托克逊县地下淡水分布特征及成因

2016-09-16吴海霞

西部探矿工程 2016年6期

关键词：水系潜水含水层

吴海霞

（新疆地矿局第十一地质大队，新疆昌吉831100）

托克逊县地下淡水分布特征及成因

吴海霞*

（新疆地矿局第十一地质大队，新疆昌吉831100）

托克逊县地下水资源主要受白杨河水系和阿拉沟水系控制，在白杨河水系和阿拉沟水系的影响下，形成了特有的干旱区水资源特征，这种水资源特征对城市供水、农业用水及工业用水具有极大的意义。通过对地下水资源的分布特征及成因分析，为地下水的合理开发与利用指明了方向。

托克逊；淡水资源；分布特征；成因分析；合理开发

白杨河水系和阿拉沟水系是托克逊县境内最重要的水资源来源，两河流域在托克逊盆地形成了广阔的山前冲洪积倾斜平原，蕴藏了丰富的地下水资源，但可供利用的水资源相对紧缺，地下淡水资源面临着逐渐被污染的风险，发现更多的淡水资源及合理有效利用水资源同样重要，水资源的合理有效利用将直接影响到托克逊县的可持续发展，现对托克逊县地下水资源的分布特征及成因进行分析探讨。

1　托克逊县区域水文地质条件

本区地质构造、岩性、地形地貌、水文气象因素决定了盆地地下水形成及分布埋藏条件。

托克逊位于天山山间吐鲁番断陷盆地西部，托克逊盆地南、西、北三面由中高山环绕，向东开阔与艾丁湖相连。南部、西部、东部山前由相对隔水的第三系泥岩、含泥质砾岩组成隔水边界；盆地第四系松散沉积物下部为第三系泥岩，含泥质砾岩组成隔水底板。使盆地边缘及底部由相对隔水岩层组成封闭相对独立储水盆地，盆地周围山区与盆地中心高差悬殊，地形坡度大，有利于第四系松散沉积物的堆积和地下水的汇集。

盆地西北两侧山脊高达3000～5000m的博格达山、喀啦乌成山，降水丰富、长年冰雪覆盖，地表水较发育，南部觉罗塔格山为中低山区，降水稀少，无一条长年性地表水流，使盆地的地表水系不对称。地下水主要来自西部阿拉沟河水系、北部白杨河水系的补给。

盆地内广泛分布厚度巨大的第四系松散堆积物，为区内地下水的存储、运移提供了良好的空间。西、北山区地表水的大量渗入及河道潜流流入、地下径流流入形成丰富的地下水补给。使其赋存着丰富的地下水之源，并具有干旱山间盆地所特有的水文地质规律，即由山前到盆地中心，松散堆积物颗粒由粗变细，由砾质冲洪积扇稀土平原，含水层由单一结构的潜水含水层过渡到多层结构的承压水、自流水，富水性由强到弱，水质及水化学类型也发生了很大的变化。由于区内不均匀的沉降，使得本区第四系松散堆积物在区内的分布有一定的差异。虽然由山前到盆地中心含水层及水力特征有一定差异，但都属于同一含水系统的含水岩组，具有其特定特征。

第四纪地质、构造、地貌及水文等条件的影响，本区含水层结构及富水性存在显著的地带性差异。

2　地下水分布特征

（1）托克逊县周边水资源山前冲洪积倾斜平原地下水分布特征。主要分布于阿拉沟河水系、白杨河山前冲洪积扇戈壁砾石带，分布地带与山前戈壁砾石平原地带相吻合，面积487.5km2。潜水含水层的主要水文地质参数、含水层结构见表1。

阿拉沟河水系山前冲积扇的沉积物，扇顶部以卵砾石夹漂石为主，向下逐渐过渡到本次详查区西部伊拉湖以西4.5km左右的细土平原区，单一结构的潜水一方面向深部承压含水层补给，另一方面转为上层潜水，含水层岩性渐变为粉土、细砂、砾砂等，厚度3～15m不等，富水性减弱，参透性较差。

潜水埋深自扇顶大于100m，向东逐渐变浅，据位于伊拉湖西部8km左右的坎儿井揭露潜水埋深63.5m，伊拉湖一带水位埋深8～10m，向东到达托克逊潜水埋深3～5m。测区东部潜水埋深只有0.5～1.5m。

白杨河出山口，冲洪积扇在小草胡一带向盆地分布。由于新构造运动，盐山抬高，使白杨河向西改道，穿过盐山，形成盐山山前现代河谷冲积扇。沉积物由上部卵砾石夹漂石为主，向下部逐渐过渡为卵砾石，扇缘侧为砂砾石层，向南逐渐过渡到细土平原区，地下水由单一结构潜水含水层过渡到多层结构的潜水承压含水层。潜水埋深自测区北部大于150m，向南逐渐变浅，位于托万克布拉克以北3km坎儿井揭露，潜水埋深30m，向南到达托万克布拉克一带，潜水埋深5～10m，向南潜水埋深1～3m。沿托克逊河岸边，潜水埋深增大至3～4m。

白杨河现代河谷冲洪积扇出红山口分布面积不大，接近扇的上部，松散堆积物由卵石、砾石组成的粗颗粒为主，向下颗粒逐渐变细，到达扇缘以砾石为主，地下潜水埋深近扇顶部大于100m，向下逐渐变浅。据河北乡北3km坎儿井揭露，地下潜水位埋深43m，河东乡一带潜水埋深8～10m。

（2）托克逊县细土带（城市及农业分布区）地下水特征。本区的地下水特征主要表现是呈现多层结构的含水层，地下水也出现潜水与承压水同时存在，淡水与微咸水、咸水同时存在的现状。

多层结构的承压水分布于冲洪积扇前缘到盆地中心，在平面上的分布地带与整个细土平原基本吻合，自西向东条形展布，渐向东开阔，面积广达463km2。含水层以砂砾、砾砂、砂等为主，其间分布粉质粘土，呈多层结构。

由细土带边部向细土带轴部，粘性土层厚度逐渐增大，含水层则逐渐变薄，但层数增多。相对而言，北侧、西侧含水层厚度大，层数少；而南侧厚度小，层数多。

由周边向盆地中心，承压含水层单层厚度逐渐变薄，层数增多，含水层颗粒变细，水头由小变大，直至自流。随着地形由周边向中部、东部降低，承压水头由周边的埋深3～10m到中部、东部水头高于地面2～3m，最高可达5～6m。

在160m深度范围内，托克逊盆地揭露了3个主要含水段，第一含水段主要为单层结构的承压含水层，部分地段为潜水，含水层岩性主要为砂砾石、砾砂夹粉砂。第二含水段（浅层承压水）成多层结构，一般为2～3层，含水层岩性多为砾砂，含砾粉砂。第三含水段（深层承压水）亦成多层结构，为2～3层，含水层岩性主要为砾砂及含砾砂等。各含水段在整个承压水区范围内厚度变化不大（见表1、表2）。

表1　多层结构承压含水层对比表

表2　深、浅层承压含水层水头高度对比表

3　地下水的补、径、排条件

盆地为一典型的内陆干旱封闭盆地，其独特的地质构造、地貌和气候条件，使地下水补给、径流、排泄形成独立的体系。盆地内降水极为稀少，北部博格达山南坡及西部喀拉乌成山大气降水相对充沛，多年平均降水量200～300mm，山顶部冰雪常年覆盖，是盆地地下水的主要形成区，而南部觉罗塔格山由于降水有限，对盆地水资源的形成意义不大。西部北部山区河流水系发育，基岩裂隙水大部分以泉的形式排入河流，以降水、冰雪融水以及地下水转化为河水为特征，两河水系总径流量为3.387×108m3/a，基本上包含了山区可供转化形成盆地地下水的全部水资源。

两河水系在山前冲洪积扇均无明显的河床，地表以卵砾石为主，夹少量漂石，渗透性极强，当河水进入其内1～1.5km时即全部渗漏，即使在夏季洪峰期，也较难见到地表径流到达细土平原带，河水主要由人工引渠引水到平原区灌溉，又有相当一部分水渗漏回归地下，地表水再次转化为地下水。

地下水在山前得到补给后，从山前向盆地中心沿冲洪积扇向下游径流，形成细土带以上山前冲洪积扇径流带，由于径流带颗粒粗，孔隙大，地下水径流通畅，径流速度快，地下水以平缓的水力坡度向扇缘运移。到达扇缘细土带后，由于含水层结构的改变，含水层岩性由粗粒变为细粒，由单一结构变为多层结构，导水性能由强变弱，径流条件变差，水力坡度相应增大形成径流排泄带，向东颗粒逐渐变细，水力坡度逐渐增大，地下水沿含水层继续向东缓慢径流，最终向艾丁湖方向运移。

地下水在径流过程中，径流强度随着含水层的性质有所改变，对于潜水，洪积扇轴部比边缘径流强度大。对于细土平原带多层含水层，潜水径流强度大，承压水径流强度弱。同时沿托克逊河两侧地带，亦为径流强度较强地带。

4　地下淡水成因分析

盆地地下水补给、径流、排泄条件分析，洪积扇地貌为洪水下渗提供了良好的空间条件，为洪水补给地下水及促使地下水淡化和持续保持低矿化地下水提供了途径。

在阿拉沟河水系、白杨河山前冲洪积扇戈壁砾石带，分布着广大区域的山前深埋藏潜水含水层，水质较好，矿化度在0.35～0.45g/L。

而到了洪积扇前缘于细土带接触部位，向平原区逐渐过渡到多层结构的含水层的平原细土带，在浅层承压水的上部潜水，分布于地表20m以内，水化学组分变化不大，只是随着出露部位的不同，矿化度变化较大。由于水位埋深浅（0.5～2m），受干热气候条件影响，潜水含水层水质较差，一般情况下达到了0.8～2g/L，最高达13.5g/L。

而在100m以下的深部，由于上部有多层粘土隔水层的阻挡，防止了深部地下水被浅部地下水污染，同时地下水在径流过程中受到松散岩石颗粒的过滤，地下水质不断向好，明显好于周边，一般情况下，矿化度仅为0.163～0.228g/L，是非常良好的饮用水（见表3）。