新疆轮台县迪那河拉依苏地区储水构造研究

2020-10-21马龙

广西水利水电 2020年5期

马龙

（新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000）

0 引言

轮台县迪那河流域地域广阔，地表水资源较丰富，水土光照资源丰富，是当地开发治理的重点区域，在当地国民经济和社会发展中占有重要地位，但由于区内地表水时空分配不平衡，洪枯悬殊，同时上游五一水库建成还需2～3年时间，目前上游缺乏控制性枢纽工程进行调蓄、泄洪。随着石油工业的发展，轮台县工业将上一个新台阶，成为经济发展的重要支柱产业，然而用水矛盾日渐突出，水资源紧缺已成为制约当地工业发展的重要因素。充分利用天然的地质储水构造建设地下水库，是目前解决工业园区用水紧缺的一个良好途径。

本文对轮台县迪那河拉依苏地区亚肯背斜储水构造进行研究，通过物探EH4、遥感、钻探、试验等方法综合分析了研究区的水文地质条件，探讨了建设地下水库的可行性，提出了经济合理的地下水开采方案，可以解决轮台县当地工业园区生产开发用水需求。

1 区域地质构造

在大地构造单元上，研究区位于塔里木盆地北部边缘的库车坳陷带范围内东段，主要是由中生代地层组成的褶皱带，从中新生代地层多次不整合接触关系分析可知：在本区不止一次的构造运动，都表现以褶皱为主，形成一系列规模不等、轴向大致互相平行的褶皱，并伴随有断裂构造。近场区主要有东秋里塔克背斜和牙肯背斜，以及相应的东秋里塔克断裂和牙哈断裂（见图1）。

图1 近场区构造图

亚肯背斜位于工作区南部，区内长28 km，向西延伸出场区外。轴部总体延伸方向为近东西向，略呈北突出的月牙形。背斜南北两翼对称，倾角5°～10°。亚肯背斜两翼主要发育2 条倾向相反的正断层，分别在背斜的南翼和北翼，其中北翼断层倾角大于南翼断层倾角。背斜两翼由新生界第三系秋里塔克组（N2q）和第四系下更新统～中更新统（Q1-2）组成。背斜新生代以来多期活动，早中更新统活动强烈，但晚更新世以来表现为整体抬升运动，核部断裂活动性减弱。该背斜对来自北部山区的径流起重要的控制作用，不但决定了山前平原地下水的补、径、排条件，也极大地影响了山前平原地下水的化学成分。

2 区域水文地质条件

2.1 地下水埋藏分布与含水岩组特征

山前冲洪积扇由于受到构造挤压运动的影响，形成山前凹陷带，在山前坳陷洼地接受了大量来自天山的碎屑物质，巨厚的松散堆积层构成出山口山前坳陷洼地冲洪积扇区，迪那河水出山口后大量渗漏转化为地下水，由北向南形成径流；迪那河冲洪积扇由出山口海拔1450 m 到洪积扇中部亚肯背斜处海拔1080 m，地形坡度较大，地形坡度一般在15‰左右。山间坳陷洼地冲洪积扇区第四系厚度一般大于300 m，其间赋存有丰富的地下水，地下水类型为单一结构的潜水，该区分布面积甚广，含水层岩性主要由上更新统—全新统冲洪积砂卵砾石组成，厚度为100～250 m，由北向南逐渐增厚，砂卵砾石颗粒较粗，为强透水地层，水力坡度大，地下水位埋藏深度一般大于30 m，在亚肯背斜一带埋深变浅。

亚肯背斜低山丘陵地带由于受亚肯背斜影响，下部第三系基岩抬起使得地面隆起，第三系基岩顶板埋藏变浅，使得第四系含水层变薄，根据物探解译及拉依苏水源地探采井SJ5 资料，上部第四纪厚度在250 m左右，地层岩性以多层结构为主，含水层以含砾粗砂、中砂、细砂为主，隔水层以粉土、粉质粘土为主，地下水类型为潜水、微承压水。下部为第三系相对隔水层，地层岩性为泥岩、砂岩，第三系埋深由东向西逐渐变浅，在研究区西侧二八台附近可见出露。由于第三系地层抬升形成的阻水作用，使得地下水位壅高，背斜北侧边缘地下水埋深一般在12～27.68 m，地下水径流条件变缓，水力坡度由13.3‰下降至2‰，背斜轴部在2号沟与3号沟内低洼处均有泉水溢出现象（见图2）。

受亚肯背斜隆起影响，迪那河出山口至冲洪积平原第四系含水层岩性自北向南由粗变细，从卵砾石逐渐过渡为砂砾石、中粗砂、粉细砂、粉土互层，地下水埋藏深度在亚肯背斜隆起低山丘陵地带埋深最浅，地下水径流条件自北向南逐渐变缓。

图2 牙肯背斜上下游地下水等水位线图

2.2 地下水的补给、径流与排泄

亚肯背斜北部坳陷洼地，地下水主要补给源来自于迪那河、二八台河的出山口后河段地表水的沿途渗漏，其次是山前基岩裂隙水的侧向补给与山前降雨入渗。

地下水得到补给后沿冲洪积扇由北东向西南径流，大厚度的第四系松散堆积物为地下水赋存、运移提供了良好的空间和通道。根据本次物探解译（见图3），迪那河出山口后坳陷洼地冲洪积扇内第四系松散堆积物厚度一般大于300 m，地层岩性多为大颗粒砂卵砾石，渗透系数较大，径流条件较好，水力坡度一般在13.3‰左右；到达亚肯背斜一带，由于受到背斜的隆起抬高影响，地层被抬升挤压，地层相对上游比较密实，地下水径流受到阻挡，径流速度变缓慢，地下水位被抬升；根据物探资料及沟内钻孔资料显示，阻水的第三系地层分布在地面以下250 m左右，地层岩性为泥砂岩，其上为第四系砂砾石、中粗砂、粉细砂、粉土互层，相对密实的地层使得地下水径流条件变缓，水力坡度一般在2.0‰左右，地下水在径流经过背斜时，径流方向转为由北向南方向，到达冲洪积平原一带，由于受到地层岩性的变细及多层结构的影响，地下水径流速度变缓，继续向南缓慢径流。研究区地下水排泄方式主要为泉水溢出及人工机井开采（见图4）。

图3 物探视电阻率-地质剖面图

图4 亚肯背斜南北向A-A水文地质剖面图

3 地下水库可行性分析

干旱内陆河流流程一般较短，河流经出山口进入山前戈壁砾石带后，大量渗漏补给地下水。研究区山前戈壁砾石带地层颗粒巨大，透水性好，含水层厚度为150～300 m，渗透系数一般为50～100 m/d，重力给水度为0.15～0.25，地下水补给、径流条件好，据新疆各河流水资源评价报告资料，冲洪积扇地表水渗漏量占地下水补给量的60%～80%。迪那河出山口控制断面多年平均径流量3.37亿m3，冲洪积扇段，河道长度15 km左右，迪那河水出山口后大量入渗转化为地下水，由北向南形成径流，成为该区常年稳定的地下水补给来源。

迪那河出山口至亚肯背斜段山间坳陷洼地是干旱区内陆河流普遍存在的地貌单元特征及储水构造，第四系松散卵砾石地层厚度大，储存丰富的地下水量，地下水类型为单一结构的潜水，是一个天然的地下水库，并且库容巨大，其总库容往往是河流径流量的数十倍，具有多年调节能力，这座地下水库的天然“入库”水量为山前侧渗、河流渗漏、和降水入渗，一般是河流径流量的20%～80%，径流量越小，入渗量占总径流量的比例则越高。由于南部亚肯背斜第三系阻水岩层埋藏深度在250 m左右以下，其上部第四系地层由于抬升挤压，地层颗粒变细，具有一定的阻水能力，但是地下水埋藏深度相对较大，背斜北部冲沟沟口部位地下水埋深一般在12～34.58 m，向上游随着地形的增高埋深逐渐增大。

本次勘察阶段完成一眼勘探井，对该勘探井进行单孔抽水试验，抽水延续时间为24 h，其中水位稳定时长8 h，恢复时长4 h，抽水流量310 m3/h。根据抽水试验结果，抽水前静水位34.58 m，抽水延续12 h 后水位稳定，动水位为39.20 m，水位降深4.62 m，单位涌水量18.64 L/（s·m）；含水层渗透系数为32.86 m/d，影响半径500.8 m。根据以往勘探经验，单井出水量大于300 m3/h时降深小于5 m的出水效果在南疆地区地层中属于罕见现象，由此可以初步判定迪那河出山口至亚肯背斜段山间坳陷洼地是一个天然的地下水库的理论是成立的。

从以上两点分析可以看出，迪那河出山口至亚肯背斜一带具有良好的储水构造及稳定的补给水源，是一个天然的地下水库；地形条件较好，具有一定的纵向地形坡度，由于背斜隆起地带地下水埋深一般在12～34.58 m，水位埋深相对较大，不宜采用“横坎儿井”式的大口径+水平辐射井自流式开发方式，但是对大口径机井开采具有良好的开采条件。