新疆精河县艾比湖湖水（卤水）年内变化特征分析

2015-12-19孙忠伟

西部探矿工程 2015年8期

关键词：精河县丰水期卤水

刘涛，郑勇，孙忠伟

（新疆地矿局第二水文工程地质大队，新疆昌吉831100）

新疆精河县艾比湖湖水（卤水）年内变化特征分析

刘涛*，郑勇，孙忠伟

（新疆地矿局第二水文工程地质大队，新疆昌吉831100）

以新疆精河县艾比湖东南岸西侧芒硝矿为例，探讨了艾比湖湖水特性，根据实际调查工作分析了湖区湖水一个水文年的变化特征，由试验数据评价和分析卤水中不同成分变化的问题，供同类湖区盐矿借鉴。

艾比湖湖水（卤水）；动态变化；特征

1 然地理概况

精河县艾比湖位于精河县城东北约30km处，呈北西、南东展布，湖水面积522km2，海拔高程197m。湖区北部为马伊力山脉东段，海拔600-1500m，区内最高峰为1555m，南部为科古琴山脉，精河县城东部的黑山头最高为718m。艾比湖西北部为宽达10余公里的槽形长廊，直通哈萨克斯坦的阿拉湖，形成著名的风口。湖西南为平原区，海拔200m左右，是主要的农业区，东部和东北部为戈壁平原区。

2 水文地质概况

2.1 艾比湖周边河流情况概述

从区域上来看，该区发育向心式水系，起源于艾比湖周边各个山区的河流，从艾比湖四周向湖心汇集，较大的河流有东部的奎屯河、南部有精河，西部有博尔塔拉河，只有精河与博尔塔拉河为常年流水，年径流量分别为3.30×108m3和4.13×108m3，均为水质优良的淡水，其它河流均为间歇性河流。区域水文、地质情况表明，奎屯河、精河、博尔塔拉河的河水以及地下水均含有丰富的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4，它们同艾比湖卤水矿有着密切的水力联系，是形成矿床的补给源。

2.2 艾比湖基本特征

艾比湖为新疆第二大咸水湖。艾比湖水是动态变化的，据新疆科学院盐湖队20世纪60年代资料，长约56km，宽37km，到20世纪80年代，湖面积为612km2，而目前艾比湖呈近似椭圆状，长约30km，宽约20km，面积522km2左右，湖底平坦，最大湖深＞3m，平均1.4m，储水量约（6.4～7.5）×108m3。由于艾比湖地区四季气候变化较大，夏季多风，艾比湖湖水在大风的作用下波涛翻滚，湖水由于含有泥沙，略发黄色，在湖水边缘有泡沫，味道咸涩，有腥味；在冬季，湖水清澈，部分地段结冰，冰层中含有卤虫卵而略发红色。

3 艾比湖湖水动态变化

艾比湖湖区面积是动态的，年际及年内变化很明显，或者可以说每天的湖水边界都是不一致的；一年内四季变化使温度也相应变化，而艾比湖湖水（卤水）中的矿物组分的溶解与温度又有密切关系，因此，随着四季的变化使湖水中的矿物组分以及各矿物的含量是动态变化的。

3.1 艾比湖边界动态变化特征

湖水主要接受周边河流的补给，短期内（1个水文年）湖水面积与周边河流补给量有关，因此艾比湖湖面随着季节的不同，其湖水面积也不同，周边河流补给量最大为6～8月，9～11月、3～5月为相对较小时期，最小补给量出现在12月至次年2月。但是，由于补给湖水的河流途经地区均为以农业为主，在夏季农田灌溉用水主要引用周边河流的水，大部分河流都被引用，因此，在河流补给量最大的6～8月份入湖水量反而很小，待到冬季，虽然河流水流补给较小，但基本全部汇入艾比湖内，所以艾比湖湖水基本在夏季的6～8月为一年中湖水面积最小（枯水期），反而在12月至次年2月为一年中湖水面积最大（丰水期）。据实测资料，艾比湖枯水期边界相对于与丰水期而言，一个水文年内在枯水期时湖水（卤水）边界往湖心退缩0.3～2.1km左右。

3.2 艾比湖湖水（卤水）组分以及含量变化特征

3.2.1 卤水离子含量与温度的关系

根据枯水期（2012年8月）和丰水期（2011年11月）2个时期（温度不同），进行说明含量变化情况（见表1）。湖水的化学组分主要离子种类与温度的变化关系不大，离子种类基本为K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO2-4、HCO3-、CO3-、NO3-。总体来说Ca2+含量基本没有变化，而K+、Na+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO3-含量温度高时含量均大于温度低时的含量，温度高时的含量大部分为温度低时候离子含量的1.5～2倍，最大可达3倍。离子含量随温度的变化与其各离子在不同温度下的溶解度有关。

表1 离子含量与温度关系特征一览表

3.2.2 湖水（卤水）组分变化特征

艾比湖湖水（卤水）矿物组分主要组分有Ca (HCO3)2、CaSO4、MgSO4、K2SO4、Na2SO4、NaCl以及水不溶物。但在不同季节（温度不同）其组分不尽相同，在此针对丰水期以及枯水期来简单说明：

在丰水期湖水（卤水）中盐类矿物有NaCl、Na2SO4、MgSO4、K2SO4、Ca(HCO3)2、CaSO4，具体含量为：NaCl含量5.66%～6.08%，平均5.83%；Na2SO4含量0.82%～2.30%，平均1.16%；MgSO4含量2.16%～2.35%，平均2.24%；K2SO4含量0.15%～0.16%，平均0.16%；Ca(HCO3)2含量基本都在0.04%，平均0.04%；CaSO4含量0.11%～0.16%，平均0.12%。水不溶物含量0.043～2.3mg/L，平均1.17mg/L。

在枯水期在丰水期湖水（卤水）中盐类矿物有NaCl、Na2SO4、MgSO4、K2SO4、Ca(HCO3)2、CaSO4，具体含量为：NaCl含量7.63%～8.31%，平均8.01%；Na2SO4含量7.13%～8.21%，平均7.61%；MgSO4含量3.18%～ 3.42%，平均3.32%；K2SO4含量0.22%，平均0.22%；Ca (HCO3)2含量0.07%，平均0.07%；CaSO4含量0.06%～0.08%，平均0.07%。

虽然在枯水期与丰水期中盐类矿物种类一样，但从开发利用角度来说，在丰水期时盐类矿物的含量与枯水期时盐类矿物的含量到达最低工业指标的盐类矿物的种类不尽相同。

从2011年10月至2012年9月一个水文年中，据图1可以看出，湖水（卤水）中的化学成分NaCl、Na2SO4含量随季节的变化非常明显，不同季节含量大不相同，比如Na2SO4整体为从3月开始随季节温度的变化其含量逐渐增多，到8月到达峰值，而后随温度的降低其含量又逐渐减少，在每年的1月、2月、12月湖水中的含量很少，NaCl含量变化规律与Na2SO4含量变化规律基本一致。