水均衡法在博斯腾湖大碱滩盐矿矿床成因分析中的应用

■陈国栋 王保山

水均衡法在博斯腾湖大碱滩盐矿矿床成因分析中的应用

■陈国栋 王保山

大碱滩盐矿位于博斯腾湖东岸沙山外侧，其西部、南部为沙山环抱，东部有少量沙丘，地势略高于博斯腾湖常年平均水位。区域内无常年性地表水流，只有常年性洪流，据资料显示矿区内潜水位年变幅0.2～0.4米，说明该矿区水转化基本处于相对均衡状态。根据地下水均衡原理，利用排泄量反求单项补给量，以获得洪水补给量的估算值。并为矿床成因分析提供理论依据。

水均衡 大碱滩 成因 应用

1　均衡区与水均衡期的确定

均衡区包括大碱滩盐盆全部范围，东界和西界均与盐盆东西界一致，即湖积砂与地表盐壳的界线。呈长轴为北偏西—南偏东，北窄南宽的长条形，长轴与地下水流向基本垂直。长度8.8千米，短轴平均宽度2.4千米，面积21平方千米。以搜集到的气象资料为依托，将2007年作为一个水均衡期。

2　均衡式的建立

根据本区水文地质特征和地下水补、径、排条件，确定补给项为：①大气降水入渗补给（Q降）、②东部湖积砂地下水径流补给（Q径入）、③自流井水人工补给（Q人工）、④凝结水入渗补给量（Q凝）、⑤季节性洪水入渗补给量（Q洪）；排泄项为：①大气蒸发排泄（Q蒸）、②地下水通过西部边界向博湖方向径流（Q径出）。由此，建立均衡式：Q降+Q径入+Q人工+Q凝+Q洪＝Q蒸+Q径出。

3　均衡要素计算

（1）大气蒸发量（Q蒸）：均衡区内共分布有两种蒸发体：①潜卤水（埋深一般0.5米）；②浸漫地表的季节性洪水（滞留期按4个月计）。综合其它地区均衡场观测试验结果，结合本区特点，蒸发量取值列于下表（※2007年6～9月，4个月蒸发量之和）：

表1　大气蒸发量计算参数

Q蒸＝F×A＝498.15×104立方米/年

（2）地下径流排泄量（Q径出）：均衡区西界各项计算参数列于下表(其中地下水流向与计算断面之间的夹角α＝90°)：

表2　地下径流排泄量计算参数

Q径出＝K×I×B×H×sinα×365＝1473立方米/年

（3）大气降水入渗补给量（Q降）：根据渗入系数的不同将均衡区分为潜卤水分布区和粉质粘土分布区，根据收集的气象及入渗系数，各区参数如下表：

表3　大气降水入渗补给量计算参数

Q降＝F·A·β＝34.2×104立方米/年

（4）东界湖积砂地下径流补给量（Q径入）：

均衡区东界各项计算参数列于表4(其中地下水流向与计算断面之间的夹角α＝90°)：

表4　东界湖积砂地下径流补给量计算参数

Q径入＝K×I×B×H×sinα×365＝34.2立方米/年

（5）自流井人工补给量（Q人工）：均衡区北部约8千米处凿有自流井一眼，供盐化厂化盐用，井深86米，下有流量为230立方米/时的深井泵，每年春天连续开泵40～50天，其他时间全年靠自流，自流量4～5升/秒,这是唯一的均衡区外地下水转化为地表水流往均衡区。经测算此井每年流入补给水量：Q人工=39.85×104立方米/年

（6）大气凝结水入渗补给量（Q凝）：

综合其它干旱地区均衡试验资料，结合本区岩性和地下水埋深，采用的凝结入渗量及其它计算参数见表5：

表5　大气凝结水入渗补给量计算参数

Q凝=F×β=113.85×104立方米/年

4　计算成果

根据本区均衡式，反求季节性洪水的单项补给量，求得结果为：Q洪=276.20×104立方米/年。

现将补给与排泄项各数据和各自所占比例进行统计，见表6：

表6　各项参数统计表

5　结论

本文通过水均衡原理计算季节性洪水的单项补给量，可以解决水文地质等资料匮乏区域的补给问题，该方法较适用于补给途径单一、排泄方式简单且区域的水均衡分析，分析表6中计算结果，可以得出以下结论：

①补给量中，以季节性洪水入渗补给为主，占到总补给量的一半以上，次为大气凝结水。大气降水入渗、地下径流和自流井水的人工补给所占比例不大。

②排泄量中，地下径流泄出所占比例甚微，可忽略不计。本区地下水几乎全为大气蒸发垂直排泄。

③流入大碱滩的地表和地下径流，除蒸发外几乎没有其它出路，因此利于盐分浓缩聚集，也就是说各种盐类绝对处于正均衡状态，独特的地形条件及气候因素是其石盐芒硝矿成矿的重要因素。

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P611[文献码]B

1000～405X（2016）～4～13～1