Surfer軟件在羅布泊地下含鉀鹵水資源管理中的應用探討

馬寶成，李文學

（國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司礦產資源部，新疆 哈密 839000）

羅布泊鹽湖是我國繼青海察爾汗后迄今發現的超大型的含鉀鹵水礦床，位于塔里木盆地東部，地處新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌縣境內，是一個以液相礦為主、固液并存，并以鉀、鈉、鎂鹽等為主的大型礦床，其地下鹵水共分7層，為1層潛鹵水層（W1）和6層承壓鹵水層（W2-W7）[1]。

目前，國投羅鉀公司在羅北礦區近2 000km2范圍內共布設6條輸鹵渠，147口采鹵井，抽取W1層潛鹵水，2017年生產硫酸鉀160萬t。國投羅鉀自2008年開始規模生產至今已近10年，年采鹵量約2.5億m3。不同于固體礦產資源的開采，在2 000 km2范圍內大規模采鹵，要精確掌握地下鹵水水位及鉀資源儲量變化情況非常困難。本文以Surfer軟件在羅布泊地下含鉀鹵水資源管理中的應用為例，探討了一種更為便捷、直觀、準確的地下鹵水資源管理方法。

1 Surfer軟件簡介

Surfer是美國Golden Software公司編制的一款以畫三維圖為主的軟件，它具有強大的插值功能和繪制圖件能力，它已被廣泛地應用于地學領域。Surfer內設12種插值方法，用戶可以根據不同的需要選擇不同方法來進行插值，它能迅速將離散點的測量數據通過插值轉換為連續的數據曲面，進一步生成等值線圖、矢量圖、三維立體圖等。另外，其還具有體積和面積計算、坡度、坡向、趨勢面分析、剖面、平面、水平曲率分析等功能[2]。Surfer可以與主流的地質行業繪圖軟件MapGIS進行圖件轉換，這更增加了它的便捷性。

2 Surfer在羅布泊地下含鉀鹵水礦動態長觀中的應用

目前，國投羅鉀公司在羅北、東臺地、西臺地近5 000km2范圍內共設有96個水位觀測孔，其中羅北45個，東臺地27個，西臺地24個，用來觀測地下鹵水水位變化，觀測周期為月。利用Surfer對鹵水動態長觀數據處理步驟如下：

（1）在取得測量數據并去除異常值后，以長觀孔坐標為X、Y，地下鹵水水位高程為Z值，在全面分析了Surfer自帶的12種插值方法優缺點后，采用克里金法對數據進行網格化操作，得到GRD文件[3]。

（2）在得到GRD文件后，利用Surfer新建一個3D曲面圖，其顏色、采光、反光等屬性均可自行調節，以滿足不同需求。

（3）在3D曲面圖的基礎上，利用相同的GRD文件，添加生成等值線圖形，這使得高程數據更直觀。等值線圖的顯示頻次、間隔、透明度等均可調節。

（4）在完成三維表面圖和等值線圖后，以長觀孔坐標為X、Y，在圖上添加Surfer散點圖，這樣觀測孔點位便一目了然。

筆者以2017年12月羅布泊羅北、騰龍、新慶礦區地下鹵水水位數據處理為例，生成的效果圖如圖1所示。

利用此長觀數據制作成三維圖效果圖，人們能更直觀地掌握水位及大規模開采時地下鹵水漏斗中心、影響范圍等變化情況，并且指導采鹵井、渠開啟與轉換等采輸鹵系統關鍵生產環節，實現對地下鹵水資源更高效、可持續的利用。

3 Surfer在羅布泊地下含鉀鹵水礦儲量管理中的應用

根據國土資源管理部門提出的《礦山儲量動態管理要求》規定及企業生產管理所需，國投羅鉀公司每年都要編制礦山儲量年報，目的是適時、準確掌握礦山資源儲量保有、變化情況及變化的原因。在編制新疆若羌縣羅北凹地鉀鹽礦儲量年報的過程中，編制單位沿用了編制詳查報告的估算方法——地質塊段法[4]。其儲量計算公式為：

圖1 2017年12月羅北、騰龍、新慶礦區地下水位效果圖

式中，Pk、Pg分別為孔隙度儲量、給水度儲量（×106t）；S為礦體塊段水平投影面積（km2）；為礦體塊段平均厚度（m）；礦體塊段平均密度（t/m3）；為礦體塊段有用組分平均品位（%）；為礦體塊段平均孔隙度（%）；為礦體塊段平均給水度（%）。

在編制礦山儲量年報時，為了確保儲量估算與前人工作的對應性，塊段分割沿用前人詳查報告。由于目前開采僅限于W1層潛鹵水，并未涉及下部承壓鹵水，密度、品位、孔給度等均沿用詳查報告，所以人們僅需計算各塊段厚度變化，而平均厚度為所計算塊段內各工程礦體厚度的算術平均值。

該方法具有兩個缺點：（1）在羅北凹地近1 600 km2范圍內僅有45個點位觀測數據，而詳查時參與儲量計算的鉆孔個數達到115個，塊段厚度計算時鉆孔數據嚴重偏少；（2）在羅北凹地近1 600 km2范圍內大規模開采過程中，鹵水礦層形態由詳查時的似層狀特征變為漏斗形狀，產狀并非層礦、水平，鹵水具有動態連續變化特征，而利用塊段法并不能反映鹵水空間變化特征。

以計算2017年羅北凹地礦區鹵水變化量為例，為了克服以上兩個缺點，更準確地計算鹵水儲量變化，筆者利用Surfer對2016年12月和2017年12月羅北礦區長觀觀測數據進行以下操作：

（1）利用Surfer自帶的克里金插值法分別對2016年12月及2017年12月羅北礦區長觀數據進行網格化處理，形成GRD文件；（2）用W1層潛鹵水礦體邊界數據生成一個BLN文件，利用此BLN文件將GRD文件進行白化處理；（3）利用Surfer自帶的體積計算功能，分別用白化后的2016年12月羅北長觀GRD文件及2017年12月羅北長觀GRD文件計算體積。將得到的體積相減，就得到2017年羅北凹地W1層潛鹵水變化體積量。再乘以詳查報告時的孔隙度、給水度各塊段加權平均值，即得到了2017年羅北凹地W1層潛鹵水孔隙度、給水度變化量。

地質塊段法與Surfer計算體積法所得2017年羅北凹地W1層潛鹵水孔隙度、給水度變化量對比結果如表1所示。根據對比結果可見，孔隙度鹵水變化量差0.96%，給水度鹵水變化量相差0.37%，二者差值幾乎可以忽略不計。考慮到后期開采過程中，礦區地下鹵水漏斗影響范圍逐漸擴大，界時，地質塊段法計算鹵水化量的缺點會進一步放大，利用Surfer計算鹵水體積變化量方法會更有價值。

表1 羅北凹地W1層潛鹵水2017年變化量計算對比

4 結語

在地下鹵水動態長觀中，利用Surfer將長觀數據制作成三維圖，能更直觀地掌握水位及大規模開采時地下鹵水漏斗中心、影響范圍等變化情況，并且指導采鹵井、渠開啟與轉換等采輸鹵系統關鍵生產環節，實現對地下鹵水資源更高效、可持續的利用。同時，利用Surfer自帶體積計算功能，結合礦體密度、品位、給水度等數據，能更能便捷、及時、準確地掌握其所含資源儲量變化情況。相比于地質塊段法，它克服了塊段計算時數據少、沒有考慮地下鹵水動態連續性等缺點。