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        新疆和什托洛蓋煤田白楊河北洼地含水層特征分析

        2017-06-19 15:08:10
        地下水 2017年3期
        關鍵詞:洼地第四系泉水

        王 凱

        (新疆地礦局第一水文工程地質大隊,新疆 烏魯木齊 830091)

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        新疆和什托洛蓋煤田白楊河北洼地含水層特征分析

        王 凱

        (新疆地礦局第一水文工程地質大隊,新疆 烏魯木齊 830091)

        為了合理地開發(fā)地下水資源,依據大量的勘探鉆孔和抽水試驗資料,分析研究區(qū)含水層特征。在對研究區(qū)水文地質詳查的基礎上,通過水文地質鉆探、抽水試驗、樣品分析等手段,查明含水層的結構、埋深以及流量等參數(shù),探討各含水層之間的水力聯(lián)系,并分析研究區(qū)地下水的動態(tài)特征。為今后該地區(qū)地下地下水資源的開發(fā)利用提供科學依據。

        地下水資源;賦存條件;含水層特征;和什托洛蓋煤田

        新疆和什托洛蓋煤田位于新疆塔城地區(qū)東部、準噶爾盆地西北邊緣,具有良好的地緣及資源優(yōu)勢,蘊藏有百億噸以上的煤炭、石油及天然氣等礦產資源,有“中國資源富集區(qū)”之美稱,同時也是國家西電東輸?shù)闹匾娏χ吸c。但是充足的水資源是保障該煤炭能源基地持續(xù)開發(fā)的首要條件。因此,為了解決和什托洛蓋煤田快速發(fā)展對水資源的需求,本文在在參考相關研究成果的基礎上[1-5],選取白楊河北洼地地下水系統(tǒng)為研究對象,對白楊河北洼地地下水的賦存條件、含水層特征以及水流循環(huán)特征進行了研究,進而為后期該地區(qū)地下地下水資源的開發(fā)利用提供理論基礎和科學依據。

        1 地下水賦存條件

        北部的賽米斯臺山,低于西北部高中山的吾爾喀夏爾山,海拔高程由西向東逐漸下降;西端山體接受來自塔城盆地的潮濕氣流,同時阻擋了潮濕氣流的東移,形成降水補給入滲到山體裂隙中?;鶐r裂隙水賦存主要受蒙古弧、歐亞“山”字形和準噶爾地塊的控制,巖層巖體破壞嚴重,斷層節(jié)理相對發(fā)育,尤其是弧形構造突出的部分應力集中帶,為大氣降水入滲形成地下水提供了良好的條件,因而基巖裂隙水較為發(fā)育,單泉流量多在0.1~1 L/s;東部受沙漠氣候影響,降水稀少,水系極不發(fā)育,地下水補給源極端貧乏,地下水主要賦存于構造破碎帶內,通過斷層復合部位直接以斷層泉的形式出露,單泉流量多小于0.1 L/s,含水巖系多由古生界碎屑巖和花崗巖組成。北洼地的南側為賽勒科特山、賽爾肯烏拉、仙里克山組成的不連續(xù)山體,地勢較為低矮,氣候干燥、降水稀少,補給微弱,富水性較差。

        平原區(qū)為呈帶狀分布的山間洼地,東西長約70 km,南北約寬5~13 km,通過鉆探及物探驗證,北部山前存在三個東西向延伸的第四系沉降中心,沉降中心帶的地層為砂礫石層,中心厚度170~210 m,構成單一結構的第四系潛水含水層;底部為新近系上新統(tǒng)砂質泥巖及礫質泥巖,構成第四系含水層的隔水底板。

        2 含水層特征

        2.1 山區(qū)基巖裂隙水

        北洼地基巖包括古生界及華力西中期火山巖,按含水巖組裂隙性質分為構造裂隙水和斷層脈狀水;風化帶網狀裂隙水兩個亞類。根據北洼地山區(qū)泉點流量的統(tǒng)計,將其富水性分為:水量中等(單泉流量0.1~1 L/s);水量貧乏(單泉流量小于0.1 L/s)。

        2.1.1 構造裂隙水和斷層脈狀水

        水量中等(單泉流量0.1~1 L/s)區(qū):主要分布在賽米斯臺山中西部,該段山體地勢相對低矮,降水稀少補給貧乏,泉水出露較少,流量不大,多數(shù)在0.1~1 L/s。泉水出露的巖層為石炭系灰黑色、灰綠色凝灰?guī)r和暗黑色細砂巖,多沿溝谷下部或底部呈線性溢出,礦化度北部較低,南部較高。

        水量貧乏(單泉流量小于0.1 L/s)區(qū):主要分布在賽米斯臺山東部一帶,含水巖組以下石炭統(tǒng)雜色細粒層凝灰?guī)r、凝灰質粉砂巖、凝灰質粉砂質泥巖互層,及少量的長石砂巖。山丘區(qū)代表性泉點特征如表1所示。

        表1 山丘區(qū)代表性泉點特征表

        2.1.2 風化帶網狀裂隙水

        水量中等(單泉流量0.1~1 L/s)區(qū):主要零星分布在賽米斯臺山內,含水巖組為酸性和中酸性侵入巖,以花崗巖,鉀質花崗巖,花崗斑巖為主,泉水出露較少,流量一般在0.1~1 L/s。

        水量貧乏(單泉流量小于0.1 L/s)區(qū):主要分布在賽米斯臺山的東部,含水巖性以酸性侵入巖為主的花崗巖,石英斑巖,由于地處剝蝕為主的低山區(qū)地形近于平原化,氣候干旱、補給匱乏,富水性很差,泉水流量小于0.1 L/s。

        2.2 第四系孔隙潛水

        該區(qū)原為空白區(qū),通過本次施工的TK1、TK3、TK5三個勘探孔揭露的含水層特征可以看出,含水層巖性為單一結構的洪積為主的砂卵礫石,礫徑為1~5 cm礫石層居多,其間孔隙多為砂,泥質充填。含水層厚度東部稍厚,向西部逐漸變薄,含水層厚度一般30~40 m,沉降中心帶的最大厚度近120 m。

        受中東部近南北向斷裂的控制,東部帶的含水層厚度明顯高于西部帶,但未發(fā)現(xiàn)明顯的跌水或涌泉現(xiàn)象。由于補給不足、含水層厚度較大,造成地下水埋深以沉降區(qū)為中心,中間埋深大(100~150 m),四周埋深小(山前帶埋深又大于南部周邊埋深)。2.2.1 潛水水量豐富區(qū)(單井涌水量1 000~5 000 m3/d)

        北洼地內分布不多,僅限于賽米斯臺山南麓伊和陶力布拉克一帶,呈片狀,寬2~5 km,根據本次施工的鉆孔TK3和收集S9孔揭露,其含水層巖性為單一砂礫石層,結構松散,顆粒不均,礫石磨圓度尚好,礫石粒徑一般為5~8 cm約占40%,大于10 cm少見。厚度一般在200 m,含水層厚度為150 m,水位埋深約為50 m,滲透系數(shù)3.47 m/d。

        2.2.2 潛水水量中等區(qū)(單井涌水量100~1 000 m3/d)

        主要分布在北洼地大部分區(qū)域,根據本次施工的鉆孔TK1,TK5孔揭露含水層為松散的砂礫石層,粗砂夾小礫石層,粒徑從西向東由大變小,一般在1~5cm,分選型較差,具扁平狀或半棱角狀,局部地方砂礫石層中混雜著亞砂土薄層,含水層厚度約為30 m,水位埋深為190 m左右,第四系含水層特征如表2。

        表2 第四系含水層特征表

        3 地下水流循環(huán)

        賽米斯臺山西段,山體高大,降水頻繁,侵蝕強烈(尤其是靠近白楊河邊緣,受白楊河支流切割更加強烈),大氣降水大多沿著河谷流向了白楊河,是白楊河的發(fā)源地。從西向東山體逐漸變矮,山地變窄,降水減少,同時受山前壓扭性斷裂的控水作用,山前幾乎沒有側向徑流和泉水補給北洼地山間洼地。

        根據本次實際調查,結合《地表水資源評價專題報告》,3~5月份,山區(qū)的降雨量加大,形成暴雨洪流補給山前。山前暴雨洪流的入滲,以及有效的大氣降水入滲補給構成了山間洼地的主要補給來源。

        根據同位素測試結果,如表3所示,TK1和TK3中水的δ18O分別為-12.47%和-9.85‰,相對白楊河谷地的δ18O比較集中。3H含量的檢測值均低于檢測線(<1.0 TU),屬于年齡大于60 a的水。

        表3 北洼地同位素測試結果

        根據本次3H測試的結果,如表4所示,在北洼地地下水系統(tǒng)中,TK1和TK3的地下水均不含3H,說明年齡大于60 a。而TK1的14C校正年齡為6 000 a,TK3年齡在60~1 000 a。

        表4 北洼地地下水年齡一覽表

        圖1 北洼地地下水位動態(tài)歷時曲線圖

        山前地下水接受補給后,以補給量比較大的東西二個沉降區(qū)為中心,總體形成二個由北向南的徑流、匯流區(qū)。由于新構造運動和F2斷裂的影響,阻礙了潛水的南流,形成回水,泉水沿F2斷裂呈線狀出露,并形成面積不大的淺埋區(qū),完成谷地內地下水的第一次循環(huán)。除部分泉水就地蒸發(fā)外,大多數(shù)泉水全部入滲繼續(xù)南流,受南部圖拉-賽勒科特山山前隆起帶隔水阻擋,在平原與山丘帶交界附近,泉水出露形成地下水第二次循環(huán)。由北向南沿地下水流向方向,流場形狀較均勻;近山前帶地下水的水力坡度為25‰~30‰,中部帶與南部帶水力坡度變化不大,約為12‰~14‰。

        北洼地內由于F2斷裂和山前隆起的影響,大量的泉水出露,形成局部沼澤,植被茂密,除部分泉水被牧民改造后,用于人畜飲用外。大多泉水以地面蒸發(fā)、植被的蒸騰和側向徑流進行排泄。

        4 地下水動態(tài)特征

        由于北洼地內人煙稀少,地下水位埋深較大且?guī)缀鯖]有地下水開采活動,地下水動態(tài)主要受氣象、水文等因素影響。年內動態(tài)歷時曲線在低水位期多現(xiàn)波動,高水位期呈現(xiàn)不規(guī)則單峰、單谷形態(tài)。西部地帶受春融水影響,地下水高水位期出現(xiàn)在4~5月份,水位變差不大,如圖1所示;從變化幅度來看,東部地帶的地下水補給量及補給周期要遠大于西部帶(TK3)。

        5 結語

        新疆和什托洛蓋煤田位于新疆塔城地區(qū)東部、準噶爾盆地西北邊緣,具有良好的地緣及資源優(yōu)勢,是國家西電東輸?shù)闹匾娏χ吸c。本文在對研究區(qū)水文地質詳查的基礎上,通過水文地質鉆探、抽水試驗、樣品分析等手段,查明了含水層的結構、埋深以及流量等參數(shù),探討了地下水流循環(huán)情況,并分析了研究區(qū)地下水的動態(tài)特征。進而為后期該地區(qū)地下地下水資源的開發(fā)利用提供理論基礎和科學依據。

        [1]蘇玉娟. 和什托洛蓋和什東-沙吉海礦區(qū)水文地質特征[J].山東國土資源.2015.31(3): 42-45.

        [2]賈建江. 模糊層次分析法在圈定地下水富水潛力區(qū)中的應用研究[D].新疆大學.2015.

        [3]左正金, 王獻坤, 羅文金, 等. 淮河流域 (河南段) 第四系含水層特征[J]. 地下水.2006.28(3): 25-27.

        [4]葛偉亞, 葉念軍, 龔建師, 等. 淮河流域平原區(qū)第四系含水層劃分及特征分析[J].資源調查與環(huán)境.2006.27(4): 268-276.

        [5]謝淵, 王劍, 江新勝, 等. 鄂爾多斯盆地下白堊統(tǒng)含水層儲水巖石特征與介質結構研究[J].水文地質工程地質.2005, 32(2): 11-19.

        2017-08-14

        王凱(1981-),男,安徽太和人,工程師,主要從事水文地質、工程地質和環(huán)境地質勘察工作。

        P641.12

        B

        1004-1184(2017)03-0189-02

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