吉力湖西地下水賦存條件及動(dòng)態(tài)變化特征研究

張樂(lè)樂(lè)

(新疆昌源水務(wù)科學(xué)研究院(有限公司)，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆自治區(qū)地處西北內(nèi)陸，經(jīng)濟(jì)開發(fā)程度較低，隨著我國(guó)“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的不斷深入，新疆儲(chǔ)量豐富的煤、石油、天然氣等資源被不斷發(fā)現(xiàn)，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了很好的基礎(chǔ)。地下水資源水質(zhì)干凈、供應(yīng)量穩(wěn)定，是人們生活、生產(chǎn)的重要依靠，因此勘查資源儲(chǔ)量豐富區(qū)域地下水情況對(duì)于后期開發(fā)工作的順利開展意義重大。

1 研究區(qū)概況

勘查區(qū)處于新疆西北部，準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，轄屬三個(gè)行政區(qū)(塔城地區(qū)、阿勒泰地區(qū)、一八四團(tuán))，東西長(zhǎng)約216 km，南北寬約118 km，面積約為14 000 km2，西北與哈薩克斯坦共和國(guó)交界，西起吾爾喀夏爾山東北緣，東至吉力湖，北以薩吾爾山為界與吉木乃縣相連，南以瑪納斯湖北部、烏爾禾區(qū)魔鬼城為界。

2 區(qū)域地下水形成及賦存條件分析

經(jīng)勘查，吉力湖西地下水系統(tǒng)整體呈不規(guī)則矩形分布，其中南北長(zhǎng)度約為40～55 km，東西長(zhǎng)度約61～82 km，總面積約為2 863.6 km2。該區(qū)域地形主要有山區(qū)和平原組成，其中平原區(qū)占到比重達(dá)到73.3%，下面分別對(duì)這兩種不同地形的地下水賦存情況進(jìn)行分析。

2.1 山區(qū)地下水的形成與賦存

在該區(qū)域內(nèi)，有一個(gè)大裂隙帶從北部一直延續(xù)至黑山頭，其中F9、F10兩條斷裂將泥盆系地層抬升，形成地壘，降水沿?cái)嗔褞Ъ捌扑閹Я严堆a(bǔ)給山區(qū)基巖裂隙水，因此該區(qū)域地下水受降水影響非常大[1]。

山區(qū)內(nèi)中部為沙爾布爾特山，海拔在1 400 m以下，地形為中低山丘，區(qū)內(nèi)降水量小但蒸發(fā)量大，屬于貧水區(qū)，但是得益于裂隙帶較為發(fā)育，為地下存儲(chǔ)降水創(chuàng)造了良好條件，這就使得沙爾布爾特山相對(duì)于其他區(qū)域，是吉力湖西山區(qū)地形中地下含水量較大區(qū)域。經(jīng)過(guò)實(shí)地勘察，沙爾布爾特山單泉流量能夠達(dá)到0.3～1.0 L/s。

2.2 平原地下水的形成與賦存

研究區(qū)內(nèi)的平原地形占比很大，但是被沙爾布爾特山分隔為南北兩個(gè)片區(qū)，其中北方片區(qū)廣泛分布著第四系松散沉積物，但厚度均在5.0 m以內(nèi)。沉積物以砂礫石、含土砂礫石為主，絕大部分區(qū)域在地面以下8.5～10.0深度，分布著一層透水地層，加上匯水條件好，可以見到第四系潛水。

南方片區(qū)內(nèi)的第四系松散沉積物分布亦較廣泛，部分鉆孔揭露最大厚度7.24 m，一般也小于5 m，地層中砂礫石含量占比達(dá)到60%以上。但是該片區(qū)內(nèi)受地殼運(yùn)動(dòng)破壞影響較大，地層完整結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞，導(dǎo)致第四系主要含水層均不復(fù)存在，因此相對(duì)來(lái)說(shuō)南片區(qū)的地下水含量不如北片區(qū)[2]。

3 含水層特征分析

3.1 基巖裂隙水

經(jīng)地質(zhì)勘察：基巖裂隙含水巖組主要為古生界地層和中期火山巖層，但這兩種地層沒(méi)有明顯分界線，所以在此按照裂隙性質(zhì)將地下水分為以下三類：很多裂隙帶也是由不同原因造成，一般包括：構(gòu)造裂隙(斷層帶、褶皺帶、侵入巖體擠壓等)，脈狀裂隙(斷層主裂隙周邊發(fā)育的較小裂隙)，風(fēng)化帶裂隙。下面依據(jù)不同裂隙種類對(duì)地下含水層特征進(jìn)行分析。

3.1.1 構(gòu)造裂隙和脈狀裂隙含水層特征

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)構(gòu)造裂隙水和斷層邁狀裂隙水本質(zhì)上均是由地殼運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致巖層整體結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而有一定的儲(chǔ)存地下水的能力，但是富水量很小，其中3處鉆孔檢測(cè)其流量均在0.1 L/s以下，不存在開采價(jià)值。構(gòu)造裂隙水和斷層脈狀水主要位于阿得爾克山北坡及迪倫山大部分地區(qū)，這也就導(dǎo)致這些地區(qū)短期內(nèi)不適合人工活動(dòng)。

3.1.2 風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙含水層特征

風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水相對(duì)于構(gòu)造裂隙水和斷層脈狀水，含水量要豐富很多，但是也有較豐富區(qū)和貧乏區(qū)之分，具體如下：

(1)較豐富區(qū)(單泉流量0.1～1 L/s)：主要發(fā)育在阿得爾克山南坡，含水巖組主要為侵入巖，巖性主要是石英巖、花崗巖[3]；

(2)貧乏區(qū)(單泉流量<0.1 L/s)：主要分布于整個(gè)區(qū)域的北部山脈兩側(cè)，含水巖組主要為侵入花崗巖，貧乏區(qū)未看見一處地下水出露。

3.2 第四系松散巖類孔隙水潛水

該類型潛水相對(duì)于基巖裂隙水，其含量要豐富很多，主要分布在沙爾布爾特山北側(cè)平原區(qū)，含水巖層以砂礫石為主，松散巖類孔隙潛水含水量與含水層厚度直接相關(guān)，在部分富水區(qū)，單泉流量可以達(dá)到1.5 L/s以上。但是部分區(qū)域(主要是山前地帶南北兩側(cè))受制于含水層厚度，導(dǎo)致水量并不豐富，其中以MJB013、MJC005兩處鉆孔最具代表性，詳細(xì)資料見表1所示。

表1 北谷地第四系含水層特征一覽表(水量貧乏)

3.3 古近系結(jié)構(gòu)不完整巖類孔隙水

經(jīng)地質(zhì)勘探：平原區(qū)的大部分區(qū)域新近系地層由于埋深淺、地層松散(蒸發(fā)量大)等原因，導(dǎo)致富水性很差，含水量可忽略不計(jì)。相對(duì)來(lái)說(shuō)古近系富水條件好一些，主要以碎屑巖類構(gòu)成含水層，但總量依然屬于貧乏。

古近系結(jié)構(gòu)不完整巖性以砂巖、礫巖以及砂泥巖互層為主，含水層厚度在8.5 m以上，推測(cè)最厚可達(dá)120.2 m以上。由于北區(qū)相對(duì)于南區(qū)富水性更好，因此勘探鉆孔主要分布在北區(qū)，由鉆孔信息可知部分區(qū)域地下水具有承壓性(前提條件是埋深超過(guò)80m)。

4 地下水動(dòng)態(tài)分析

4.1 地下水位動(dòng)態(tài)分析

為觀察地下水水位動(dòng)態(tài)，本次共在吉力湖西地下水系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了50處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)采樣結(jié)果分析：僅第四系松散巖類孔隙潛水富水量大、地下水位動(dòng)態(tài)明顯，所以在此只對(duì)其水位動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析。

由于該類潛水埋深很小(8.0 m以內(nèi)，部分區(qū)域甚至小于2.0 m)，所以影響水位動(dòng)態(tài)的最大因素是蒸發(fā)和降水、冰雪融水補(bǔ)給，從圖1展示的地下水位動(dòng)態(tài)歷時(shí)曲線中也可以得出：

圖1 吉力湖西地下水位動(dòng)態(tài)歷時(shí)曲線

(1)6-8月份，水位下降趨勢(shì)明顯，究其原因是由于進(jìn)入夏季，地表溫度較高，會(huì)促進(jìn)蒸發(fā)量增大；

(2)從9月份-次年4月份，地下水位逐漸升高，究其原因是地表溫度降低，冰雪融水和降水的補(bǔ)給量大于蒸發(fā)損失量，最終在4月份形成高水位；

(3)本區(qū)域第四系潛水水位動(dòng)態(tài)渠線總體呈“單峰、單谷”形態(tài)，變化幅度在0.65 m。

4.2 地下水化學(xué)類型動(dòng)態(tài)分析

地下水化學(xué)類型與水質(zhì)息息相關(guān)，而且地下水化學(xué)類型會(huì)受地形、巖性、水量、賦存條件等多個(gè)因素影響，處于一個(gè)不斷變化之中。通過(guò)對(duì)樣品分析得到以下結(jié)論：吉力湖西地下水系統(tǒng)水化學(xué)類型主要受降水和地下水徑流條件控制，自西向東逐漸變化。其中北片區(qū)水樣化學(xué)類型變化順序?yàn)椋褐靥妓嵝汀靥妓崃蛩嵝汀蛩嵝?；南片區(qū)水樣化學(xué)類型變化順序?yàn)椋褐靥妓崃蛩嵝汀蛩嵝汀蛩崧刃?。區(qū)域上整體徑流條件極差，僅在局部洼地可見地下水的匯集，故溶濾作用很弱，濃縮作用很強(qiáng)。區(qū)內(nèi)地下水化學(xué)類型詳細(xì)分類如下：

4.2.1 HCO3型

區(qū)內(nèi)HCO3型地下水僅在北洼地薩烏爾山東部到黑山頭一帶有發(fā)育。該區(qū)域降水和地下水徑流條件較好，有利于地下水的溶濾作用，故發(fā)育HCO3-Mg型地下水，礦化度小于0.5 g/L。

4.2.2 SO4·HCO3型

區(qū)內(nèi)SO4·HCO3型地下水主要受到濃縮作用控制，在北谷地的伊克烏圖布拉克牧場(chǎng)到坎德克村一帶及南谷地的沙爾布爾特山到阿尤巴依村一帶發(fā)育。北谷地潛水埋深淺，利于蒸發(fā)濃縮作用，靠暴雨洪流進(jìn)行補(bǔ)給，區(qū)域上主要發(fā)育SO4·HCO3-Na·Ca型地下水，礦化度在0.4～1.2 g/L。南谷地受蒸發(fā)濃縮作用，在徑流區(qū)發(fā)育SO4·HCO3-Na型地下水，礦化度在1～2 g/L。

4.2.3 SO4型

區(qū)內(nèi)SO4型地下水主要在北谷地坎德克村以東及阿尤巴依村東南一帶發(fā)育，屬于SO4·HCO3型地下水與SO4·Cl型地下水的過(guò)渡帶。區(qū)域上蒸發(fā)強(qiáng)烈，濃縮作用較強(qiáng)。北谷地主要發(fā)育SO4-Na型地下水，礦化度在1～2 g/L；南谷地亦發(fā)育SO4-Na型地下水，礦化度在1～2 g/L。

4.2.4 SO4·Cl型

主要在南谷地東南部發(fā)育，該區(qū)域降水量小，蒸發(fā)作用最為強(qiáng)烈，濃縮作用亦最為強(qiáng)烈，故發(fā)育為SO4·Cl-Na型地下水，礦化度在2～5 g/L。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)勘察分析，吉力湖西地下水系統(tǒng)總體含水量貧乏，且受降雨、蒸發(fā)等因素影響較大，地下水賦存量也會(huì)出現(xiàn)較大幅度變化，不利于穩(wěn)定開采，而且水質(zhì)也比較差，因此地區(qū)經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值被很大程度制約。隨著近年來(lái)我國(guó)對(duì)煤炭開采的積極性主動(dòng)降低，導(dǎo)致新疆地區(qū)很多煤炭資源開發(fā)前景暗淡，因此吉力湖西地區(qū)20 a間基本無(wú)大動(dòng)作。