白杨河谷地地下水系统特征研究

2021-11-10张乐乐

地下水 2021年5期

张乐乐

(新疆昌源水务科学研究院(有限公司)，新疆乌鲁木齐 830000)

地下水资源是目前我国众多地区生活、生产用水的重要水源地，但是若毫无节制的开采，必然导致地下水系统被破坏，造成难以挽回的损失，因此对区域地下水系统特征进行分析，可以充分了解其承载能力，为以后水资源开发提供必要的参考资料。

1 研究区含水层特征分析

白杨河谷地北以赛勒科特山、赛尔肯乌拉—仙里克山等不连续山体为界；东以吾尔喀夏尔山分水岭为界与塔城盆地为邻；南为扎伊尔山为界，东以哈拉阿特山的分水岭为界，为典型的东西向延展谷地形态，东西长约138 km，南北宽约17～78 km，总面积6362.51 km2(山丘区3 631.10 km2，平原区2 749.40 km2)。从以往勘察成果看，本区域内含水岩组包括古生界及华力西中期火山岩，按含水岩组裂隙性质分为：构造裂隙水和断层脉状水、第四系松散岩类孔隙水[1]。

1.1 构造裂隙水和断层脉状水

1.1.1 水量丰富区(单泉流量>1 L/s)

主要分布在吾尔喀夏尔山西北段、扎伊尔山西南段，这些山区覆盖着厚度不大的第四系风化残积物，延缓了地下水交替循环作用。基岩含水层主要为泥盆系凝灰岩、砂岩，岩石坚硬性脆，构造裂隙极为发育，含水裂隙以构造裂隙为主，一般单泉流量1～2 L/s。

1.1.2 水量中等区(单泉流量0.1～1 L/s)

主要分布在扎伊尔山西北坡，构造裂隙发育沿断裂带均为深大沟谷和河流，这里降水和冰雪融水比较充沛，古夷平面上风化残积物较厚，风化裂隙多被碎屑充填，导水性差，一般单泉流量为0.1～1 L/s[2]。

1.1.3 水量贫乏区(单泉流量<0.1 L/s)

主要分布于成吉思汗山，位于达尔布特大断裂两侧，次一级小型构造亦错综复杂，组成多字型构造，裂隙多被石英脉充填，由于气候干旱、降水稀少、风化残积物覆盖较厚，一般单泉流量小于0.1 L/s。

1.2 第四系松散岩类孔隙水

根据本次TK2、TK4、TK12勘探孔调查结果可知：上部砾石层为良好含水层，新近系基本不含水；在莫合台西至白杨河、喇嘛昭南一带属于含水岩系，地下水埋深由深变浅；山前带及喇嘛昭一带地下水埋深50～100 m，中部地带20～50 m，地下水也由单一结构潜水变为承压自流水，在莫合台三角带及白杨河洼地一带地下水埋深小于5 m，具体地下水埋深见图1所示。

图1 第四系地下水埋深区间图

1.2.1 单层结构潜水

(1)水量极丰富(单井涌水量大于5 000 m3/d)

主要分布在F9断裂以东、白杨河以西、铁厂沟河出山口、吭阔腊南侧。该区含水层岩性为卵砾石，结构松散，颗粒不均，粒径3～5 cm约占40%，最大粒径达15～16 cm，含水层厚度在60～200 mm，潜水埋深约4.0 m[3]。

(2)水量丰富(单井涌水量1 000～5 000 m3/d)

主要分布于喇嘛昭以北、布尔阔台河冲洪积扇、白杨河水库周边大部分区域，第四系单层结构含水层特征见表1所示。

表1 第四系单层结构含水层特征

1.2.2 双层结构潜水

该区域主要分布于莫合台到吭阔腊一带，呈倒三角带状。承压含水层层数变化凌乱，隔水层厚度较薄，因而可视为含水段。第四系双层结构含水层特征见表2所示[4]。

表2 第四系双层结构含水层特征

2 地下水循环分析

2.1 地下水补给

(1)谷地西北侧吾尔喀夏尔山山区年降水量300～700 mm，这些大气降水及冰雪融水源源不断渗入地下，一部分赋存在构造破碎带中，另一部分赋存在岩层裂隙中，起补给主导作用；

(2)裂隙潜水在基岩风化带中有统一径流和循环过程，顺地势由高到低，流到山坡地带，以泉的形式在山区沟谷中大量排泄，汇流成小溪形成河流，出山口后沿途渗入砾石层中，补给地下水[5]；

(3)谷地东侧山势低缓，气候干旱，降水减少，无地表水流入谷内，初春一来谷地两侧山区大量冰雪融水以及夏季暴雨洪流通过干沟向谷地内泄流，这些季节性洪流下渗是谷地地下水主要补给来源。

图2 白杨河谷地二水转换示意图

2.2 地下水排泄

谷地内地下水排泄方式主要为：机民井开采、泉水溢出、潜水蒸发、植被蒸腾和侧向径流。其中机民井开采区主要集中在铁厂沟镇及莫合台一带，前者为城镇及工业用水，后者主要为农业灌溉用水，但用水规模相对下游乌尔禾一带较小；在莫合台三角带及白杨河水库北的白杨河洼地，地下水埋深很小，是地下水泉流及潜水蒸发的主要地带。

2.3 地下水更新周期

在此通过利用放射性同位素(3H、14C)检测法，参照标准见表3所示。得出了白杨河谷地不同区域地下水年龄也存在较大差别，具体规律如下[6]：

(1)白杨河谷地第四系潜水，大多数地下水为现代水(年龄小于60年)。在远离白杨河扇间带(主要包括莫合台三角带)，潜水地下水年龄在60～1 000 a。而位于白杨河东部、远离白杨河地区，潜水年龄超过14 000 a；

(2)靠近河道的地下水潜水，年龄为现代水，越远离河道，潜水年龄越老。新近系承压水年龄除靠近白杨河在60～1 000 a，其余年龄均大于1 000 a；

(3)第四系潜水靠近河流区域，可更新能力强，而越远离河道可更新能力差。在白杨河东、西部，地下水可更新能力一般。在白杨河到布尔阔台河之间区域地下水更新十分缓慢。在白杨河东部远离河道地区地下水不可更新(具体见图3)[7]。

表3 地下水更新能力分区表

3 地下水水位动态分析

地下水动态主要受气象水文因素影响，人工开采对地下水水位动态影响很微弱。在此根据对白杨河谷地2012年8月-2013年10月地下水动态监测资料，总结处不同埋深带第四系水位动态及幅度变化情况。

图3 白杨河谷地第四系水可更新能力分区图

3.1 北部山前深埋带

该带地下水埋深70～120 m，富水性好，渗透性强，明显受布尔阔台河和白杨河大量渗漏补给。近河带在地表径流明显增大的6-8月份形成高峰值，地下水动态历时曲线表现为“单峰型”；远河地带地下水呈现不规则波浪状，峰值和谷值都不明显，变化幅度相对较小，地下水动态历时曲线则表现为“波动型”(分别见图4和图5)。

图4 白杨河谷地地下水系统深埋带近河地下水动态曲线图

图5 白杨河谷地地下水系统深埋带远河地下水动态曲线图

图6 白杨河谷地地下水系统中埋带近河地下水动态曲线图

3.2 地下水中埋带

该带主要分布在布尔阔台冲洪积平原中部、白杨河冲洪积平原TK10～TK16一带，远离山前暴雨洪流补给，地下水埋深适宜，渗透性较强，富水性较好，接近下游潜水—承压水区。其中近河流带呈现出“W型”双谷形态，第一个高水位期峰值出现在2-3月份；第二个高水位峰值期出现在8-10月份，均明显滞后于上游近河带1～2个月时间，幅度相对也小2～3 m；远河带的地下水中埋带，地下水位没有明显变化，波幅相对较小(分别见图6和图7)。

图7 白杨河谷地地下水系统中埋带远河地下水动态曲线图

图8 白杨河谷地地下水系统浅埋带地下水动态曲线图

3.3 地下水浅埋带

该带主要分布于莫合台、白杨河林场一带浅埋区，暴雨洪流入渗补给相对较小，蒸发强烈，地下水水位动态曲线呈单谷型，具体表现为：水位埋深较浅(3～5 m)，地下径流滞缓，一般7-10月份温度高、蒸发强烈，地下水随蒸发量加大及气温升高明显下降，并随着干旱季节延长而缓慢下降。地下水水位变化比较平缓，年变幅不大(一般小于1 m)，见图8。