排泄量法在山丘区地下水资源评价中应用分析

2022-05-19崔静芝

地下水 2022年2期

崔静芝

(新疆维吾尔自治区和田市水文勘测局，新疆和田 848000)

和什托洛盖煤田位于新疆著名的石油城克拉玛依市北部，蕴藏着大量煤炭资源，煤炭资源储量高达810亿 t，是目前我国煤炭储藏量最大的煤田之一。为加快实现地域工业化进程，完善产业结构，保障地下水勘查工作的系统化推进，基于排洪量法开展了煤田开发所涉及的流域地下水资源量的评估，为煤炭资源开发规划及当地矿业可持续发展提供水文地质依据。

1 山丘区水文地质概况

新疆和什托洛盖煤田处于新疆西北部，东至吉力湖西山区，北以萨吾尔山和布克谷山区为界，南以玛纳斯湖北部为界[1-2]。地势变化较大，海拔高度在350～3 835 m范围内变化。根据山丘区地下水系统划分机制，进一步将山丘区地下水系统划分为和布克谷地地下水亚系统，玛纳斯湖北地下水亚系统及吉力湖西地下水亚系统三个四级地下水系统[3-4]。

1.1 布克谷地地下水亚系统

和布克谷地地下水亚系统位于普查区西北部，谷地三面环山，呈“叵”字型，自成一个相对封闭的地下水环境[5]。和布克谷地地下水亚系统呈东—西向展布，东西长约150 km，南北宽50 km，总面积5 643.9 km2，其中：山丘区面积占比为占20.71%，面积为2 813.5 km2。根据和布克谷地泉点流量的统计，其水量丰富区主要分布于萨吾尔山西部及铁布克山，富水区流量监测见图1。

(a)萨吾尔山流量监测 (b)铁布克山流量监测图1 布克谷地地下水流量监测

1.2 玛纳斯湖北地下水亚系统

玛纳斯湖北地下水亚系统位于普查区的南部，地下水系统主要由平原构成，仅在与其它地下水系统交界处可见山丘[6]。南北长约92 km，东西宽89 km，总面积4 339.8 km2，其中山丘区面积754.7 km2。玛纳斯湖北水文型地下水位动态历时曲线见图2。

图2 玛纳斯湖北水文型地下水位动态历时曲线图

1.3 吉力湖西地下水亚系统

吉力湖西地下水亚系统位于普查区的东北部，地下水系统形状呈不规则梯形[7]。系统南北长66 km，东西宽83 km，总面积3 602.9 km2，其中山丘区面积960.8 km2。吉力湖西地下水亚系统布置地下水水位监测点一个，该监测点年内动态变化曲线呈单峰、单谷型。水位变化幅度在0.67 m左右，动态变化曲线见图3。

图3 吉力湖西蒸发型地下水位动态历时曲线

2 山丘区地下水水量计算—排泄量法

2.1 山丘区面积计算

为保持地下水勘查工作的完整性和系统性，兼顾准噶尔西缘地下水系统性勘查工作，以各地下水系统的山区为基础，根据评价原则及边界形态，划分出三个均衡计算亚区[8,9]：和布克谷地山区计算区总面积为2 219.47 km2、吉力湖西山区计算区总面积约739.32 km2以及玛纳斯湖北山区计算区总面积约330.13 km2，见图4。

图4 山丘区地下水水均衡计算分区

(a)布克谷地地下水含量 (b)吉力湖西地下水含量 (c)玛纳斯湖北地下水含量

2.2 山丘区水量计算

新疆山区地下水资源计算量由河川基流量、山前侧向流出量、沟谷潜流量、山前泉水溢出量、山区浅层地下水开采量和潜水蒸发量组成[10]。计算区公式如下：

Wsp=Rjl+Qcc+Qql+Qzp

(1)

式中：Wsp为山区地下水排泄量(104m。3/a)；Rjl为河川基流量(104m3/a)；Qcc为山区基岩裂隙水向平原区的侧向流出量(104m3/a)；Qql为沟谷潜流量(104m3/a)；Qzp为山前泉水溢出量，不包括汇入地表径流计算的泉水量(104m3/a)；经计算绘制出各山丘区水资源含量，分别见图5。

由图5可知，山丘区地下水主要为基岩裂隙水。针对山区内缺少水文站，无水文站长序列的实测径流资料的现状，结合实测径流资料，选择各河流中接近多年平均年径流量的年逐日平均流量过程线进行基流量分割，推算出其他河沟的河川基流量。分别计算和布克谷地地下水亚系统、吉力湖西地下水亚系统、玛纳斯湖北地下水亚系统山区基岩裂隙水资源量，经计算，山丘区内基岩裂隙水资源量为9 440.88×104m3/a。

3 山丘区地下水水质评价

根据上述对新疆山丘区水资源储量的综合分析，进一步对新疆山丘区水质进行科学评价，水质评价具体要求与步骤如下：首先，根据水质对山丘区地下水进行分类；其次，按照划分标准，计算其水质评价值；最后，根据计算的评价值，将山丘区水质进行划分。计算公式为：

(2)

分类结果见表1、表2、表3。

表1 综合评价分值F划分标准

表2 地下水质量分级标准

表3 各地下水系统样品分布

由表3可知，和布克谷地地下水质量情况良好，主要以优良水和良好水为主，降水量大，地下水充沛。与和布克谷地地下水质量相比，吉力湖西地下水径流条件较好，蒸发较为微弱，更有利于地下水的溶滤作用。玛纳斯湖北地下水水质主要为较差水和极差水，地下水交替更新周期长，再加上该区域属于干旱半干旱气候特征，降水量较少，蒸发强度较大，导致玛纳斯湖北地下水补给不充足。