白楊河谷地地下水系統特征研究

張樂樂

(新疆昌源水務科學研究院(有限公司)，新疆 烏魯木齊 830000)

地下水資源是目前我國眾多地區生活、生產用水的重要水源地，但是若毫無節制的開采，必然導致地下水系統被破壞，造成難以挽回的損失，因此對區域地下水系統特征進行分析，可以充分了解其承載能力，為以后水資源開發提供必要的參考資料。

1 研究區含水層特征分析

白楊河谷地北以賽勒科特山、賽爾肯烏拉—仙里克山等不連續山體為界；東以吾爾喀夏爾山分水嶺為界與塔城盆地為鄰；南為扎伊爾山為界，東以哈拉阿特山的分水嶺為界，為典型的東西向延展谷地形態，東西長約138 km，南北寬約17～78 km，總面積6362.51 km2(山丘區3 631.10 km2，平原區2 749.40 km2)。從以往勘察成果看，本區域內含水巖組包括古生界及華力西中期火山巖，按含水巖組裂隙性質分為：構造裂隙水和斷層脈狀水、第四系松散巖類孔隙水[1]。

1.1 構造裂隙水和斷層脈狀水

1.1.1 水量豐富區(單泉流量>1 L/s)

主要分布在吾爾喀夏爾山西北段、扎伊爾山西南段，這些山區覆蓋著厚度不大的第四系風化殘積物，延緩了地下水交替循環作用。基巖含水層主要為泥盆系凝灰巖、砂巖，巖石堅硬性脆，構造裂隙極為發育，含水裂隙以構造裂隙為主，一般單泉流量1～2 L/s。

1.1.2 水量中等區(單泉流量0.1～1 L/s)

主要分布在扎伊爾山西北坡，構造裂隙發育沿斷裂帶均為深大溝谷和河流，這里降水和冰雪融水比較充沛，古夷平面上風化殘積物較厚，風化裂隙多被碎屑充填，導水性差，一般單泉流量為0.1～1 L/s[2]。

1.1.3 水量貧乏區(單泉流量<0.1 L/s)

主要分布于成吉思汗山，位于達爾布特大斷裂兩側，次一級小型構造亦錯綜復雜，組成多字型構造，裂隙多被石英脈充填，由于氣候干旱、降水稀少、風化殘積物覆蓋較厚，一般單泉流量小于0.1 L/s。

1.2 第四系松散巖類孔隙水

根據本次TK2、TK4、TK12勘探孔調查結果可知：上部礫石層為良好含水層，新近系基本不含水；在莫合臺西至白楊河、喇嘛昭南一帶屬于含水巖系，地下水埋深由深變淺；山前帶及喇嘛昭一帶地下水埋深50～100 m，中部地帶20～50 m，地下水也由單一結構潛水變為承壓自流水，在莫合臺三角帶及白楊河洼地一帶地下水埋深小于5 m，具體地下水埋深見圖1所示。

圖1 第四系地下水埋深區間圖

1.2.1 單層結構潛水

(1)水量極豐富(單井涌水量大于5 000 m3/d)

主要分布在F9斷裂以東、白楊河以西、鐵廠溝河出山口、吭闊臘南側。該區含水層巖性為卵礫石，結構松散，顆粒不均，粒徑3～5 cm約占40%，最大粒徑達15～16 cm，含水層厚度在60～200 mm，潛水埋深約4.0 m[3]。

(2)水量豐富(單井涌水量1 000～5 000 m3/d)

主要分布于喇嘛昭以北、布爾闊臺河沖洪積扇、白楊河水庫周邊大部分區域，第四系單層結構含水層特征見表1所示。

表1 第四系單層結構含水層特征

1.2.2 雙層結構潛水

該區域主要分布于莫合臺到吭闊臘一帶，呈倒三角帶狀。承壓含水層層數變化凌亂，隔水層厚度較薄，因而可視為含水段。第四系雙層結構含水層特征見表2所示[4]。

表2 第四系雙層結構含水層特征

2 地下水循環分析

2.1 地下水補給

(1)谷地西北側吾爾喀夏爾山山區年降水量300～700 mm，這些大氣降水及冰雪融水源源不斷滲入地下，一部分賦存在構造破碎帶中，另一部分賦存在巖層裂隙中，起補給主導作用；

(2)裂隙潛水在基巖風化帶中有統一徑流和循環過程，順地勢由高到低，流到山坡地帶，以泉的形式在山區溝谷中大量排泄，匯流成小溪形成河流，出山口后沿途滲入礫石層中，補給地下水[5]；

(3)谷地東側山勢低緩，氣候干旱，降水減少，無地表水流入谷內，初春一來谷地兩側山區大量冰雪融水以及夏季暴雨洪流通過干溝向谷地內泄流，這些季節性洪流下滲是谷地地下水主要補給來源。

圖2 白楊河谷地二水轉換示意圖

2.2 地下水排泄

谷地內地下水排泄方式主要為：機民井開采、泉水溢出、潛水蒸發、植被蒸騰和側向徑流。其中機民井開采區主要集中在鐵廠溝鎮及莫合臺一帶，前者為城鎮及工業用水，后者主要為農業灌溉用水，但用水規模相對下游烏爾禾一帶較小；在莫合臺三角帶及白楊河水庫北的白楊河洼地，地下水埋深很小，是地下水泉流及潛水蒸發的主要地帶。

2.3 地下水更新周期

在此通過利用放射性同位素(3H、14C)檢測法，參照標準見表3所示。得出了白楊河谷地不同區域地下水年齡也存在較大差別，具體規律如下[6]：

(1)白楊河谷地第四系潛水，大多數地下水為現代水(年齡小于60年)。在遠離白楊河扇間帶(主要包括莫合臺三角帶)，潛水地下水年齡在60～1 000 a。而位于白楊河東部、遠離白楊河地區，潛水年齡超過14 000 a；

(2)靠近河道的地下水潛水，年齡為現代水，越遠離河道，潛水年齡越老。新近系承壓水年齡除靠近白楊河在60～1 000 a，其余年齡均大于1 000 a；

(3)第四系潛水靠近河流區域，可更新能力強，而越遠離河道可更新能力差。在白楊河東、西部，地下水可更新能力一般。在白楊河到布爾闊臺河之間區域地下水更新十分緩慢。在白楊河東部遠離河道地區地下水不可更新(具體見圖3)[7]。

表3 地下水更新能力分區表

3 地下水水位動態分析

地下水動態主要受氣象水文因素影響，人工開采對地下水水位動態影響很微弱。在此根據對白楊河谷地2012年8月-2013年10月地下水動態監測資料，總結處不同埋深帶第四系水位動態及幅度變化情況。

圖3 白楊河谷地第四系水可更新能力分區圖

3.1 北部山前深埋帶

該帶地下水埋深70～120 m，富水性好，滲透性強，明顯受布爾闊臺河和白楊河大量滲漏補給。近河帶在地表徑流明顯增大的6-8月份形成高峰值，地下水動態歷時曲線表現為“單峰型”；遠河地帶地下水呈現不規則波浪狀，峰值和谷值都不明顯，變化幅度相對較小，地下水動態歷時曲線則表現為“波動型”(分別見圖4和圖5)。

圖4 白楊河谷地地下水系統深埋帶近河地下水動態曲線圖

圖5 白楊河谷地地下水系統深埋帶遠河地下水動態曲線圖

圖6 白楊河谷地地下水系統中埋帶近河地下水動態曲線圖

3.2 地下水中埋帶

該帶主要分布在布爾闊臺沖洪積平原中部、白楊河沖洪積平原TK10～TK16一帶，遠離山前暴雨洪流補給，地下水埋深適宜，滲透性較強，富水性較好，接近下游潛水—承壓水區。其中近河流帶呈現出“W型”雙谷形態，第一個高水位期峰值出現在2-3月份；第二個高水位峰值期出現在8-10月份，均明顯滯后于上游近河帶1～2個月時間，幅度相對也小2～3 m；遠河帶的地下水中埋帶，地下水位沒有明顯變化，波幅相對較小(分別見圖6和圖7)。

圖7 白楊河谷地地下水系統中埋帶遠河地下水動態曲線圖

圖8 白楊河谷地地下水系統淺埋帶地下水動態曲線圖

3.3 地下水淺埋帶

該帶主要分布于莫合臺、白楊河林場一帶淺埋區，暴雨洪流入滲補給相對較小，蒸發強烈，地下水水位動態曲線呈單谷型，具體表現為：水位埋深較淺(3～5 m)，地下徑流滯緩，一般7-10月份溫度高、蒸發強烈，地下水隨蒸發量加大及氣溫升高明顯下降，并隨著干旱季節延長而緩慢下降。地下水水位變化比較平緩，年變幅不大(一般小于1 m)，見圖8。

4 結語

總體來看，白楊河谷地區域地下水含量極其豐富，尤其是第四系潛水，有著很好的開發前景，通過本次勘查工程，也較詳細掌握了地下水分布范圍、蘊藏水量等，而且通過后續對水樣進行分析，其水質完全滿足日常生活飲水，為當地經濟發展提供了良好的物質基礎。