李雪妮

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新疆特變電工職工住宅區(qū)水文地質(zhì)條件分析

李雪妮

（新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，烏魯木齊 830091）

在對新疆昌吉市氣象、水文、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造以及地層巖性等條件分析的基礎(chǔ)上，對研究區(qū)的區(qū)域水文地質(zhì)條件和地下水資源開發(fā)利用進行了分析。研究結(jié)果表明：項目建設(shè)區(qū)巨厚的第四紀沉積物，為地下水的儲存、運移提供了良好的空間，區(qū)域埋藏著豐富的孔隙潛水；主要接受天山北麓受冰雪融水與大氣降水補給，地下水的總體流向為NNE，地下水排泄主要為側(cè)向排泄和地下水人工開采兩種形式；昌吉市用水量按用途主要包括農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、城鎮(zhèn)生活及農(nóng)村用水。

地下水；水文地質(zhì)條件；地下水資源開發(fā)；昌吉

特變電工為新疆維吾爾自治區(qū)昌吉市大型上市企業(yè)，以輸變電、新能源、新材料為三大支柱產(chǎn)業(yè)。根據(jù)特變電工輸變電、新材料、新能源（能源）產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃和需要，結(jié)合昌吉市市政規(guī)劃，特變總部職工住宅小區(qū)（保障性住房）劃定在昌吉市東南，占地面積118 990m2，建筑面積201 970m2。由于受昌吉市城市生活供水覆蓋不足原因，住宅區(qū)將自行配套建設(shè)供水水源。因此，以野外調(diào)查和分析為基礎(chǔ)上，參考了相關(guān)研究成果[1-10]，對昌吉市區(qū)域的地下水埋藏分布及含水層組特性、區(qū)域地下水的補徑排特征、地下水的水化學特征以及區(qū)內(nèi)地下水的動態(tài)特征進行了分析，并對區(qū)內(nèi)地下水資源的開發(fā)和利用現(xiàn)狀進行了分析，進而為該建設(shè)項目的取水方式和可行性提供依據(jù)。

1 區(qū)域概況

1.1 氣象

昌吉市地處歐亞大陸，遠離海洋，是典型的溫帶大陸性氣候，冬季漫長，夏季炎熱干燥，春季多風，年日溫差較大，降水稀少，蒸發(fā)強烈。

昌吉市南部山區(qū)平均氣溫為－5.2℃，中低山區(qū)為0.1℃，平原區(qū)為6.1℃，沙漠地區(qū)為5.7℃。極端最高氣溫為42℃，極端最低氣溫－38.2℃，累積年較差為42.1℃，日較差13.2℃。區(qū)域降水具有垂直分帶的特點，降水量隨海拔高度的增加而遞增，同時又具有季節(jié)性降水不均勻的特點，最大降水多集中在3-5月或6~8月。此外除哈地坡站位于出山口處，峽谷風大，使得哈地坡站的水面蒸發(fā)大于昌吉站，昌吉市多年平均水面蒸發(fā)量為1 074.2mm；蒸發(fā)量隨海拔高程降低而遞增，最小月份及冬季蒸發(fā)百分比隨海拔高程降低而遞減的特點。昌吉市平均日照：山區(qū)為2 545h ，平原區(qū)為2 833h，沙漠區(qū)為2 936h。主風向為西南風和南西風，平均風速為1.8m/s。

1.2 水文

昌吉市境內(nèi)主要河流有三屯河和頭屯河。兩河流均發(fā)源于天山中段的天格爾峰。據(jù)多年水文統(tǒng)計資料，頭屯河多年平均徑流量2.41×108m3，豐水年3.15×108m3，枯水年1.16×108m3，輸水干渠有八鋼引水渠、東干渠、西干渠，其中西干渠長12.5km ，年引水量占頭屯河徑流量的36.2%。三屯河多年平均徑流量3.55×108m3，豐水年4.79×108m3，枯水年為2.56×108m3；主要引水渠為西干渠、東干渠、盤山渠和永進渠。此外，區(qū)內(nèi)山區(qū)水庫有頭屯河水庫和三屯河水庫，同時河流在出山口后建有引水渠首，除向下游引水外，其余水量則下泄河道，河道下泄水量對項目區(qū)地下水具有補給作用。

1.3 地形地貌

昌吉市南高北低，由南向北可分為南部山區(qū)、中部平原區(qū)和北部沙漠三個單元。中部平原區(qū)上部為本論證建設(shè)區(qū)域，位于天山北麓準噶爾盆地南緣頭屯河—三屯河流域的山前沖洪積平原上。其地形南高北低，兩河沖洪積扇頂至扇緣高差約350m，地形坡降從扇頂?shù)奖苯F路以南約14‰～16.5‰，北疆鐵路至烏伊公路約10‰～13‰，烏伊公路至北部沙漠區(qū)約7‰～9‰。三屯河至園豐鄉(xiāng)一帶為頭屯河沖洪積與三屯河沖洪積扇的扇間洼地，由于受呼圖壁背斜影響，三屯河沖洪積扇走向北東，扇體兩側(cè)與呼圖壁河沖洪積扇相連，東側(cè)與頭屯河沖洪扇相連，下部自電機廠－第二水文隊－榆樹溝鄉(xiāng)以北發(fā)育有古河道。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

昌吉市位于天山北坡，準噶爾盆地南緣。在大地構(gòu)造上，南部天山為古生代地槽褶皺構(gòu)造帶，北部丘陵、平原區(qū)屬沉降的準噶爾盆地凹陷區(qū)。昌吉市則處于天山褶皺帶的烏魯木齊山前拗陷前，南部天山構(gòu)造活動強烈，斷裂褶皺發(fā)育，近東西向的壓扭性斷裂組是區(qū)域性的主要構(gòu)造線，燕山期的構(gòu)造運動使山前拗陷帶的中、新生界發(fā)生褶皺，形成軸向與天山平行的一系列背斜及向斜構(gòu)造，但它們在地表的反映并不明顯。山前拗陷帶中第四紀沉積物厚度200～1 200m，為論證區(qū)地下水賦存提供了良好的空間。

研究區(qū)流域?qū)偬焐今薨檸У纳角鞍枷輩^(qū)，烏魯木齊沉降帶的中斷，北部與準噶爾地臺相連。據(jù)物探資料區(qū)域性隱伏斷裂有兩條，一條位于山前，近東西走向，自頭屯河山口處，春頭一隊到三屯河口渠道，形成基巖山區(qū)與第四系平原區(qū)的斷層接觸關(guān)系，造成河口處150m高差的地下跌水；另一條位于烏伊公路附近，走向為北西西向，地表無顯著特征，西段與呼圖壁背斜的南緣相鄰。隱伏斷裂以北的第四系沉積厚度變薄約400～700m，在兩條斷裂之間第四系沉積厚度最大約800～1 200m，構(gòu)成了頭屯河與三屯河沖洪積扇的主體。

1.5 地層巖性

項目論證分析區(qū)地層分別敘述如下：

1）上更新沖洪積沙礫石層：巖性主要為青灰色，灰白色的卵礫石、沙礫石、礫石夾砂層透鏡體，含漂礫，分選差。揭露最大厚度為160m，地表覆蓋有0.5～1.5m厚的亞砂土層。

2）上更新統(tǒng)沖洪積黃土狀土層：巖性為黃色亞粘土，亞砂土，厚度2～6m。

3）全新統(tǒng)沖積層：分布在頭屯河、三屯河水系的河床、沖溝內(nèi)，在河流Ⅰ、Ⅱ級階地也有分布。巖性沙礫石、含礫砂層、亞砂土、亞粘土，厚度一般為15～20m。

4）全新統(tǒng)坡積—洪積層：沿河岸有零星分布。巖性含礫亞砂土與碎石混雜堆積。厚度一般為15～30m。

5）全新統(tǒng)沖洪積鹽漬土層：分布在東北部的現(xiàn)代沖溝內(nèi)，河道兩側(cè)的低凹處，巖性為灰白色鹽漬土。厚度一般為2～3m。

6）全新統(tǒng)沖沼相淤泥層：分布在古河道中，巖性為灰黑色淤泥亞粘土，厚度約為5～13m。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件分析

2.1 地下水埋藏分布及含水層組特性

項目建設(shè)區(qū)巨厚的第四紀沉積物，為地下水的儲存、運移提供了良好的空間，埋藏著豐富的孔隙潛水。頭屯河與三屯河沖洪積扇相互疊置而成的山前傾斜平原，具有干旱－半干旱區(qū)山前沖洪積扇的一般水文地質(zhì)規(guī)律。

1）潛水含水層：項目建設(shè)區(qū)處于頭屯河沖洪積傾斜平原的上中部，地下水含水層為大厚度潛水含水層。由物探成果知道，二六工鄉(xiāng)三哇村─榆樹溝鄉(xiāng)尾溝村一線以南地區(qū)為單一結(jié)構(gòu)的大厚度卵礫石、砂礫石潛水含水層。其飽水帶厚度為400~1 000m ，平均厚度為700m，總體來講，潛水含水層從扇軸部向兩側(cè)、從扇頂至扇緣顆粒逐漸變細。

在扇中部如電機廠、榆樹溝鄉(xiāng)西三哇村和東三哇村一帶，地下水埋深30~40m。含水層巖性為粗大的卵礫石、砂礫石，形成了單井出水量大于5 000m3/d的富水帶，向南含水層巖性逐漸變?yōu)樯暗[石層，水位埋深增大，富水性相對減弱。據(jù)抽水試驗（潛水非完整井）資料，滲透系數(shù)42.81~136.6m/d，平均81.66m/d，單井出水量一般為1 812.9~6 831.48m3/d，平均為4 449.22m3/d。

2）混合水含水層：分布在烏伊公路以北，地表以下200m深度范圍內(nèi)。由于扇的中下部細顆粒地層在縱向和橫向上分布的不連續(xù)性，以及區(qū)內(nèi)有1 000多眼深度在100m左右的機井均未采取任何止水措施，使上層潛水和承壓水通過這種自然的、人工的“天窗”發(fā)生水力聯(lián)系，造成潛水水位和承壓水位很難區(qū)分。該混合含水層有3~4個單層，每層厚度5~30m不等，地下水埋深從50m到小于5m。含水層主要為砂礫石及少量砂的透鏡體，隔水層由亞粘土、亞砂土組成。總之，由中部向兩側(cè)，淺部向深部含水層 顆粒變細，厚度變薄，富水性減弱。據(jù)抽水試驗資料：混合水含水層滲透系數(shù)為1.74~82.9m/d，平均48.17m/d，單井出水量為1 734.27~5 018.8m3/d，平均為3 097.64m3/d。

3）承壓含水層：分布在烏伊公路北3~4km以下，埋藏在混合水含水層之下。隔水頂板埋深分別為80m和130m，為亞粘土、亞砂土及粘土。含水層滲透系數(shù)平均為29.74m/d，單井出水量1 275.2~4 562.2m3/d，平均為257.68m3/d。

4）自流水含水層：分布于財貿(mào)農(nóng)場－大西渠牧場－濱湖鄉(xiāng)一線以北。含水層巖性以中粗砂為主，隔水頂?shù)装逵烧惩痢喺惩翗?gòu)成。含水層埋深與隔水頂?shù)装迓裆钣赡舷虮敝饾u增大，自流水水頭由南至北由高于0.5m至高于9.98m。據(jù)第二水文地質(zhì)大隊SK12鉆孔資料，在揭露的250m深度范圍內(nèi)，有四層自流水含水層，含水層厚度10~30m ，隔水頂板埋深120~180m，自流量2~12 l/s。就整個自流水分布區(qū)而言，東西部自流水較中部豐富，在180m以下埋藏的自流水含水層富水性較好，180m以上富水性相對較弱。滲透系數(shù)為1.22~5.06m/d，平均2.39m/d，單井出水量為51.2m3/d。

綜上所述：通過鉆孔揭露巖性可以得出，項目區(qū)域地下水類型為第四系松散巖類孔隙水，地下水埋深大于85m，已有鉆孔揭露深度253m內(nèi)，巖性為砂卵礫石地層。區(qū)內(nèi)地下水補給條件好，含水層滲透系數(shù)較大，地下水埋深雖較大，但對于本次供水工程來說仍是建設(shè)機井較好的地帶。

2.2 區(qū)域地下水補徑流排特征

2.2.1 地下水的補給

源于天山北麓受冰雪融水與大氣降水補給的頭屯河、三屯河，匯集山區(qū)各支流沿河道源源不斷地向山前流瀉，在河流出山口后便發(fā)生大量滲漏，成為扇區(qū)地下水主要補給來源，這種補給有以下三種方式：

1）扇頂丘陵地帶：兩河河床中出露中、下更新統(tǒng)半膠結(jié)冰水沉積砂巖、砂礫巖和砂質(zhì)泥巖三層，砂巖砂礫巖具有一定的透水性。如位于頭屯河山口處Ⅱ級階地上的八一鋼鐵廠附近便可見Ⅱ級階地上的地表水通過該層向下滲透，在河岸坡腳下以泉的形式出露，便是一個極好的例證。當?shù)乇硭鲝皆搶訒r滲透補給該層的層間孔隙裂隙水，再通過山前隱伏斷裂從深部直接補給扇區(qū)地下水。

2）從兩河山區(qū)水庫至渠首站之間，河流流經(jīng)全新統(tǒng)松散的卵礫石層，地表水以垂直滲漏和側(cè)向排泄方式，大量補給地下水。據(jù)兩河水管處觀測資料，頭屯河滲漏率為9.54％，三屯河滲漏率為22.1％。

3）山前傾斜平原的引水系統(tǒng)，干、支、斗、農(nóng)渠幾乎將兩河所有的河水引入各灌區(qū)，在引水過程中，這四級渠系的滲漏，是扇區(qū)地下水重要的補給來源。

區(qū)域地下水位等值線及其地下水流向圖

2.2.2地下水徑流

如前所述，在烏一伊公路以南沖洪積扇中上部，含水層巖性為卵礫石、砂礫石，徑流條件良好。地下水以平緩的坡度向扇緣方向運移，潛水等水位線相對稀疏，水力坡度為 3.53‰，平均為3.75‰。烏一伊公路以北隨著含水層顆粒變細和細顆粒夾層、透鏡體的出現(xiàn)，含水層的導水性減弱，地下水徑流條件變差，水力坡度變小，則為1.96‰,平均為1.69‰。細土平原區(qū)含水層顆粒更細，地下水徑流條件更差，平均水力坡度為3‰。地下水的總體流向為NNE。由于受隱伏構(gòu)造和巖性的影響，在烏一伊公路以北轉(zhuǎn)為NE向（工作區(qū)東部）和NNW向（工作區(qū)西部），受人工開采的影響，在局部小范圍內(nèi)改變了地下水的天然徑流特征。如在昌吉市毛紡廠一帶形成一個開采降落漏斗，地下水的流向局部發(fā)生了變化。

2.2.3 地下水排泄

項目建設(shè)區(qū)地下水埋深大于100m，屬地下水補給徑流深埋區(qū)，地下水排泄主要為側(cè)向排泄和地下水人工開采兩種形式。

烏伊公路以北，潛水在沖洪積傾斜扇緣溝谷和低洼處以泉和沼澤形式排泄。由于大量開采地下水，區(qū)域水位下降，上世紀60年代以前存在的地下水溢出帶已不明顯，泉水幾乎斷流，僅在局部低洼處地下水以蒸發(fā)或蒸騰的形式排泄。在濱湖、佃壩鄉(xiāng)等地，這些區(qū)域地下水以人工開采、地下水側(cè)向排泄為主。

2.3 地下水水化學特征

地下水的化學成份是自然地理、水文地質(zhì)條件的綜合反映。河水化學性質(zhì)對地下水化學成份有決定性影響，同時又受地質(zhì)環(huán)境的制約。在扇的中上部含水層巖石顆粒粗大，徑流條件好，水交替強烈，在這里地下水的礦化度均小于0.5g/l，水化學類型為HCO3·Ca·Na型水，向下游沖洪積扇的兩側(cè)及前緣，含水層巖石顆粒逐漸變細，并出現(xiàn)細顆粒夾層和粘土，徑流條件變差，水交替作用逐漸滯緩，地下水礦化度一般0.5~1.0g/l，水化學類型依次為HCO3·SO4·Ca·Na型水，SO4·HCO3·Ca·Na型水，SO4·Ca·Na型水。

項目建設(shè)區(qū)地下水水質(zhì)優(yōu)良，礦化度低，總硬度不大，低于生活飲用水水質(zhì)標準。尤其是頭屯河流域上中部地區(qū)，地下水可用于各種目的的供水水源。收集論證建設(shè)區(qū)地下水質(zhì)簡分析資料進行分析得出，區(qū)內(nèi)地下水水化學類型為HCO3·SO4·Ca，礦化度為438g/L，pH值為7.4，地下水質(zhì)較好。

2.4 區(qū)內(nèi)地下水動態(tài)

自然與人為因素是影響地下水動態(tài)的兩大因素。通過分析，昌吉市農(nóng)業(yè)灌溉用水占總用水量的91%，其中地下水開采量1.65×108m3占總用水量的35%。受流域上下游水資源量的差異，昌吉市地下水開發(fā)有三個特征：

1）在沖洪積扇上部引灌地表水為主，地下水提取量很少，所以地下水動態(tài)受自然因素控制，人為影響因素不大。

2）在沖洪積扇中部，即沿烏伊公路兩側(cè)地區(qū)的農(nóng)場、鄉(xiāng)以引用地表水及提取地下水進行灌溉農(nóng)業(yè)，且昌吉市城區(qū)位于此處，工業(yè)用水地下水提取量較大，地下水動態(tài)主要受人工開采影響，在曲線上呈現(xiàn)V字型。

3）沖洪積扇下部多為荒漠地帶，有眾多的小農(nóng)場及兵團農(nóng)場在此處分布，該處農(nóng)業(yè)灌溉用水以提取地下水為主，且開采量又大，則地下水動態(tài)受人為開采因素影響，地下水位呈逐年下降趨勢。因此，水文及人工影響決定了昌吉市地下水動態(tài)的基本情況。

綜上分析，項目建設(shè)區(qū)處于頭屯河流域中上游，靠近河道，地下水動態(tài)介于為水文型和人工開采型之間，區(qū)內(nèi)地下水受上游側(cè)向補給和河道滲漏補給影響較大，下游區(qū)域地下水超采對其影響相對較小。

3 研究區(qū)水資源開發(fā)利用

1）供水工程現(xiàn)狀：經(jīng)過近50年來的發(fā)展建設(shè)，昌吉市基本形成了以三屯河、頭屯河水系為主的東西兩大輸水水利樞紐等灌區(qū)配套工程。

2）水資源利用：昌吉市用水量按用途分為：農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、城鎮(zhèn)生活及農(nóng)村用水?，F(xiàn)狀年昌吉市地表水和地下水利用總量為3.08+2.11=5.18×108m3。其中：昌吉市農(nóng)業(yè)灌溉用水占總用水量的91%，工業(yè)用水占總用水量的5.8%；城鎮(zhèn)生活用水量占總用水量的2.3%；農(nóng)村生活占總用水量的0.6%。

3）現(xiàn)狀年用水水平分析：研究區(qū)綜合用水水平主要以人均用水量和萬元GDP用水量等指標來反映。現(xiàn)狀年2010年昌吉市萬元GDP（當年價）用水量270.5m3；人均用水量為1 144.2m3；萬元產(chǎn)業(yè)工業(yè)增加值用水量為74.9 m3；農(nóng)業(yè)綜合畝均用水量364.6 m3/畝；城鎮(zhèn)綜合生活用水指標127.7L/人·d；農(nóng)村居民用水指標72.1L/人·d。

4 結(jié)論

1）項目建設(shè)區(qū)巨厚的第四紀沉積物，為地下水的儲存、運移提供了良好的空間，區(qū)域埋藏著豐富的孔隙潛水。頭屯河與三屯河沖洪積扇相互疊置而成的山前傾斜平原，具有干旱－半干旱區(qū)山前沖洪積扇的一般水文地質(zhì)規(guī)律。

2）項目建設(shè)區(qū)主要接受天山北麓受冰雪融水與大氣降水補給；地下水的總體流向為NNE；項目建設(shè)區(qū)地下水埋深大于100m，屬地下水補給徑流深埋區(qū)，地下水排泄主要為側(cè)向排泄和地下水人工開采兩種形式。區(qū)內(nèi)地下水水化學類型為HCO3·SO4·Ca，礦化度為438g/l，pH值為7.4，地下水質(zhì)較好。

3）昌吉市用水量按用途主要包括農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、城鎮(zhèn)生活及農(nóng)村用水?，F(xiàn)狀年昌吉市地表水和地下水利用總量為5.18×108m3。其中：昌吉市農(nóng)業(yè)灌溉用水占總用水量的91%，工業(yè)用水占總用水量的5.8%，城鎮(zhèn)生活用水量占總用水量的2.3%，農(nóng)村生活占總用水量的0.6%。

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Hydrogeological Condition of the Workers’ Residential Area of the Xinjiang Special Electric Change Engineering

LI Xue-ni

（The First Hydrogeological and Engineering Geological Party, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources, ürümqi 830091）

This paper has a discussion on hydrogeological condition of the workers’ residential area of the Xinjiang special electric change engineering based on regional hydrogeological condition and exploitation of groundwater based on meteorological, hydrogeological, geomorphic and geological conditions in Changji, Xinjiang. The study indicates that tremendous Quaternary deposit at the project site provides good space for storage and migration of groundwater, abundant pore underground water occurs in this region, groundwater is recharged from ice and snow water and meteoric water at the north piedmont of the Tianshan Mountains, total flow direction of the groundwater is NNE-trending, the groundwater is discharged by lateral discharge and human mining. The groundwater in Changji is used in industry and agriculture and as drinking.

s: groundwater; hydrogeological condition; exploitation of groundwater; Changji

2018-03-29

李雪妮（1981- ），女，河南省淮陽縣人，高級工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面的工作

P641.1

A

1006-0995（2018）04-0666-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.04.029