新疆喀什经济开发区地下水流动系统特征研究

王艺星，乃尉华

(1.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第二水文工程地质大队，新疆 昌吉 831100；2.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第三水文工程地质大队，新疆 喀什 844000 )

喀什市是喀什地区政治、经济、文化的中心，是一座典型的沙漠与戈壁交界的绿洲城市，水环境、生态环境特殊且脆弱。喀什经济开发区位于喀什市行政区划管辖范围内，喀什经济开发区及周边县市属于水质型缺水地区，地下水的水质主要是硫酸盐全部超标、总硬度大部分超标、矿化度部分超标。前人对研究区进行过多年的水文地质调查工作，取得了较为丰富的调查成果，但缺少系统的分析和研究[1]。

1 地下水流动系统划分

研究区的地下水流动系统，是指由源到汇的流面群构成的、具有统一时空演变过程的地下水体[2]。研究区第四系含水层系统中的地下水由补给区向排泄区流动，沿着水流路径，地下水化学成份发生着有序演化，是一个完整独立的具有统一时空演变过程的地下水体，每一个地下水流域，是一个地下水流动系统[3-4]。研究区中部东西向展布的地表水和地下水的分水岭，可将研究区第四系地下水流动系统分为北部克孜勒河(Ⅰa)和南部盖孜河(Ⅰb)两个地下水流动亚系统(图1)。

2 地下水水位空间变化特征

2.1 潜水面高程空间变化

研究区内潜水面形态，与地形变化一致。地形越高，潜水面越高。但潜水面海拔高程，在不同地貌部位与地面高差表现不同，而且潜水面坡度要小于地形坡度。在周边地形较高的阿克塔格山、库木塔格山、苏古鲁克山、土孜塔格山等区域性地表分水岭山前带地区，潜水面一般低于地面50.00～100.00 m以上，个别地段受构造影响形成跌水高差逾百米；平原区较低的分水岭顶部，潜水面一般低于地面5.00～10.00 m；湿地、滩地、河谷等低洼地带，潜水面低于地面，一般小于5.00 m(图2)。

图1 调查区第四系地下水流系统划分图

图2 潜水位埋深分区图

2.2 地下水位垂向变化特征

地下水位高程的垂向变化，在不同的地形地貌部位也存在很大的差异。在周边地形较高的阿克塔格山、库木塔格山、苏古鲁克山、土孜塔格山等区域性地表分水岭的山前带地区，潜水面以下到含水层系统底部，地下水位表现为从上到下递减的趋势；平原区较低的分水岭地带，浅层地下水位表现为从上到下递减，中深层水位变化复杂，从上到下有升有降。研究区内地下水排泄区按垂向水位变化可分为两种类型，第一种类型是从上到下地下水位的持续上升；第二种类型是浅层水位由上到下逐渐升高，而中深层水位有升有降。

3 地下水流动路径分析

研究区第四系含水层系统中，以不同排泄点为中心，形成了众多地下水势能场。在分水岭地区，水流接受补给后首先从上向下垂向运动至深层含水层，再沿着区域地形降低方向沿深层含水层向排泄区径流，地下水接受补给后在局域地形的控制下，在含水层系统中由浅层向各类排泄区运动，最终消耗于蒸发蒸腾或转化为地表水。

4 地下水流动系统空间分布特征

研究区地下水流在地下水分水岭、排泄基准面和含水层系统结构等因素的控制下，区域分水岭和最低排泄点将全区划分成两个区域性地下水流动亚系统，即北部克孜勒河地下水流动亚系统(Ⅰa)和南部盖孜河地下水流动亚系统(Ⅰb)。这两个地下水流动亚系统在空间上以地表水、地下水分水岭相邻或以地下水流面为界，相互独立，拥有各自的补给、径流与排泄过程，各自构成完整的地下水流动亚系统。

4.1 北部克孜勒河地下水流动亚系统(Ⅰa)

克孜勒河地下水流动亚系统位于研究区的北部，具体范围是北部以阿克塔格山分水岭为界、西以库木塔格山为界、南部以库木塔格山为界与盖孜河地下水流动亚系统相邻、东到研究区边界。地下水通过北部恰克马克河和西北部克孜勒河获得补给，总体由西向东部径流，以泉集河(吐曼河)和河流(克孜勒河)为最终排泄点。地下水径流方向和循环深度严格受地形(地表分水岭)和不同级别排泄基准面的控制。从地表分水岭(补给区)到地下水的排泄区，地下径流方向经历了由上到下→接近水平→再从下到上的复杂变化过程。在区域分水岭地段，随着深度的增加，地下水水头压力逐渐减少，而在地下水排泄区，则随着深度的增加，水头值逐渐增大。也就是说上游地区浅层水补给中层水，下游地区中层水补给浅层水，判断其浅循环深度一般为150.00～200.00 m左右，中循环深度超过300.00 m，底界不祥。

4.2 南部盖孜河地下水流动亚系统(Ⅰb)

盖孜河地下水流动亚系统位于研究区的南部，具体范围是北部以库木塔格山为界与克孜勒河地下水流动亚系统相邻、西到研究区边界、南部以苏古鲁克山-土孜塔格山为界、东到研究区边界。地下水从西部乌鲁阿特小河和南部盖孜河-库山河获得补给，总体上由西向东部径流，以泉集沟和河流(盖孜河)为最终排泄点。地下水径流方向和循环深度严格受地形(地表分水岭)和不同级别排泄基准面的控制。从地表分水岭(补给区)到地下水的排泄区，地下径流方向经历了由上到下→接近水平→再从下到上的复杂变化过程。在区域分水岭地区，随着深度的增加，地下水水头压力逐渐减少，而在地下水排泄区，则随着深度的增加，水头值逐渐增大。也就是说上游地区浅层水补给中深层水，下游地区中深层水补给浅层水，其浅循环深度一般为150.00～200.00 m左右，中循环深度超过250.00 m，底界不祥。

5 控制地下水流动系统的主要因素

5.1 地形因素

研究区平原地区的地形较为平坦，相对高差小。北部、西部和南部山区是地下水的主要补给区，河谷和泉集河沟是地下水的主要排泄区。山区和河谷、泉集河沟的高低，控制了不同规模地下水流动系统的范围。地形的高低变化，控制了地下水流动系统的动力场形态和地下水质点流动轨迹。

5.2 地表分水岭(中低山丘陵)对地下水流动系统的控制作用

研究区内分布有较大的地表分水岭三条，其中北部阿克塔格山、中部库木塔格山、南部苏古鲁克山-土孜塔格山三条分水岭最高，其控制的地表水、地下水分水岭将研究区分成了北部克孜勒河和南部盖孜河两个第四系地下水亚系统，并控制着区域地下水流动系统范围。

5.3 河流及泉集河沟对地下水流动系统的控制作用

研究区内河流及泉集河沟是地表侵蚀基准面，也是地下水的集中排泄区和排泄基准面。河流和泉集河沟海拔高程与补给区的高差，共同影响着地下水的流动路径，进而控制着地下水流动系统的规模。研究区内的区域性排泄基准面有克孜勒河、吐曼河、盖孜河及索赛艾肯泉水沟等，属于第一类排泄区。这类排泄基准面不但控制着浅层地下水的排泄，同时也控制着中深层地下水的排泄，因此对区域地下水径流影响程度较大，控制着区域地下水总体的径流方向、循环深度等。

5.4 含水层系统渗透性空间差异对地下水流动系统的影响

含水层系统介质对地下水流动系统的控制作用，主要表现在对地下水流速的影响。虽然本系统是一个水流连续的含水体，但不同地区不同层位介质渗透性有一定的差异。研究区总体来说，浅层渗透性好于中深层。因此，地下水流速表现为平面上浅层及砾质平原快(不考虑水力坡度因素)，中深层及细土平原流速减慢；垂向上随着深度的增加流速逐渐减小的变化规律。

6 结语

(1)研究区中部东西向展布的地表水和地下水的分水岭，可将研究区第四系地下水流动系统分为北部克孜勒河和南部盖孜河两个地下水流动亚系统。研究区内潜水面形态，与地形变化一致。地形越高，潜水面越高。但潜水面海拔高程，在不同地貌部位与地面高差表现不同，而且潜水面坡度要小于地形坡度。地下水位高程的垂向变化，在不同的地形地貌部位也存在很大的差异，水位有升有降。

(2)研究区第四系含水层系统中，以不同排泄点为中心，形成了众多地下水势能场。地下水接受补给后在局域地形的控制下，在含水层系统中由浅层向各类排泄区运动，最终消耗于蒸发蒸腾或转化为地表水。上游地区浅层水补给中层水，下游地区中层水补给浅层水，判断其浅循环深度一般为150.00～200.00 m左右，中循环深度超过300.00 m，底界不祥，以后需要加强此方面研究工作。

(3)研究区内的南北两个地下水流动亚系统，其控制因素主要为地形、地表分水岭、河流、泉水沟，以及含水层渗透性空间差异等。研究区内分布有较大的地表分水岭三条，其中北部阿克塔格山、中部库木塔格山、南部苏古鲁克山-土孜塔格山三条分水岭最高，其控制的地表水、地下水分水岭将研究区分成了北部克孜勒河和南部盖孜河两个第四系地下水亚系统，并控制着区域地下水流动系统范围。

[1]乃尉华,唐平辉,常志勇,等.新疆喀什经济开发区水文地质环境地质调查评价报告[R].昌吉，新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第二水文工程地质大队.2015.

[2]王贵玲，杨会峰，等.中国北方地下水系统[M].北京:地质出版社.2010.

[3]侯光才,林学钰,苏小四，等.鄂尔多斯白垩系盆地地下水系统研究[J].吉林大学学报(地学版).2006，(3).

[4]侯光才,张茂省,等.鄂尔多斯盆地地下水勘查研究[M].北京:地质出版社.2008.