沙湾安集海镇水源地含水层结构及富水性浅析

尚滋沅

(新疆塔城水文勘测局，新疆 塔城 834700)



沙湾安集海镇水源地含水层结构及富水性浅析

尚滋沅

(新疆塔城水文勘测局，新疆 塔城 834700)

随着沙湾县安集海镇经济社会的进一步发展，为提高本项目区供水保证率，本次利用安集海镇已有的水井和地质勘察资料等工作成果，综合研究安集海镇水源地地下水含水层结构及富水性，得到项目区含水层富水性分布。结果表明：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)；岩性为砂砾石地层，渗透系数相对较大，机井抽水影响半径多为200～400 m，地下水埋深大于60m，区内地下水补给条件好且具有较大的存储空间，地下水埋深虽较大，但对本次饮水安全工程来说仍是建设水源地较好的地带。

沙湾县；含水层结构；富水性

沙湾县安集海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。北疆铁路、312国道和乌奎高速公路横穿东西，安下省道纵贯南北，地理位置和交通条件十分优越。

1 自然地理

1.1 地形地貌

论证分析区及其外围地区的地貌根据其形态、结构、地表物质组成等特征，自南向北可分为山区、山间盆地(洼地)地貌单元(本次地下水开采项目区)、山前冲洪积倾斜平原等地貌单元(受水区安集海镇)。

1.1.1 山地地貌

(1)南部中高山区

南部山地系北天山隆起带的伊林哈比尔尕山。中高山山地由古生界和新生界地层组成，海拔高程1 500～2 700 m。山势陡峻，山谷剖面呈“V”字型，侵蚀切割深度400～600 m。

(2)哈拉安德一安集海中低山丘陵

安集海南洼地北侧的哈拉安德隆起和安集海背斜隆起，由新生代碎屑岩组成。从地形特征和物质成份等对比分析，隆起区内的各级夷平面与其上的松散沉积物，应为巴音沟河16～18级阶地及其堆积物。哈拉安德隆起和安集海背斜海拔高程700～1 100 m，地形相对平缓，谷宽流短，植被稀疏，冲沟边坡呈支离垄岗和台地，为构造侵蚀地形。

哈拉安德隆起由第四系松散物组成，其南北宽约6 km、东西长约15 km，隆起区发育三条大冲沟，切割深度50 m左右。安集海背斜主体由第三系碎屑岩组成，背斜轴延伸方向近东西向，背斜体南北宽约7 km，东西长约30 km，其中部为巴音沟河切割形成的近南北向的安集海河谷区，切割深度50～100 m。安集海背斜体东侧二道湾至三道湾之间残留有隆起的岗状地形，其南北宽1～3 km、东西长约6 km，隆岗被现代水流切割成宽300～1 000 m呈近南北向分布的梁状地形，切割深度20～35 m。

1.1.2 山间洼地地貌

(1)洼地冲洪积扇

巴音沟河流域南部中高山地与哈拉安德隆起和安集海背斜隆起之间为一北东东向展布的窝瓦特洼地—安集海南洼地，主要由巴音沟河及金沟河古老的冲洪积物和现代冲洪积物迭置而成。洼地内河沟冲洪积扇地形特征明显，巴音沟河与金沟河冲洪积扇两扇扇缘清晰，总地势南西高、北东低，地形坡度约2%～3%，海拔高程600～900 m，山间盆地中冲沟短浅，最大相对高差5～10 m，植被稀疏。

(2)河谷阶地

受构造运动及其不均衡的影响，洼地内的河流东迁明显，流向主体为南西—北东向，并造成强烈的侧向侵蚀，在东岸常形成陡壁，西岸发育阶地。

1.2 气象水文

1.2.1 气象特征

沙湾县安集海镇地处欧亚大陆腹地，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。由于地形地貌的差异，南北部在气温、降水和风向变化上都各不相同。区内四季分明，夏季酷热，冬季寒冷，春秋气候变化较大，降水少蒸发量大，光照充足，热量丰富，昼夜温差大，光合效率高是本地区最主要的气候特征。据区内气象站资料，其气象要素特征见表1。

1.2.2 水文概况

项目区主要有巴音沟河，巴音沟河流域在沙湾县境内，行政区划属沙湾县。巴音沟河发源于天山北坡伊连哈比尔尕山脉的哈尔阿特河33号冰川(海拔高程5 076 m)，从河源到安集海大桥，河长113 km，流域面积2 766 km2，其中山地面积1 807 km2，占流域总面积的65.3%，平原区面积959 km2，占流域总面积的34.7%。巴音沟河流域从喇嘛庙至安集海大桥设有喇嘛庙水文站、二道沟水文站、头道沟水文站及黑山头水文站，基本控制了巴音沟河流域不同地段地表水资源的变化量。巴音沟河自黑山头以下流入安集海南洼地(即项目分析区)，河水经安集海河谷流入山前平原之后称安集海河。

巴音沟河自黑山头渠首以北至安集海河谷，长度约15 km，其河床为卵砾石沉积，渗漏能力极强，当流量为8～23 m3/s时，渗漏比率为76%～66%，当小于2 m3/s时，渗漏比率为100%。据《巴音沟河流域水资源利用规划报告》，二道沟至黑山头水文站22 km河段区间产流0.056×108m3/a。当巴音沟河夏、秋季节向河道排放冲砂水多年平均为0.83×108m3/a时，安集海南洼地河水渗漏率取66%，除去对巴音沟河渗漏补给量外，其余水量通过安集海河谷进入下游山前平原，最终流入安集海水库。

2 地质概况

项目区地处于天山褶皱系与准噶尔坳陷区的交接部位，构造较为复杂，表现为断裂与褶皱的压性结构面有伊林哈比尔尕山前大断裂、独山子—安集海断裂带，走向都近东西，与之垂直的张性结构面(张性断裂带)处形成现代水系，如巴音沟河、金沟河等。安集海背斜核部由第三系前山组、独山子组、第四系西域组地层组成，中部轴向近东西，东西地面高程相差120 m，西高东低，背斜南翼平缓，北翼直立甚至倒转，主要受近南北向区域压应力的作用。该背斜对安集海南洼地地下水具有阻档作用。在项目区内大面积出露，广泛分布在山间洼地、山前冲洪积倾斜平原及沟谷地带，不同时期不同成因类型的堆积均有出露，其岩性为砂卵石、砂砾石、亚砂土、粘土，由南向北岩性由粗变细，厚度变化较大。

表1 区内气象要素统计表

3 区域含水层结构及富水性

3.1 含水层结构

3.1.1 南洼地地层结构的电性层特征

据《新疆独山子第四水源地供水水文地质勘探报告》，为查明南洼地含水层的结构特征，共布设水文地质物探剖面东西向19条、南北向20条。水文地质物探解译了勘探区三维地层结构，为分析水文地质条件和评价地下水资源提供了基础资料。

根据水文地质物探勘测资料解译，水源地勘探区地层结构按电性特征分为四层，各电性层的特征与分布叙述如下(表2)。

表2 南洼地地层结构的电性层特征表

(1)第一电性层：电阻率为400～3 000 Ω·m，岩性为含漂砾的砂卵砾石层，厚度100～170 m，分布于窝瓦特—安集海洼地内的大部分区域。该层沉积源主要来自于巴音沟河，主沉积区进入窝瓦特洼地后，分二个方向延伸，一个是向北西方向延伸穿过哈拉安德过水通道，进入山前倾斜平原；另一方向是自巴音沟河出山口向北东方向延伸至安集海河谷进口附近尖灭。该层在窝瓦特洼地西侧的区域缺失，而在安集海洼地东侧又出现该层的主沉积区，其来源尚不清楚。

(2)第二电性层：电阻率为300～900 Ω·m，厚度为30～250 m，岩性为松散砂卵砾石层夹砂土层。该层沉积源来自于巴音沟河，主沉积区进入窝瓦特洼地后，受西南侧较高地形的阻挡和哈拉安德隆起的阻挡，分二个方向延伸沉积，一个方向是顺哈拉安德隆起南侧向西北延伸尖灭，另一个方向是沿窝瓦特—安集海盆地核部向东沉积延伸。该层在巴音沟河出口处最厚，向东逐渐变薄。该层电阻率较高、岩性颗粒粗、透水性好，是水源地取水的目的层。

(3)第三电性层：电阻率为30～250 Ω·m，厚度140～400 m，岩性为第四系西域组砂砾石和砾岩。该层沉积源主要来自于奎屯河方向，自西向东和向北延伸沉积，哈拉安德过水通道中大部分被这种岩性充填，从该层电阻率大小的分布情况分析，窝瓦特洼地西侧及哈拉安德过水通道内，该层电阻率很高，岩性多以西域组砂砾石为主，层厚较大，其顶板形态是西南最高、向北东倾斜。在安集海洼地区域和盆地南缘，该层电阻率都比较低，多以胶结砾岩为主；在安集海洼地东侧区域，该层电阻率也较高，为90～120Ω·m，推断岩性为西砾组砂砾石。

(4)第四电性层：电阻率小于10 Ω·m，岩性为第三系砂岩泥岩，属相对隔水底板和隔水边界。洼地内该层顶板最高处在西南角，呈向北东倾斜状；该顶板最低处位于哈拉安德过水通道上，其高程为180～220 m；洼地内大部分区域该顶板高程在330～530 m之间。

3.1.2 南洼地断陷盆地

物探结果显示盆地南缘有断层存在，断裂面不止一个，呈叠瓦状；盆地北缘也有断层存在，呈叠瓦状。在安集海河谷入口至哈拉安德过水通道一段，沿安集海—哈拉安德隆带的南侧形成次一级的小断陷深槽，该槽宽500～1 000 m，东边较窄、西边较宽，内部充填有电阻率为110～200 Ω·m的粗颗粒物质，透水性一般，其底板高程多在410～460 m。

3.2 含水层富水性

项目区含水岩组为第四系单一结构孔隙潜水含水层；按钻孔抽水试验资料确定统一管径(φ426 mm)的单位涌水量，划分含水层的富水性。

3.2.1 极强富水区(单位涌水量大于2 000 m3/d·m)

极强富水区分布在南洼地中部巴音沟河西侧的水源地勘探区，面积约5 km2，含水层岩性颗粒粗大、结构单一，为中上更新统(Q2-3)卵砾石层。G10孔揭露含水层厚度56.95 m，地下水位埋深137.55 m；抽水降深0.13 m，涌水量202.87 m3/d，换算单位涌水量3 000 m3/d·m，渗透系数20.59 m/d。

3.2.2 强富水区(单位涌水量1 000～2 000 m3/d·m)

强富水区分布在南洼地中部巴音沟河与金沟河两侧的水源地勘探区及沙湾县城以南143团灌区，金河以西呈近东西向展布，金河以东由北东转向正北，其宽度2～8 km、长度37 km，面积约180 km2，含水层岩性主要为中上更新统(Q2-3)砂卵砾石层。钻孔揭露勘探区含水层厚度60～80 m，地下水位埋深80～140 m；抽水降深1.5～5 m，涌水量2 800～8 500 m3/d，单位涌水量1 200～2 000 m3/d·m，渗透系数16～39 m/d；地下水矿化度0.16～0.31 g/L。

3.2.3 富水区(单位涌水量500～1 000 m3/d·m)

富水区分布在窝瓦特洼地—哈拉安德“过水通道”和强富水区的外围地区，在窝瓦特洼地为大面积分布，在强富水区的两侧呈条带状展布，宽度1～4 km，总面积约300 km2，含水层岩性主要为中上更新统(Q2-3)砂砾石层。钻孔揭露窝瓦特洼地含水层厚度50～340 m，地下水位埋深80～200 m；抽水降深0.8～2.2 m，涌水量470～1 640 m3/d，单位涌水量610～760 m3/d·m，渗透系数0.5～17 m/d。

3.2.4 弱富水区(单位涌水量小于500 m3/d·m)

弱富水区分布在近基岩山体的周围地区，呈条带状环绕山体展布，宽度0.2～2 km，总面积约150 km2，含水层岩性主要为中上更新统(Q2-3)砂砾石层。该区靠近基岩山体，加之基岩山体含水与导水性能差，使得含水层厚度较薄、补给条件较差，导致含水层富水性大为降低，单位涌水量小于500 m3/d·m。G3孔位于安集海河谷中，揭露含水层厚度26.45 m，地下水位埋深26.65 m，抽水降深4.9 m，涌水量262.66 m3/d，换算单位涌水量108m3/d·m，渗透系数2～3 m/d。

4 结语

(1)水源地地下水类型为第四系松散岩类孔隙水，属极强富水区。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)；岩性为砂砾石地层，渗透系数相对较大，机井抽水影响半径多为200～400 m，地下水埋深大于60 m，区内地下水补给条件好且具有较大的存储空间，地下水埋深虽较大，但对本次饮水安全工程来说仍是建设水源地较好的地带。

(2)水源地地下水在接受巴音沟河洼地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。

[1]魏守忠，等.新疆宏昌水利规划设计公司. 沙湾县安集海镇饮水安全工程水资源论证报告.2010.

[2]王龙江.八音沟河南洼地水文地质条件简析.地下水.2015.

[3]葛国际.沙湾安吉海水源地开发利用和保护现状及存在问题分析.地下水.2016.

[4]葛国际.沙湾安吉海镇地下水水质简析.地下水.2016.

[5]葛国际.沙雅县水源地水文地质条件简析.地下水.2015.

2017-08-14

尚滋沅(1972-)，男，陕西西安人，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。

P641.6

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1004-1184(2017)03-0232-03