乌苏市平原区水文地质条件简析

葛国际

(新疆塔城水文水资源勘测局，新疆 塔城 834700)



乌苏市平原区水文地质条件简析

葛国际

(新疆塔城水文水资源勘测局，新疆 塔城 834700)

[摘要]随着乌苏市经济社会的进一步发展，耕地面积不断扩大，增加了对水资源的需求，使得乌苏市农灌用水紧缺，特别是季节性供需水矛盾十分突出，为提高本项目区供水保证率，本次利用乌苏市平原区已有的水井和地质勘察资料及卫片等前人工作成果，综合研究乌苏市地下水形成的地质及水文地质等条件，分析区域地下水补径排条件，得到项目区含水层富水性分布。结果表明：含水层为单一结构的潜水含水层，富水性极强，含水层逐步形成多层结构含水层即上部潜水含水层、下部承压含水层，富水性逐渐变弱。

[关键词]乌苏市；水文地质；地下水地质

乌苏市位于新疆天山北麓准噶尔盆地南缘，是新疆天山北坡经济带的重要发展区域和组成部分，丰富的光热资源和水土资源对当地经济的发展提供了坚实的基础。新疆乌苏地区区域水文地质普查报告，阐述了准噶尔盆地西南部—北天山山脉婆罗科努山和伊连哈比尔尕山到准噶尔界山山脉的玛依力山和札伊尔山之间、奎屯河至艾比湖(地区地下水形成的自然条件和水文地质条件变化的基本规律，对地下水资源进行了初步评价。

1自然地理

1.1地形、地貌

乌苏市平原区位于准噶尔盆地西南部，南部是天山山脉的婆罗科努山和依连哈比尔尕山，北部是准噶尔界山山脉的玛依力山、札伊尔山，东部与巴音沟河相连，西部为乌苏市诸河流的最低排泄基准面--艾比湖。地下水资源评价区基本涵盖了乌苏市平原区全部。

本次项目区主要位于南部婆罗科努山和依连哈比尔尕山、北部准噶尔界山之间，从南北山前向准噶尔盆地中心地形呈阶梯状逐渐降低，海拔亦由1 300 m过渡为250 m，并依次发育了不同的地形地貌。(图1 乌苏市地貌单元分区图)。

(1) 山区(Ⅰ)：天山山脉的婆罗科努山和依连哈比尔尕山，位于乌苏市的南部，其山脉呈SEE-NWW向延伸，东西长120 km,宽度70～84 km，海拔1 300～4 700 m，降雨充沛，云杉发育，为优良牧场。

(2)山前洪积砾质平原(Ⅱ)分别位于南部婆罗科努山和依连哈比尔尕山山前地带，可分为奎屯河强倾斜砾质平原(Ⅱ1)、四棵树河、古尔图河强倾斜砾质平原(Ⅱ2)。

(3)冲积细土平原(Ⅲ)分为奎屯河冲积细土平原(Ⅲ1)和四棵树河、古尔图河冲积细土平原(Ⅲ2)两部分。

(4)冲湖积平原(Ⅳ)位于车排子以西、佐顿艾力生沙漠以北的奎屯河冲湖积平原，地势低平，海拔200～300 m，地形坡降0.5‰～1.5‰，多沼泽，芦苇、梭梭、红柳发育。

(5)风积沙丘(Ⅴ)位于四棵树河下游冲积细土与冲湖积平原之间，东西长约70 km，南北宽8～16 km，地势略向西倾，海拔245～400 m，地表皆为粉细砂覆盖，沿河道、低洼处红柳、梭梭等灌木发育。

综上所述，乌苏市平原区内各地貌类型复杂多样，且发育完整，并且对地下水的分布赋存起着显著的控制作用。

图1　乌苏市地貌单元分区图

1.2气象、水文

1.2.1气象特征

乌苏市平原区位于温带干旱地区，属典型的大陆性干旱气候，气温变幅差较大，降水少，蒸发强烈。项目区干旱少雨，年平均气温7.9℃，平均降水量168 mm/a。区内降水量少并且时空分布不均匀，其中奎屯207.5 mm/a，乌苏168 mm/a，古尔图为117.9 mm/a，蒸发量年平均2 112.5 mm，区内气象要素特征见表1。

表1　各气候区内代表站主要气象要素统计表

1.2.2水文概况

乌苏市境内的河流属内陆水系，主要发源于天山山脉的婆罗科努山和依连哈比尔尕山北坡，故以天山水系为主。乌苏市河流大多数发源于天山山脉的婆罗科努山北坡，较大河流自西向东依次排列为托托河(少部分在乌苏境内，大部分在精河县境)、乌东果勒、古尔图河、莫托、特吾勒(塔布勒)、四棵树河、喇嘛沟河、奎屯河、巴音沟河(山区大部分在乌苏境内)。乌苏市多年平均河川径流量总量为18.10×108m3，乌苏市平均年地表水资源量为17.70×108m3，为多年平均河川径流量总量的97.79%。项目区范围内有奎屯河、四棵树河和古尔图河三条较大的河流。根据新疆水文水资源局水文资料统计，三河多年来平均径流量为13.177 0×108m3，其中奎屯河6.595 0×108m3，四棵树河2.968 0×108m3，古尔图河3.614 0×108m3。

2地质与水文地质条件

2.1区域地质概况

项目区自古生代以来的漫长历史时期，经受了多次构造运动，形成了天山东西向构造体系、北东向多字型构造体系和北西向构造体系。在三大构造体系的控制下，发育形成了今日的地貌景观。中生代时期，盆地南、西、北三面断续相对上升为山地，其间相对下降为盆地，同时在天山山前形成明显的坳陷带，并接受来自山地的巨厚的陆相堆积。第三纪时期，在强烈的喜玛拉雅运动的影响下，山地与盆地间断块式的升降运动增强，使中生代地层产生断裂和褶皱，山前坳陷也随着北迁西移，到新第三纪时形成了以乌苏—奎屯为中心的沉积区，再次接受新的堆积。此期，在四棵树河以东主要表现为坳褶，在四棵树河以西主要表现为断块陷落。第四纪以来，新构造运动仍很强烈，地壳的变动以垂直升降运动为主，其跳跃性和幅度的不均一性甚为明显，在山前带，上升运动使河流下蚀作用增强形成深谷，第四纪至今下切深度达15～20 m。在河谷两侧形成高度不同、时代不同的阶地。在山前倾斜平原上部，奎屯河、四棵树河、古尔图河形成5级以上阶地，至冲洪积平原区(312国道以北)阶地基本消失。由此可以看出：从前山带到冲洪积平原中上部，新构造上升运动普遍存在，其上升幅度距山区越远幅度越小，平原区相对下降。

2.2地下水的赋存条件与分布规律

2.2.1基岩山区地下水的赋存与分布

乌苏市南部山区由古生界海相及陆相火山碎屑岩和以花岗岩为主的侵入岩组成，南山受东西构造体系控制，经历了加里东期以来的多次构造运动的反复作用，地层变动剧烈，岩层岩体破碎严重，节理裂隙甚为发育，为大气降水入渗形成地下水提供了良好的赋存空间，反映地下水富集的基岩裂隙泉在南部山分布广泛。南山的巴音那木-克扎依达坂断裂、亚马特断裂及山前大断裂和北山的玛依勒断裂、达尔布特断裂为压扭性主干断裂，一般对地下水径流都起着阻隔作用，在补给源一侧的断裂破碎带，是地下水的富集带，并为地下水的深部循环与储存创造了条件。而南山的北东-北北东向断裂是伴随以上主干断裂而产生的次级张性或张扭性断裂，不仅控制着山区河流的流向，而且也为地下水的浅部循环与储存创造了条件，基岩山区的地下水就是按照这一规律赋存与分布的。

2.2.2平原区地下水的赋存与分布

乌苏市平原区第四系松散岩类孔隙水分布广泛。从南山山前向准噶尔盆地中心，即由山前洪积倾斜砾质平原 → 冲洪积细土平原 → 风成沙漠、冲积湖积细土平原，第四纪沉积物由单一的卵砾石层、砂砾石层渐变为砂砾石、砂、粘性土的互层，地下水的类型由单一结构的潜水过渡到多层结构的潜水—承压水。由于南部山体升降幅度、侵蚀搬运强度等地质作用较北部强烈，平原区主要接受了来自南山的沉积，从而形成了以南山松散岩类堆积物为主的含水层。

从南部山前倾斜洪积砾质平原到冲洪积平原上部，潜水的埋藏深度由深逐渐变浅直至溢出地表；冲洪积细土平原的潜水埋藏深度一般小于5m，潜水的埋藏深度主要受灌区的影响；冲湖积平原的潜水埋藏深度一般小于10 m。

冲洪积、冲湖积细土平原承压(自流)水分布范围广泛，南部大致以312国道北为界，北部以奎屯河道为界。

车排子灌区以西、佐顿爱力生沙漠北至东西向的吉尔尕郎河(奎屯河下游河道，以下简称吉河)之间(该区域称甘家湖梭梭自然保护区)为冲湖积细土平原。冲湖积细土平原广泛赋水，潜水位埋深一般大于3 m(见表2)，承压(自流)含水层埋藏深度在50～80 m以下，含水介质上部为粉砂、细砂，下部为细砂、粗砂，中间夹有粉质粘土、粉土层。

表2　冲湖积细土平原(甘家湖梭梭自然保护区)

2.3含水层(组)特征及富水性

2.3.1含水层富水性等级划分

项目区第四纪松散堆积层岩性以卵砾石、砂砾石及砂为主，并夹有粉土、粉质粘土。从南部山前倾斜洪积砾质平原到冲洪积、冲积、冲湖积细土平原，地层由单一的卵砾石、砂砾石层逐渐过渡为砂砾石、砂、粘性土的互层，含水层的类型也由单一结构的潜水含水层过渡到多层结构的潜水—承压(自流)含水层(组)。含水层(组)富水性的等级采用井径377 mm、水位降深5 m时的单井涌水量为标准(见表3)进行划分。

表3　含水层(组)富水性的等级划分表

2.3.2地下水含水层开采条件

1)单一结构的潜水含水层分布在山前洪积倾斜平原地带，含水层可划分为水量极丰富、水量丰富的2个等级。

水量极丰富的潜水含水层分布在南山山前洪积平原的奎屯河、四棵树河、古尔图河现代河道两侧及三条河流所形成的洪积扇轴部，含水层岩性为卵砾石、砂砾石层，潜水位埋深一般大于20 m，渗透系数一般大于25 m/d，单井涌水量为5 060 m3/d，属水量极丰富区,其特征是:奎屯河地段富水性最强。

水量丰富的潜水含水层分布于乌苏市北部山前洪积平原地带，含水层岩性为砂砾石、细砂和含土砂砾石，水位埋深2.8 m，渗透系数0.5 m/d，单井涌水量为1 224 m3/d。

2)多层结构的含水层划分为潜水水量丰富与承压水水量丰富、潜水水量中等与承压水水量丰富和潜水水量中等与承压水水量中等的3个等级。

(1)在高泉124团潜水位埋深7.8 m，潜水含水层厚26 m，含水介质为粗砂，涌水量1 150 m3/d，渗透系数3.8 m/d，单位涌水量1.52 L/(m·s)；潜水含水层下伏的承压含水层厚30 m，岩性为砂砾石，涌水量为1 515 m3/d，渗透系数11.3 m/d，单位涌水量3.18 L/(m·s)。

(2)在五道泉一带，在73 m以上可揭露两层承压含水层。第一承压自流含水层埋藏深度为8～22.9 m，顶底板为结构致密的粉质粘土层，含水介质为粉细砂、砂砾石，水头高出地面3.35 m，单井涌水量1 688.72 m3/d；第二承压自流含水层埋藏深度为39.5～72.3 m，含水层岩性为粉细砂层，水头高出地面3.82 m，涌水量为371.89 m3/d。

(3)分布在古尔图镇—柳沟水库—黄沟水库以北的柳沟灌区、车排子灌区以及甘家湖林场地区。潜水位埋深一般在3～5 m，含水层岩性为粉细砂、砂砾石层，含水层厚15～50 m，涌水量为110～680 m3/d，单位涌水量0.1～.2 L/m·s之间。在潜水含水层之下，埋藏有3～5层承压(自流)含水层组，在200 m深度内，含水层累计厚度50～65 m，含水层岩性为中细砂、细砂、粉细砂。由南向北逐渐变细，含水层厚度渐变薄。涌水量一般在100～500 m3/d之间，单位涌水量在0.1～1.3 L/m·s之间。

2.4地下水的补给、径流和排泄条件

南部山前倾斜洪积砾质平原的地下水在水平方向上接收山区地下水的侧向补给，在垂向主要接收河道水渗漏、渠系水入渗及前山带暴雨形成的洪水渗漏，由于地下水水位埋藏深，稀少的大气降水对地下水的补给作用不大。山区地下水的侧向补给、河道水、洪水渗漏是平原区地下水的重要补给源。洪积砾质平原地层颗粒粗大、孔隙大，且地形坡度较大，地下水径流强烈，是地下水的补给径流区。

冲洪积、冲积细土平原的地下水一方面接受山前倾斜洪积砾质平原地下水的侧向补给，另一方面灌区内渠道水、水库水、田灌水的渗漏补给也是该地带地下水主要的补给源。山前倾斜洪积砾质平原地下水的侧向补给是细土平原区中深部承压水的最主要补给源，灌区内渠道水、水库水、田间灌溉水的渗漏主要补给浅部潜水。下伏承压水对上覆潜水进行顶托越流补给。

佐顿爱力生沙漠的下伏地层与上游四棵树河、古尔图河冲积细土平原和下游冲湖积细土平原在沉积岩性、岩相上基本无大的差别，是地下水的径流区。

冲湖积细土平原是乌苏市平原的下游区，地下水主要接受佐顿爱力生沙漠(南面)、奎屯河冲积细土平原(东面)的侧向径流补给，由于潜水位埋藏浅，潜水的蒸发蒸腾作用强烈，且地形较为平坦低洼，地下水径流滞缓，是地下水的排泄区。奎屯河的下游河道吉尔尕郎河排泄冲湖积细土平原的地下水。详见图2。

图2　乌苏市平原区潜水等水位线图

综上所述，乌苏市平原的地下水主要来自南山山区地下水的侧向补给、山前倾斜洪积砾质平原上的河道水及洪水渗漏、渠系水入渗补给，稀少的大气降水对地下水的补给作用不大；灌区内渠道水、水库水、田间灌溉水的渗漏主要补给潜水。地下水的总体流向在吉河以南地区为由南向北，在吉河地带为自东向西。地下水排泄主要为潜水蒸发蒸腾与人工开采。

3结语

(1)单一结构的潜水含水层其中水量极丰富的潜水含水层潜水位埋深一般大于20 m，渗透系数一般大于25 m/d，单井涌水量为5 060 m3/d，水量丰富的潜水含水层水位埋深2.8 m，渗透系数0.5 m/d，单井涌水量为1 224 m3/d。

(2)多层结构的含水层其中潜水水量丰富、承压水水量丰富的多层结构涌水量1 150 m3/d，渗透系数3.8 m/d，单位涌水量1.52 L/(m·s)；潜水水量中等、承压水水量丰富的含水层涌水量115 m3/d，单位涌水量0.14 L/m·s；潜水水量中等、承压水水量中等的含水层分涌水量为110～680 m3/d，单位涌水量0.1～0.2 L/m·s之间。含水层富水性由南向北沿奎屯河河道方向渐变弱，但在奎屯河河道两侧地区，则一般富水性稍强。

(3)本项目南部山地是地下水的主要形成区，乌苏市平原的地下水资源主要来自南山山区。南部山前冲洪积砾质平原是地下水的主要补给径流区，腹部的冲积、冲湖积平原则是地下水的径流排泄区和排泄区。

参考文献

[1]塔城地区地方志编纂委员会. 塔城地区志[M]. 乌鲁木齐：新疆人民出版社.1997.

[2]程同福，等.新疆乌苏市地下水资源评价报告.2011.

[中图分类号]P641.6

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)02-0176-03

[作者简介]葛国际(1980-)，男，安徽淮北人，助理工程师，主要从事水文勘测、预报及工程水文计算等技术工作。

[收稿日期]2015-11-16