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        西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)地下鹵水水位動態(tài)變化特征分析

        2018-06-20 05:45:36
        地下水 2018年3期
        關(guān)鍵詞:晶間鹽湖鹵水

        (青海中信國安鋰業(yè)發(fā)展有限公司,青海 格爾木 816099)

        西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)位于青海省柴達木盆地中部,礦區(qū)內(nèi)地形平坦,海拔高度為2 681 m左右,面積約570 km2,行政區(qū)劃隸屬于青海省海西蒙古族藏族自治州大柴旦鎮(zhèn)管轄[1]。

        西臺吉乃爾鹽湖為典型的內(nèi)陸干旱氣候,表現(xiàn)為干燥多風(fēng)、降雨稀少、蒸發(fā)強烈、晝夜溫差大的特征,年平均氣溫為4.47℃,最高溫度為38.5℃,年蒸發(fā)量為2 505.9 mm,降水量為17.8 mm。

        1 研究區(qū)地形地貌特征

        西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)總地勢為西南高,東北低。西部、北部為大面積構(gòu)造隆升區(qū)呈現(xiàn)丘陵地形,并發(fā)育有丘間凹地,構(gòu)成大面積風(fēng)蝕殘丘地形,海拔2 800~3 000 m,起伏高度小于200 m。南部為昆侖山山前傾斜平原。山前傾斜平原地勢北傾,地面坡降3‰左右,發(fā)育兩級沖洪積扇,沖洪積扇扇間地帶地勢較低,沖洪積扇扇前緣湖泊發(fā)育,沼澤、鹽殼廣泛分布,湖水面高程在2 681 m±。沖洪積扇上間歇性河流發(fā)育,平原上分布著活動及固定沙丘。總觀礦區(qū)為一中間低洼、周邊隆起并向中心傾斜、半封閉的現(xiàn)代湖盆凹地。

        2 地下鹵水賦存特征

        西臺吉乃爾鹽湖地下鹵水主要賦存于40 m以淺的含水介質(zhì)中,含水層底板埋深大部大于10 m,湖盆中心埋深大于30 m,向礦區(qū)邊緣變淺。根據(jù)西臺吉乃爾鹽湖地下水的埋藏條件,可分為潛水含水層和承壓含水層兩種。

        2.1 潛水含水層

        該類地下水主要分布在12勘探線以西地帶,含水巖性主要為中粗砂、含石鹽粉細砂等,并夾有石鹽透鏡體,含水層厚度10~15 m,在礦區(qū)中部最大25.56 m,向邊緣逐漸變薄乃至尖滅。水位埋深一般1~2 m,最大3.13 m。含水層底板巖性為灰綠色砂質(zhì)粘土,局部為早期沉積的石鹽、石膏等化學(xué)沉積。

        在現(xiàn)代湖泊影響地區(qū)分布有薄層潛水含水層,含水層巖性為全新統(tǒng)灰白色細粒石鹽,含水層厚度一般在0.2 m,最厚為0.40 m,面積約30.8 km2。

        2.2 承壓含水層

        分布于礦區(qū)的大部分地段,含水層巖性為含粉砂的石鹽、石鹽等。含水層厚度在10~15 m ,最大達31 m ,自南向北,含水層頂板埋深逐漸變薄以至尖滅,與潛水含水層直接接觸。隔水層巖性為砂質(zhì)粘土,隔水底板與潛水層隔水底板同層。承壓含水層水頭均低于地表,為淺藏承壓鹵水。

        3 研究區(qū)觀測孔的布置

        觀測孔以能控制全礦區(qū),在區(qū)域上能較為完整的反映該區(qū)域地下水流場為布設(shè)原則,各觀測孔沿著地下水流向和垂直地下水流向布設(shè),控制其邊界的側(cè)向徑流及開采區(qū)的地下鹵水水位變化情況,突出宏觀、兼顧微觀,盡可能做到周邊水與地下晶間鹵水、潛水與承壓水、固體礦與液體礦統(tǒng)一兼顧,獲得盡可能多的監(jiān)測資料。

        堅持區(qū)域控制,重點突出,逐步完善。突出控制承壓鹵水,兼顧潛鹵水資源,以開采區(qū)為中心突出潛水“豐”字剖面控制,承壓水“十”字控制,再進行均勻布置,以控制漏斗變化。突出變化地段,兼顧一般地段。監(jiān)測孔力求沿水化學(xué)可能發(fā)生變化最大方向布置,開采區(qū)及重點試驗研究區(qū)加密觀測網(wǎng)點。

        根據(jù)以上原則和技術(shù)依據(jù),我們在西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)一共布設(shè)了53個地下鹵水位觀測孔(見圖1)。

        圖1 西臺吉乃爾鹽湖觀測孔布置示意圖

        4 地下鹵水位動態(tài)特征

        4.1 地下鹵水的水動力條件變化

        西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)地下鹵水分為晶間潛鹵水,孔隙潛鹵水和晶間承壓鹵水,三者之間具有一定的水力聯(lián)系。

        孔隙潛鹵水主要分布在12勘探線以西的地帶,一般厚度10~15 m, 最厚達25.56 m,該層上部與湖水及晶間潛鹵水層直接連通。

        晶間潛鹵水主要分布在湖水區(qū)西側(cè),厚度在0. 03~0.46 m之間,因含礦層太薄而不具單獨開釆價值。

        晶間承壓鹵水分布在6—32勘探線之間的廣大地帶,一般厚度15~25 m, 最大厚度31.25 m,因該層南部上覆4~5 m的隔水層而具有承壓性質(zhì),向北隔水層厚度變薄,向西逐漸變薄至尖滅,故晶間承壓鹵水與孔隙潛鹵水呈巖相相變接觸而發(fā)生直接的水力聯(lián)系。

        4.2 多年地下鹵水位動態(tài)特征分析

        西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)的地下鹵水補給:臺吉乃爾河向南的支流西臺吉乃爾河是礦區(qū)地表、地下水的主要補給來源,它首先補給西部湖泊的湖水,再由西部湖泊注入西臺湖從而影響礦區(qū)地下鹵水動態(tài)。每年1月至2月份為冰凍期,河床結(jié)冰,河水?dāng)嗔鳌_M入3月份后,氣溫升高,河冰解凍,河水源源不斷地流入礦區(qū)。河水流量較大的時期主要集中在每年3—4月冰雪融化期和6—10月雨季。根據(jù)本區(qū)域?qū)嶋H情況我們將補給水分為上游河水補給;集中的大氣降水補給;南側(cè)、東側(cè)地下水補給以及深部循環(huán)水等,以地表水補給為主導(dǎo)。礦區(qū)地下水排泄方式主要有湖水水面蒸發(fā)、鹽灘陸面蒸發(fā)、鹵水開采排泄,以人工開采方式為主。

        采區(qū)內(nèi)水位的變化主要與采區(qū)外圍水的補給、開采量密切相關(guān),多年地下鹵水位平均埋深隨時間的變化呈逐漸下降趨勢(見圖2),隨著開采時間的延長和開采量的增加,西部地下鹵水有逐步向湖區(qū)補給的趨勢。地下鹵水高、低水位與地表水的漲落同步出現(xiàn)。

        自2004年大規(guī)模開采晶間鹵水以來,西臺吉乃爾鹽湖采區(qū)的規(guī)?;_采形成了一定降深,于2009年漏斗中心最大降深曾達到7 m左右,但因2010年格爾木河特大洪水的影響又使礦區(qū)得到顯著恢復(fù),礦區(qū)周邊未受到開采影響的觀測孔水位年度變化穩(wěn)定,采區(qū)漏斗中心始終得到周邊補給,采區(qū)漏斗邊緣孔水位持續(xù)下降,一直補給被開采漏斗。西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)受補水的影響,地表湖水以較快的速度恢復(fù)漏斗,對中心漏斗形成了夷平和消蝕作用,因釆集鹵水形成的中心漏斗趨于下降和擴大的漏斗變化過程。

        圖2 礦區(qū)G8觀測孔地下鹵水多年動態(tài)變化曲線圖

        圖3 礦區(qū)G23觀測孔2014年度水位動態(tài)變化曲線圖

        4.3 礦區(qū)地下鹵水年動態(tài)特征

        4.3.1 孔隙潛鹵水位特征

        孔隙潛鹵水位變幅 0.110~0.515 m。水位動態(tài)曲線皆為平緩型,年變率在 0.83%~7.36%之間,屬穩(wěn)定型礦層,沿勘探線水位變幅由南向北遞減。高水位多出現(xiàn)在9-11月,低水位多出現(xiàn)在 1-5月見表1。

        4.3.2 晶間承壓鹵水水位動態(tài)特征

        從表2 可知,晶間承壓鹵首采區(qū)水位年變幅為 0.14~3.485 m, 水位動態(tài)曲線屬漸變型,水位年變率在 1.69%~26.44%之間,高水位期多在 2—3 月,低水位期多在 5—8 月見表1和圖3。

        表1 孔隙潛鹵水水位動態(tài)變化特征表

        表2 晶間承壓鹵水水位動態(tài)變化特征表

        5 結(jié)語

        (1)西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)地下鹵水開發(fā)利用程度很高,地下鹵水動態(tài)完全是受人為活動干擾的動態(tài)過程。

        (2)水位降深曲線反映了采鹵強度與補給強度關(guān)系。當(dāng)補給強度較小,補給量小于采鹵量的時候(采鹵井內(nèi)水位持續(xù)下降),采鹵渠道附近的水躍值就較大,反之,補給強度與采鹵強度相當(dāng)時(即水位相對穩(wěn)定時),渠道附近水躍值就小。

        (3)通過surfer軟件制作等水位線圖(見圖2)可以看出,采區(qū)降落漏斗以井采區(qū)域為中心,呈長扁橢圓狀;由于開采規(guī)模不斷擴大,開采區(qū)內(nèi)地下鹵水位平均埋深隨時間的變化呈逐漸下降趨勢,采鹵漏斗進一步擴大,漏斗中心水位逐步加深,礦區(qū)地下鹵水透水性較好,周邊的地下鹵水快速向降落漏斗中心補給,隨著采鹵的影響,有進一步向西部氯化物型礦區(qū)擴張演化的趨勢,西臺礦區(qū)受補水的影響,地表湖水以較快的速度恢復(fù)漏斗,對中心漏斗形成了夷平和消蝕作用。

        (4)建議進一步優(yōu)化西臺吉乃爾鹽湖礦區(qū)動態(tài)監(jiān)測網(wǎng),采用先進的自動監(jiān)測設(shè)備,建立地下鹵水自動監(jiān)測系統(tǒng),通過長期動態(tài)監(jiān)測水位數(shù)據(jù)的大量積累和分析,指導(dǎo)合理設(shè)計采鹵工程、預(yù)測年度可采量,從而實現(xiàn)開采量與補給量的動態(tài)平衡,減少水躍值,提高回采率。

        [1]青海省柴達木綜合地質(zhì)勘查大隊.青海省大柴旦鎮(zhèn)西臺吉乃爾鋰礦區(qū)礦區(qū)勘探報告[R].2002.9.

        [2]化工部長沙設(shè)計研究院.西臺吉乃爾湖鋰礦區(qū)100萬噸硫酸鉀鎂肥可行性研究報告[R].2003.5.

        [3]高東林,馬海州,張西營,等.西臺吉乃爾鹽湖地下鹵水的賦存特征[J].鹽湖研究.2006.(02):01-06.

        [4]陳元軍.西臺吉乃爾鹽湖采鹵井技術(shù)方案[J].化工礦物與加工.2015.(11):49-51.

        [5]于升松.察爾汗鹽湖首采區(qū)鉀鹵水動態(tài)及其預(yù)測[M].北京:科學(xué)出版社.1999.

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