］陳旭光.陳德斌，等.天山北麓瑪納斯河流域山間洼地地下水庫的形成機(jī)理與開發(fā)利用的意義［J］.新疆地質(zhì).2004.22(3):248～252.

［8］中國科學(xué)院蘭州地質(zhì)所.準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造特征及形成演化［M］.1985.

① 新疆地質(zhì)調(diào)查院.新疆準(zhǔn)噶爾盆地地下水資源及其環(huán)境問題調(diào)查評價.2006.

②新疆地礦局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì).新疆準(zhǔn)噶爾盆地(天山北麓)地下水勘查.2002.

③新疆昌吉洲水利科學(xué)技術(shù)研究所.新疆昌吉回族自制洲平原區(qū)地下水資源調(diào)查與評價.2004.

④新疆國土資源廳.新疆地下水資源評價.2000.

⑤ 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué).新疆地下水資源調(diào)查與評價.2004.