從施工水文地質勘查孔看烏魯木齊北部平原水質及變化

王拓 李崇博 郝應龍

摘? ?要：通過水文地質鉆探，抽水試驗、樣品分析等手段，結合前人資料，查明了烏魯木齊北部平原內水文地質巖性結構、地下水分布狀態，不同富水地段含水層特征參數等，并對地下水水質進行了評價。結果顯示：評價區內賦存豐富的第四系松散巖類孔隙水，由單一結構潛水向雙層或多層結構潛水、承壓水演變。評價區潛水和淺層承壓水質量等級為Ⅳ類或Ⅴ類，超標項目主要為硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度，較深層承壓水質量等級為Ⅱ類。評價區淺層的潛水或承壓水水質較差，較深層的承壓水可作為理想的飲用水源。

關鍵詞：烏魯木齊;水文地質條件;地下水;水質評價

近年來，國家的一帶一路戰略實施，烏魯木齊市城市發展加快，地下水開發強度也不斷加劇，地下水位也逐年下降，水質惡化。嚴峻的水資源短缺和污染狀況威脅著烏魯木齊市的用水安全。本文在充分收集已有烏魯木齊市水文地質資料和烏魯木齊市近年來地下水開發利用現狀的基礎上，結合近年來的研究成果，通過在烏魯木齊河谷平原中下游施工的7眼水文地質鉆孔，在對評價區內的水文地質巖性結構、地下水分布狀態，不同富水地段含水層特征參數，水化學特征等進行了調查的基礎上，對地下水水質進行了評價。

1? 評價區概況

評價區為烏魯木齊河谷平原中下游，南部邊界為烏魯木齊市沙依巴克區北站，東北邊界為米東區西工新村，西北邊界為新市區安寧渠鎮，面積約為230 km2，行政區劃隸屬于新疆烏魯木齊市。海拔570～800 m，有被近EW向低山丘陵和近NS向黃土斜梁殘丘分割而成的高低起伏的地貌。

烏魯木齊市地處歐亞大陸腹地，屬溫帶大陸性干旱氣候。具溫差大，寒暑變化劇烈，降水量少，且分布不均，蒸發強烈，干燥多風等特點。涉及到評價區的水系主要有烏魯木齊河水系和水磨河水系。烏魯木齊河河水出山口后被渠道引走，河床斷流。目前烏魯木河向下游平原輸水的和平渠、青年渠也已多年斷流，水量均消耗于市區。水磨河是烏魯木齊河水系的一條泉水河，發源于博格達山西麓山前低山，由灰巖、白云巖裂隙溢出的泉水匯流而成，多年平均徑流量0.36×108 m3。

評價區內廣泛出露第四系，可劃分出上更新統和全新統。上更新統沖洪積層主要分布于烏魯木齊河兩側一、二級階地及各大溝谷形成的山前沖洪積扇上，由松散的沖洪積砂礫石、砂質粘土組成。全新統沖洪積層分布于烏魯木齊河的一級階地及現代河床中，一級階地上為砂礫石層及含礫砂土層，礫石成分復雜，磨圓度中-較好，多呈次圓狀。第四系總厚度約600 m，不同地段厚度變化較大。總體上由南向北沉積物顆粒由大變小，厚度逐漸增大。評價區內主要斷裂有：烏魯木齊河斷裂、石化-八鋼隱伏斷裂、碗窯溝斷裂，區域斷層以逆斷層為主。石化-八鋼隱伏斷裂，物質組成為第四系松散堆積物，且第四系厚度變化大，長35 km，NE向展布，穿越整個評價區。

2? 水文地質條件

2.1? 含水層特征及分布

據鉆孔資料和前人研究成果確定評價區內賦存豐富的第四系松散巖類孔隙水，由南向北第四系含水層顆粒由大變小，評價區南部含水層厚度為8～25 m，向北部逐漸變厚，可達600 m，含水層巖性卵礫石、砂礫石層夾細砂層，由單一結構潛水向雙層或多層結構潛水、承壓水演變，總體富水性為豐富、極豐富，地下水化學類型主要為SO4·CL-Na·Ca型，礦化度為0.5～3.5 g/L。

sk1孔位于石化-八鋼隱伏斷裂附近，地下水在該斷裂附近存在跌水現象，于地面下115.77 m處鉆探揭露到了斷層破碎帶，揭露了第四系松散巖類孔隙潛水含水層，潛水埋深為115.58 m，含水層巖性為砂礫石，含水層厚約0.19 m，富水性極弱，未進行抽水試驗，根據所采水樣得知地下水類型為SO4·CL-Na型，溶解性總固體0.899 g/L。

sk2-sk5布置在評價區北部，除sk2揭露了承壓水層外，sk3、sk4、sk5鉆孔揭露的均為潛水含水層，含水層巖性均為砂卵礫石。sk2孔潛水水位為40.98 m，含水層厚72.80 m，滲透系數3.31 m/d，單井涌水量為484.79 m3/d，水化學類型為SO4-Mg·Na型，溶解性總固體0.888 g/L;sk2孔揭露的承壓水水位40.93 m，含水層厚55.40 m，滲透系數26.16 m/d，單井涌水量為3 388.34 m3/d，水化學類型為HCO3·Cl-Ca·Mg·Na型，溶解性總固體0.267 g/L。sk3孔潛水水位110.87 m，揭露的含水層厚39.13 m，據非穩定流抽水試驗得知，單井涌水量為8 425.04 m3/d，滲透系數142.86 m/d，導水系數5 590.0 m2/d，水化學類型為SO4·CL-Ca型，溶解性總固體1.044 g/L。sk4孔潛水水位65.97 m，揭露的含水層厚84.03 m，單井涌水量3 531.84 m3/d，滲透系數106.62 m/d，水化學類型為SO4·CL-Ca·Na型，溶解性總固體1.353 g/L。sk5孔潛水水位100.33 m，揭露的含水層厚99.67 m，單井涌水量為3 399.60 m3/d，滲透系數41.39 m/d，水化學類型為SO4·HCO3-Ca·Na型，溶解性總固體1.045 g/L。

2.2? 地下水補徑排條件

烏魯木齊河谷平原地下水構成了一個完整的補、徑、排系統，其補給來源主要接受南側烏魯木齊河及水磨溝上游地下水的側向徑流補給、水庫滲漏補給、渠系入滲補給、烏魯木齊河谷兩側大氣降水和基巖裂隙水的側向滲流補給、城市綠化用水的入滲補給等。地下水沿河谷向北徑流，穿過紅山構造缺口，受基底起伏和鯉魚山翹起的影響，地下水分為兩股，進入二宮和八家戶新老河道，以地下徑流泄入北部烏魯木齊山前傾斜平原。

2.3? 地下水化學特征

烏魯木齊河谷平原由南向北，含水層顆粒變細，徑流條件變差，地下水由徑流帶過渡至徑流緩滯帶和排泄帶，水化學類型變化復雜。sk1孔地下水類型為SO4·CL-Na型，sk2孔潛水含水層為SO4-Mg·Na型，承壓水含水層為HCO3·Cl-Ca·Mg·Na型，sk3孔為SO4·CL-Ca型，sk4孔為SO4·CL-Ca·Na型，sk5孔為SO4·HCO3-Ca·Na型。地下水化學成分復雜、化學類型多樣。其復雜多變的特征不單是由于多水匯流形成，還與巖性、補給、污灌與過量開采密切相關。

2.4? 地下水動態特征

評價區內地下水動態類型為開采型，水位變化受人工開采的影響較大。尤其在評價區北部，農業灌溉期到來時大量開采地下水，上游側向補給、降水入滲、河渠入滲等補給不能平衡開采量，地下水位下降，形成區域水位降落漏斗，灌溉期過后地下水位會緩慢回升。2006—2014年，地下水位下降9.6 m。因此，應科學合理地開采地下水資源，防止和避免地下水公害的發生。

3? 評價區地下水水質評價

本次調查在5個鉆孔中分別取水樣作了全分析測試，反映了最新的烏魯木齊河谷平原中下游的水質狀況。現依據化驗分析分析的指標對各鉆孔地下水質量進行評價，以及作為生活飲用水、一般工業鍋爐用水、灌溉用水進行評價。

3.1? 地下水質量評價

依據《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）對水質進行評價（表1）。

sk1孔水樣為Ⅳ類水，Ⅳ類指標為鈉離子和硫酸鹽;sk2孔上層承壓水水樣為Ⅳ類水，Ⅳ類指標為總硬度和硫酸鹽;sk2孔下層承壓水水樣為Ⅱ類水，水質好;sk3孔上層承壓水水樣為Ⅴ類水，Ⅴ類指標為總硬度，Ⅳ類指標為硫酸鹽、溶解性總固體、硝酸鹽;sk4孔水樣為Ⅴ類水，Ⅴ類指標為總硬度和硫酸鹽;sk5孔水樣為Ⅳ類水，Ⅳ類指標為總硬度。

sk1、sk3、sk4、sk5孔的潛水和sk2上層承壓水水質為Ⅳ類或Ⅴ類，而sk2孔下層承壓水水質較好，說明評價區淺層的潛水或承壓水水質較差，較深層的承壓水可作為理想的飲用水源。

就取樣分析的指標來看，超標項目主要為硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度。隨著城市發展和對水資源的大規模開發利用，城區地下水質劣變，使下游水質受到影響變差。近年來水磨河沿岸的工礦企業排放污水，以及生活污水和城市垃圾廢液的下滲，這些人類活動的影響是地下水質量變差的重要原因。

3.2? 生活飲用水評價

依據《地下水質量標準》Ⅲ類及以上地下水為適宜的飲用水，Ⅳ類地下水適當處理后可作生活飲用水源，Ⅴ類地下水不宜作為生活飲用水源（表2）。

sk2孔下層承壓水適宜作為飲用水源，sk1、sk2上層承壓水、sk5孔地下水適當處理后可作生活飲用水源，sk3、sk4孔地下水不宜作為生活飲用水源。

3.3? 一般鍋爐用水水質評價

sk1孔地下水作為工業鍋爐用水，屬于鍋垢很少、具軟沉淀物、起泡的非腐蝕性水，可直接作為工業鍋爐用水使用。

sk2孔上層水作為工業鍋爐用水，屬于鍋垢較多、具硬沉淀物、起泡的腐蝕性水，需處理后方可作為工業鍋爐用水使用。下層水屬于鍋垢較少、具硬沉淀物、半起泡的半腐蝕性水，需處理后方可作為工業鍋爐用水使用。

sk3孔、sk4孔、sk5孔地下水作為工業鍋爐用水，屬于鍋垢很多、具硬沉淀物、起泡的半腐蝕性水，需處理后方可作為工業鍋爐用水使用。

3.4? 灌溉用水水質評價

sk1孔地下水作為農田灌溉用水，鹽度大于10，有堿度存在，存在鹽堿害。澆灌不當時，土壤鹽堿化，主要作物生長不好。

sk2孔上下層水和sk3孔、sk4孔、sk5孔地下水作為農田灌溉用水時，鹽害起主導作用，水質屬好水，長期澆灌對主要作物生長無不良影響，還能把鹽堿地澆成好地（表3）。

4? 結語

（1） 評價區內賦存豐富的第四系松散巖類孔隙水，由南向北第四系含水層顆粒由大變小，評價區南部含水層厚度8～25 m，向北部逐漸變厚，可達600 m，含水層巖性卵礫石、砂礫石層夾細砂層，由單一結構潛水向雙層或多層結構潛水、承壓水演變，總體富水性為豐富、極豐富，除部分山前地帶外，單井涌水量一般1 000～7 000 m3/d·m，滲透系數3～13 m/d。

（2） 烏魯木齊河谷平原由南向北，含水層顆粒變細，徑流條件變差，地下水由徑流帶過渡至徑流緩滯帶和排泄帶，水化學類型復雜。地下水化學類型主要為SO4·CL-Na·Ca型，礦化度為0.5～3.5 g/L。

（3） 評價區內地下水動態類型為開采型，水位變化受人工開采的影響較大。尤其在評價區北部，農業灌溉期到來時大量開采地下水，上游側向補給、降水入滲、河渠入滲等補給不能平衡開采量，多年來地下水位呈下降趨勢，應科學合理的開采地下水資源，防止和避免地下水公害的發生。

（4） 評價區潛水和淺層承壓水質量等級為Ⅳ類或Ⅴ類，超標項目主要為硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度，較深層承壓水質量等級為Ⅱ類。說明評價區淺層的潛水或承壓水水質較差，較深層的承壓水可作為理想的飲用水源。人類活動的影響是地下水質量變差的重要原因。作為一般鍋爐用水，評價區南部地下水可直接作為工業鍋爐用水使用，北部的潛水和承壓水均需處理后方可作為工業鍋爐用水使用。作為灌溉用水，評價區南部地下水存在鹽堿害，必須注意澆灌方法，使用得當。北部地下水屬好水，長期澆灌對主要作物生長無不良影響，還能把鹽堿地澆成好地。

（5） 建議深層地下水的開發利用只用于生活飲用，工農業生產用水等應采取措施禁止開發利用。

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