西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水水位动态变化特征分析

(青海中信国安锂业发展有限公司，青海 格尔木 816099)

西台吉乃尔盐湖矿区位于青海省柴达木盆地中部，矿区内地形平坦，海拔高度为2 681 m左右，面积约570 km2，行政区划隶属于青海省海西蒙古族藏族自治州大柴旦镇管辖[1]。

西台吉乃尔盐湖为典型的内陆干旱气候，表现为干燥多风、降雨稀少、蒸发强烈、昼夜温差大的特征,年平均气温为4.47℃，最高温度为38.5℃，年蒸发量为2 505.9 mm，降水量为17.8 mm。

1 研究区地形地貌特征

西台吉乃尔盐湖矿区总地势为西南高，东北低。西部、北部为大面积构造隆升区呈现丘陵地形，并发育有丘间凹地，构成大面积风蚀残丘地形，海拔2 800～3 000 m，起伏高度小于200 m。南部为昆仑山山前倾斜平原。山前倾斜平原地势北倾，地面坡降3‰左右，发育两级冲洪积扇，冲洪积扇扇间地带地势较低，冲洪积扇扇前缘湖泊发育，沼泽、盐壳广泛分布，湖水面高程在2 681 m±。冲洪积扇上间歇性河流发育，平原上分布着活动及固定沙丘。总观矿区为一中间低洼、周边隆起并向中心倾斜、半封闭的现代湖盆凹地。

2 地下卤水赋存特征

西台吉乃尔盐湖地下卤水主要赋存于40 m以浅的含水介质中，含水层底板埋深大部大于10 m，湖盆中心埋深大于30 m，向矿区边缘变浅。根据西台吉乃尔盐湖地下水的埋藏条件，可分为潜水含水层和承压含水层两种。

2.1 潜水含水层

该类地下水主要分布在12勘探线以西地带，含水岩性主要为中粗砂、含石盐粉细砂等，并夹有石盐透镜体，含水层厚度10～15 m，在矿区中部最大25.56 m，向边缘逐渐变薄乃至尖灭。水位埋深一般1～2 m，最大3.13 m。含水层底板岩性为灰绿色砂质粘土，局部为早期沉积的石盐、石膏等化学沉积。

在现代湖泊影响地区分布有薄层潜水含水层，含水层岩性为全新统灰白色细粒石盐，含水层厚度一般在0.2 m，最厚为0.40 m，面积约30.8 km2。

2.2 承压含水层

分布于矿区的大部分地段，含水层岩性为含粉砂的石盐、石盐等。含水层厚度在10～15 m ，最大达31 m ，自南向北，含水层顶板埋深逐渐变薄以至尖灭，与潜水含水层直接接触。隔水层岩性为砂质粘土，隔水底板与潜水层隔水底板同层。承压含水层水头均低于地表，为浅藏承压卤水。

3 研究区观测孔的布置

观测孔以能控制全矿区，在区域上能较为完整的反映该区域地下水流场为布设原则，各观测孔沿着地下水流向和垂直地下水流向布设，控制其边界的侧向径流及开采区的地下卤水水位变化情况，突出宏观、兼顾微观，尽可能做到周边水与地下晶间卤水、潜水与承压水、固体矿与液体矿统一兼顾，获得尽可能多的监测资料。

坚持区域控制，重点突出，逐步完善。突出控制承压卤水，兼顾潜卤水资源，以开采区为中心突出潜水“丰”字剖面控制，承压水“十”字控制，再进行均匀布置，以控制漏斗变化。突出变化地段，兼顾一般地段。监测孔力求沿水化学可能发生变化最大方向布置，开采区及重点试验研究区加密观测网点。

根据以上原则和技术依据，我们在西台吉乃尔盐湖矿区一共布设了53个地下卤水位观测孔(见图1)。

图1 西台吉乃尔盐湖观测孔布置示意图

4 地下卤水位动态特征

4.1 地下卤水的水动力条件变化

西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水分为晶间潜卤水，孔隙潜卤水和晶间承压卤水，三者之间具有一定的水力联系。

孔隙潜卤水主要分布在12勘探线以西的地带，一般厚度10～15 m， 最厚达25.56 m，该层上部与湖水及晶间潜卤水层直接连通。

晶间潜卤水主要分布在湖水区西侧，厚度在0. 03～0.46 m之间，因含矿层太薄而不具单独开釆价值。

晶间承压卤水分布在6—32勘探线之间的广大地带，一般厚度15～25 m, 最大厚度31.25 m，因该层南部上覆4～5 m的隔水层而具有承压性质，向北隔水层厚度变薄，向西逐渐变薄至尖灭，故晶间承压卤水与孔隙潜卤水呈岩相相变接触而发生直接的水力联系。

4.2 多年地下卤水位动态特征分析

西台吉乃尔盐湖矿区的地下卤水补给：台吉乃尔河向南的支流西台吉乃尔河是矿区地表、地下水的主要补给来源，它首先补给西部湖泊的湖水，再由西部湖泊注入西台湖从而影响矿区地下卤水动态。每年1月至2月份为冰冻期，河床结冰，河水断流。进入3月份后，气温升高，河冰解冻，河水源源不断地流入矿区。河水流量较大的时期主要集中在每年3—4月冰雪融化期和6—10月雨季。根据本区域实际情况我们将补给水分为上游河水补给；集中的大气降水补给；南侧、东侧地下水补给以及深部循环水等，以地表水补给为主导。矿区地下水排泄方式主要有湖水水面蒸发、盐滩陆面蒸发、卤水开采排泄，以人工开采方式为主。

采区内水位的变化主要与采区外围水的补给、开采量密切相关，多年地下卤水位平均埋深随时间的变化呈逐渐下降趋势(见图2)，随着开采时间的延长和开采量的增加，西部地下卤水有逐步向湖区补给的趋势。地下卤水高、低水位与地表水的涨落同步出现。

自2004年大规模开采晶间卤水以来，西台吉乃尔盐湖采区的规模化开采形成了一定降深，于2009年漏斗中心最大降深曾达到7 m左右，但因2010年格尔木河特大洪水的影响又使矿区得到显著恢复,矿区周边未受到开采影响的观测孔水位年度变化稳定，采区漏斗中心始终得到周边补给，采区漏斗边缘孔水位持续下降，一直补给被开采漏斗。西台吉乃尔盐湖矿区受补水的影响，地表湖水以较快的速度恢复漏斗，对中心漏斗形成了夷平和消蚀作用，因釆集卤水形成的中心漏斗趋于下降和扩大的漏斗变化过程。

图2 矿区G8观测孔地下卤水多年动态变化曲线图

图3 矿区G23观测孔2014年度水位动态变化曲线图

4.3 矿区地下卤水年动态特征

4.3.1 孔隙潜卤水位特征

孔隙潜卤水位变幅 0.110～0.515 m。水位动态曲线皆为平缓型，年变率在 0.83%～7.36%之间，属稳定型矿层，沿勘探线水位变幅由南向北递减。高水位多出现在9-11月，低水位多出现在 1-5月见表1。

4.3.2 晶间承压卤水水位动态特征

从表2 可知，晶间承压卤首采区水位年变幅为 0.14～3.485 m， 水位动态曲线属渐变型，水位年变率在 1.69%～26.44%之间，高水位期多在 2—3 月，低水位期多在 5—8 月见表1和图3。

表1 孔隙潜卤水水位动态变化特征表

表2 晶间承压卤水水位动态变化特征表

5 结语

(1)西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水开发利用程度很高，地下卤水动态完全是受人为活动干扰的动态过程。

(2)水位降深曲线反映了采卤强度与补给强度关系。当补给强度较小，补给量小于采卤量的时候(采卤井内水位持续下降)，采卤渠道附近的水跃值就较大，反之，补给强度与采卤强度相当时(即水位相对稳定时)，渠道附近水跃值就小。

(3)通过surfer软件制作等水位线图(见图2)可以看出，采区降落漏斗以井采区域为中心，呈长扁椭圆状；由于开采规模不断扩大，开采区内地下卤水位平均埋深随时间的变化呈逐渐下降趋势，采卤漏斗进一步扩大，漏斗中心水位逐步加深，矿区地下卤水透水性较好，周边的地下卤水快速向降落漏斗中心补给，随着采卤的影响，有进一步向西部氯化物型矿区扩张演化的趋势，西台矿区受补水的影响，地表湖水以较快的速度恢复漏斗，对中心漏斗形成了夷平和消蚀作用。

(4)建议进一步优化西台吉乃尔盐湖矿区动态监测网，采用先进的自动监测设备，建立地下卤水自动监测系统，通过长期动态监测水位数据的大量积累和分析，指导合理设计采卤工程、预测年度可采量，从而实现开采量与补给量的动态平衡，减少水跃值，提高回采率。

[1]青海省柴达木综合地质勘查大队.青海省大柴旦镇西台吉乃尔锂矿区矿区勘探报告[R].2002.9.

[2]化工部长沙设计研究院.西台吉乃尔湖锂矿区100万吨硫酸钾镁肥可行性研究报告[R].2003.5.

[3]高东林，马海州，张西营，等．西台吉乃尔盐湖地下卤水的赋存特征[J]．盐湖研究.2006.(02)：01-06．

[4]陈元军．西台吉乃尔盐湖采卤井技术方案[J]．化工矿物与加工.2015.(11)：49-51．

[5]于升松.察尔汗盐湖首采区钾卤水动态及其预测[M].北京：科学出版社.1999.