巴音沟河南洼地水文地质条件简析

2016-07-04王龙江

地下水 2016年3期

关键词：洼地变幅含水层

王龙江

(新疆塔城水文勘测局，新疆塔城 834700)

巴音沟河南洼地水文地质条件简析

王龙江

(新疆塔城水文勘测局，新疆塔城 834700)

[摘要]根据巴音沟河南洼地地下水埋藏分布及含水层组特性，对区域地下水补给、径流、排泄条件进行分析，通过测量数据对该河渗漏量进行量的分析，最后分析项目区地下水动态变化，河流对两岸地下水水位的影响及年变幅的变化规律进行分析。

[关键词]安集海；地下水；补给

巴音沟河南洼地位于沙湾县安集海镇，该镇位于天山北坡伊连哈比尔尕山脉北麓，地处天山北坡经济带中西段。镇区东距沙湾县城27 km，西连独山子、奎屯，北与农八师142团等团场为邻。

该区域地处欧亚大陆腹地，准葛尔盆地东南缘，海洋湿气流难以进入，冬季常有较强冷空气入侵，夏季常有干燥炎热的天气出现，属典型的温带大陆性半荒漠干旱气候。据沙湾气象站资料，勘察区内多年平均气温7℃，7月最高月平均气温27.6℃，1月最低月平均气温-20.2℃，极端最低气温-40℃，最大冻结深度为1.45 m。年降水量在190.5～231.7 mm之间，主要集中在4—7月。

1地下水埋藏分布及含水层组特性

伊林哈比尔尕山山前大断裂、独山子—安集海断裂、安集海背斜、哈拉安德隆起过水通道等地质构造，制约着窝瓦特—安集海南洼地及山前倾斜平原区含水层的展布范围与沉积厚度，对地下水的形成、径流起决定性的控制作用。

巴音沟河、金沟河流域地下水系统东西以地表分水岭为界，南北纵贯基岩山地、山间洼地和山前倾斜平原。按地质构造控水特征，以伊林哈比尔尕山山前大断裂及独山子—安集海断裂与安集海背斜为分界线，将流域地下水系统进一步划分为三个子系统：南部基岩山地地下水子系统、中部窝瓦特—安集海南洼地地下水子系统、北部山前平原地下水子系统。

南部中高山区主要由前第三系地层组成，为碎屑岩类、变质岩类孔隙裂隙含水层，地下水就地接受降水等的入渗补给、顺沟势径流排泄，是山区河水的重要补给源之一。本区地下水通过地表径流(巴音沟河等)进入中部洼地补给地下水。

南洼地地下水子系统，南起伊林哈比尔尕山山前大断裂，北至独山子—安集海断裂与安集海背斜，东西长约60 km，南北宽6～8 km(在哈拉安德段宽度可达10～12 km)。据物探及钻探资料，南洼地第四系砂砾石层厚度400～600 m(中上更新统250～350 m，下更新统150～250 m)；地下水位埋深自南而北变小、由西向东变浅，洼地北侧和东部为60～80 m，洼地南侧和西部大于100。

哈拉安德隆起—安集海背斜隆起以北的山前倾斜平原区，含水层岩性在山前主要为松散的卵砾石层，向北逐渐过渡为砂层与粘性土互层；含水层结构在山前为单一大厚度的潜水，向北逐渐变为潜水—承压含水层。平原区自山前接受南洼地地下水的径流补给，还接受河道水渗漏补给及渠系与田间回归水渗漏补给；地下水总径流方向由南向北。地下水位埋深乌伊公路以南为90～150 m，乌伊公路以北到部队农场处地下水位埋深60～90 m，至141团地下水位逐渐变浅，成为地下水的蒸腾排泄区，由于灌多排少，使下游盐渍化程度有加重的趋势。

图1　论证区地下水位等值线图及监测孔位置图

综上所述，流域南部单一结构的潜水含水层区，地下水矿化度0.2～0.22 g/L，水化学类型为HCO3-Ca·Na型；北部山前倾斜平原区为多层结构的潜水—承压水含水层区，潜水的矿化度逐渐升高到0.5～6 g/L，水化学类型由HCO3·SO4-Na·Ca型转化为Cl·SO4-Na型，承压水水质与上游潜水水质相近。

2地下水补给、径流、排泄条件

南洼地地下水属巴音沟河、金沟河流域水资源系统的组成部分之一。巴音沟河与金沟河均源于南部基岩山地，其由南西向北东流经南洼地，往北流入山前倾斜平原区；南洼地内的地下水主要接受河水的渗漏补给，总体由南向北径流，由于地下水位埋深大，洼地内既无泉水溢流、又无地下水垂向蒸发，仅通过北部独山子—安集海断裂的地下径流排入山前倾斜平原区(图1)。

南洼地内的地下水，主要接受巴音沟河西侧伊林哈比尔尕山山前大断裂边界处的地下水径流补给及其下游巴音沟河河水(冲沙水)的悬河下渗补给。洼地内地下水在接受补给的同时，以6‰～7‰的水力坡度往北东方向径流，除了由安集海河谷径流排入山前倾斜平原外，还有部分地下水以8‰～10‰的水力坡度转向东流，进入金河洼地。

巴音沟河在黑山头建成的拦河引水枢纽工程，控制了河道的下泄水量，每年的夏洪冲沙水量成为渠首以下河道的主要渗漏水量。根据2001年和2003年河水渗漏量专项测量资料，渠首至公路桥之间15 km河道的河水渗漏率为66～76%，当河水流量小于2 m3/s时渗漏率达到100%(表1)；河水流量大于2 m3/s时，河水渗漏量与河流量呈线性关系(图2)。

表1　巴音沟河渠首—公路桥断河水渗漏规律表　m3/s

备注：2001年测5次，有效4次；2003年测2次，流量均小于2m3/s，全部漏失。

图2　河水渗漏量与河水流量关系图

巴音沟河河道为松散的砂卵砾石堆积，渗透性很强，根据双环渗水试验资料，河床单位面积渗漏量为0.94～42.5 m3/d·m2(表2)；河道从上游往下游，河床单位面积渗漏量随河道距离的增加呈线性规律减少，平均河道每增加1km，河床单位面积渗漏量将减少3.07 m3/d·m2(图3)。

表2　巴音沟河河床双环渗水试验成果表

备注：外环直径40 cm，内环直径28 cm，内环面积0.061 5 m2

图3　河道单位面积渗漏量与河道位置关系图

南洼地地下水在接受巴音沟河的地下水径流补给后，少部分地下水向北通过安集海大桥豁口，大部分地下水则以6‰～7‰的水力坡度向东径流进入金沟河洼地，至兴奋一队地下水径流逐渐转向北东，并以6‰～13‰的水力坡度径流，最终通过独山子—安集海断裂以地下径流进入山前倾斜平原区。

3区内地下水动态

3.1地下水位变化动态

南洼地地下水动态的主要影响因素是河流，由于巴音沟河在黑山头建有拦河引水枢纽工程，使枢纽下游的河道径流不仅具有自然的特性，而且还受人为的调节控制，因此项目分析区地下水动态特征呈现为受人类工程影响下的水文型(表3)。

南洼地内的地下水位随季节呈周期性变化，多年地下水位动态无明显的上升或下降趋势，但各年地下水位的峰谷值都有较大的变化。这些地下水位动态特征是与河川径流的特点一致的，其主要原因是巴音沟河年内与年际间流量的变化，使河水的渗漏量亦随之变化，从而导致山间洼地地下水位呈现与河川径流相一致的有规律的波动。

南洼地内地下水位峰谷值出现时间，与河水峰值流量出现时间、流量过程、河水入渗强度及地下水补给途径等有关。地下水高水位期近河地段出现在每年的8～10月份，远河地段出现在每年的11～12月份，分别较巴音沟河地表水丰水期滞后1～3个月和4～5个月；区内地下水低水位期出现在每年的6～8月份，一般近河地段出现的月份早、远河地段出现的月份晚，较巴音沟河地表水枯水期滞后1～3个月。

表3　南洼地地下水动态特征表

3.2地下水位年变幅的变化规律

洼地内地下水位年变幅受河水补给影响较大。由于上游河水流量大而获得渗入量多、下游河水流量小而获得渗入量少，所以上游地下水位年变幅较下游要大，地下水位年变幅沿河流流程平均每公里减少2.3 m，且在洼地内的水位年变幅较河谷内的衰减要快(图4)。

图4　巴音沟河纵向各钻孔地下水位年变幅曲线图

每年的河道冲沙期或灌溉用水量小的时期，河流下泄水量增大，地下水获得充分补给，使河道部位的地下水位迅速回升并由河中心向两侧不断扩展，由于水位在扩展过程中沿途得到的分配水量逐渐减少，因而呈现离巴河近地下水位升幅大、离巴河远地下水位升幅减小的特点；每年的其它时期，河流下泄水量变小甚至断流，地下水获得补给急剧减少，使得地下水位全面回落，受水位扩展时水力梯度的影响，在近河部位地下水水力梯度大而回落快，在远河部位地下水水力梯度小而回落慢。这种近河升幅大回落快、远河升幅小回落慢的特点，使得地下水位年变幅呈现近河大、远河小的变化规律。地下水位年变幅减少的幅度，随离河距离的增加而降低，在距河0～2 km、2～4 km、4～10 km的地段，西侧的地下水位年变幅每公里减少的幅度分别为7.3 m、2.7 m、1.0 m，地下水位年变幅具有近河减幅大、远河减幅小的变化规律。受地下水由西向东径流的影响，河流两侧地下水位年变幅并不对称，呈现相同河距东侧地下水位年变幅较西侧大的变化特点(图5)。