淺析喀什三角洲地區(qū)第四系含水層系統(tǒng)邊界條件與屬性特征

王藝星，孫振海，乃尉華

（1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 昌吉 831100；2.新疆維吾爾自治區(qū)昌吉州地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，新疆 昌吉 831100；3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 喀什 844000）

新疆喀什三角洲地區(qū)地下水系統(tǒng)[1]，在一些地質(zhì)界線和地下水分水嶺的約束下，分割成了相互獨(dú)立、或水力聯(lián)系密切、或水力聯(lián)系微弱的含水體[2]。由于喀什三角洲是一個(gè)具有相對獨(dú)立完整的區(qū)域水循環(huán)演化體系的半封閉盆地，周邊以山地分水嶺為邊界，研究區(qū)含水層系統(tǒng)，由第四系松散巖類孔隙含水巖系、新近系碎屑巖裂隙孔隙含水巖系和石炭系基巖裂隙含水巖系三大類構(gòu)成。這三大類含水巖系空間上或上下疊置，或水平相連，或孤立分布，相互之間水力聯(lián)系有密有疏。依據(jù)主體含水層類型和各類型間水力聯(lián)系的情況，兼顧地域分布，將含水介質(zhì)基本相同、大體具有統(tǒng)一水力聯(lián)系、具有固定地質(zhì)邊界所圈閉的統(tǒng)一含水巖系作為次級含水層系統(tǒng)的劃分依據(jù)。綜合考慮地質(zhì)、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)和含水介質(zhì)類型，將研究區(qū)內(nèi)含水巖系劃分為三大含水層系統(tǒng)，即第四系含水層系統(tǒng)、新近系含水層系統(tǒng)、石炭系含水層系統(tǒng)。三個(gè)含水層系統(tǒng)之間以巖性接觸型隔水邊界為限，相互間水力聯(lián)系相對較差。每一個(gè)含水層系統(tǒng)可進(jìn)一步劃分成若干個(gè)亞系統(tǒng)。

1 含水層系統(tǒng)滲透性空間變化

松散（半松散）巖層由大小不等的顆粒組成，顆粒及顆粒集合體之間的空隙，稱為孔隙，孔隙的多少，決定巖土儲溶水的能力，在一定條件下，還控制巖土滯留、釋出和傳輸水的能力。研究區(qū)含水層巖性的孔隙率與其滲透系數(shù)有著密切聯(lián)系，孔隙越大、連通性越好、孔隙率高，相對滲透系數(shù)就越大。研究區(qū)含水層系統(tǒng)的滲透性空間變化與孔隙率變化一致，研究區(qū)第四系松散巖類含水層孔隙率高，滲透系數(shù)也相應(yīng)較大，滲透系數(shù)垂向上的變化，也具有從上到下由大變小的變化趨勢。

2 含水層系統(tǒng)邊界條件

由于喀什三角洲是一個(gè)具有相對獨(dú)立完整的區(qū)域水循環(huán)演化體系的半封閉盆地，周邊以山地、分水嶺為邊界，所以研究區(qū)第四系含水層系統(tǒng)是一個(gè)相對獨(dú)立、與相鄰含水層交換很弱的含水體，與環(huán)境的水量交換主要通過上邊界進(jìn)行（表1）。

表1 研究區(qū)地下水系統(tǒng)邊界劃分一覽表

2.1 頂?shù)走吔?/h3>

2.1.1 底部邊界

調(diào)查區(qū)內(nèi)第四系各個(gè)含水層在空間上水平疊至。在第四系中更新統(tǒng)沖—風(fēng)積層與第四系中更新統(tǒng)沖—湖積層的接觸帶上，可見5～20m的粘土層，結(jié)構(gòu)較密，孔隙不發(fā)育，其透水性弱。因此，調(diào)查區(qū)內(nèi)第四系中更新統(tǒng)沖—風(fēng)積層和第四系中更新統(tǒng)沖—湖積頂部地層為透水性相對較弱的隔水層。由于構(gòu)造及沉積相的原因，隔水層沉積只是相對完成連續(xù)，在構(gòu)造分布地段存在著水量的交換。

2.1.2 頂部邊界

調(diào)查區(qū)第四系含水層頂部邊界以潛水面為界，地下水通過包氣帶與大氣水發(fā)生交換或直接與常年性地表水體（河流、水庫、泉）發(fā)生水力聯(lián)系，不斷通過渠系滲漏、地下水側(cè)向徑流、田間入滲轉(zhuǎn)化為人工開采、泉水溢出等方式進(jìn)行補(bǔ)給與排泄。

2.2 側(cè)向邊界

依據(jù)邊界的水文地質(zhì)性質(zhì)，山區(qū)側(cè)向邊界均視為零流量邊界。

調(diào)查區(qū)內(nèi)第四系松散巖類孔隙水地下水系統(tǒng)劃分的三個(gè)二級地下水流系統(tǒng)間的側(cè)向邊界均為地表分水嶺或地下分水嶺，相互間概化為基本不存在水量的交換，視為零流量邊界。

恰克馬克河地下水流亞系統(tǒng)與克孜勒河地下水流亞系統(tǒng)邊界的阿克塔格山地段，在第四系和新近系的接觸帶上，新近系為弱透水層，其透水性與富水性均差，視為與邊界兩側(cè)無水量的交換，屬于零流量邊界。根據(jù)同位素?cái)?shù)據(jù)分析成果顯示，該界線兩側(cè)的恰克馬克河地下水流亞系統(tǒng)和克孜勒河地下水流亞系統(tǒng)的穩(wěn)定同位素組成特征具有明顯的差別,主要表現(xiàn)為恰克馬克河地下水流亞系統(tǒng)穩(wěn)定同位素（δD、δ18O）和氚值均明顯低于克孜勒河地下水流亞系統(tǒng)。邊界附近的KT1、KT2 的同位素組成特征和其水化學(xué)特征基本相同，表明水的來源相同，均屬于各自所在系統(tǒng)中的河流補(bǔ)給。

克孜勒河地下水流亞系統(tǒng)與蓋孜河地下水流亞系統(tǒng)邊界的庫木塔格山地段，在第四系和新近系的接觸帶上，新近系為弱透水層，其透水性與富水性均較差，與邊界兩側(cè)無水量的交換，屬于零流量邊界。根據(jù)同位素?cái)?shù)據(jù)分析成果顯示，該界線兩側(cè)的克孜勒河地下水流亞系統(tǒng)和蓋孜河地下水流亞系統(tǒng)的穩(wěn)定同位素組成特征具有明顯的差別,主要表現(xiàn)為克孜勒河地下水流亞系統(tǒng)穩(wěn)定同位素（δD、δ18O）和氚值均明顯高于蓋孜河地下水流亞系統(tǒng)。邊界兩側(cè)的KT2、KT13的同位素組成特征和其水化學(xué)特征基本相同，表明水的來源相同，均屬于各自所在系統(tǒng)中的河流補(bǔ)給。

3 含水層系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)變化

含水層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指含水層與隔水層（弱透水層）的空間疊至、接觸及組合關(guān)系，這種組合關(guān)系與地下水補(bǔ)給、排泄等因素共同控制著地下水徑流特征，并在一定程度上影響著地下水的富集及水化學(xué)演化規(guī)律，因而客觀的認(rèn)識含水層系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，是進(jìn)行地下水流系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，也是從整體觀來認(rèn)識和評價(jià)地下水資源的前提條件。

受地層巖性、古沉積環(huán)境及地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)因素影響，研究區(qū)第四系含水層系統(tǒng)主要表現(xiàn)為：以強(qiáng)滲透含水層（K＞10m/d）、中等滲透含水層（K=5～10m/d）和弱滲透含水層（K＜5m/d）在空間上水平疊至對接組合為基本特征，中間夾區(qū)域性連續(xù)穩(wěn)定粘土或亞粘土相對隔水層，是一個(gè)地下水流連續(xù)、滲透能力具有明顯差異的含水統(tǒng)一體。其中，第四系松散巖類孔隙含水巖系廣泛分布于調(diào)查區(qū)平原，為本次研究的主要含水層系統(tǒng)，新近系碎屑巖裂隙孔隙含水巖系和石炭系基巖裂隙含水巖系在本文中只做簡述。

3.1 第四系強(qiáng)滲透含水層特征（K＞10m/d）

第四系強(qiáng)滲透含水層由中更新統(tǒng)—上更新統(tǒng)沖洪積含水巖組、上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖積層含水巖組、中更新統(tǒng)沖—風(fēng)積含水巖組構(gòu)成。中更新統(tǒng)—上更新統(tǒng)沖洪積含水巖組強(qiáng)滲透含水層主要分布在研究區(qū)北部阿圖什谷地阿扎克鄉(xiāng)以及南部烏魯阿特河—蓋孜河—庫山河礫質(zhì)平原的中游區(qū)，烏恰縣波斯坦鐵列克鄉(xiāng)—疏附縣烏帕爾鄉(xiāng)—阿克陶縣城—疏勒縣艾爾木東鄉(xiāng)和中部的疏附縣蘭干鄉(xiāng)—荒地鄉(xiāng)—喀什市佰什克然木鄉(xiāng)一線，含水層厚度變化較大，一般在100.00～280.00m，最厚約283.60m，滲透系數(shù)一般大于30m/d，主要為單一結(jié)構(gòu)潛水；上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖積層含水巖組強(qiáng)滲透含水層主要分布在研究區(qū)南部疏附縣烏帕爾鄉(xiāng)—阿克陶縣城—疏勒縣艾爾木東鄉(xiāng)一線、中部喀什市城區(qū)—疏附縣城—疏勒縣巴合齊鄉(xiāng)—疏勒縣塔孜洪鄉(xiāng)一線以及北部阿圖什谷地松塔克鄉(xiāng)一帶，含水層厚度在90～110m，最厚約146.56m，滲透系數(shù)一般大于20m/d，主要為多層結(jié)構(gòu)中的上覆潛水；中更新統(tǒng)沖—風(fēng)積含水巖組強(qiáng)滲透含水層主要分布在研究區(qū)北部阿圖什谷地阿扎克鄉(xiāng)以東、中部喀什市佰什克然木鄉(xiāng)—蘭干鄉(xiāng)以南、南部疏附縣站敏鄉(xiāng)—烏帕爾鄉(xiāng)—波斯坦鐵列克鄉(xiāng)以東、阿克陶縣巴仁鄉(xiāng)—英吉沙縣色提力鄉(xiāng)以北，英吉沙縣喬木倫、托普魯克鄉(xiāng)以北的沖積細(xì)土平原區(qū)，含水層厚度在80～100m，滲透系數(shù)一般大于10m/d，主要為多層結(jié)構(gòu)中的第一層承壓水。

3.2 第四系中等滲透含水層特征（K=5～10m/d）

第四系中等滲透含水層由中更新統(tǒng)—上更新統(tǒng)沖洪積含水巖組、上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖積層含水巖組、中更新統(tǒng)沖—風(fēng)積含水巖組構(gòu)成。中更新統(tǒng)—上更新統(tǒng)沖洪積含水巖組中等滲透含水層主要分布在南部烏恰縣波斯坦鐵列克鄉(xiāng)南—疏附縣塔什米里克鄉(xiāng)—阿克陶縣巴仁鄉(xiāng)南—英吉沙縣色提力鄉(xiāng)一線和中部疏附縣木什鄉(xiāng)—喀什市荒地鄉(xiāng)—喀什市佰什克然木鄉(xiāng)一線的山前礫質(zhì)平原以及北部阿圖什谷地一線的山前礫質(zhì)平原，含水層厚度變化較大，厚度一般30.00～160.00m，最厚約為164.67m，滲透系數(shù)一般5～10m/d，主要為單一結(jié)構(gòu)潛水；上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖積層含水巖組中等滲透含水層主要分布在英吉沙縣色提力—托普魯克鄉(xiāng)一帶和疏附縣烏帕爾鄉(xiāng)北—疏附縣布拉克蘇鄉(xiāng)—疏勒縣牙甫泉鎮(zhèn)—岳普湖縣城、中部分布于喀什市浩罕鄉(xiāng)—喀什市阿瓦提鄉(xiāng)和疏勒縣城—疏勒縣羊大曼鄉(xiāng)—伽師縣克孜勒蘇鄉(xiāng)一線以及北部阿圖什谷地松塔克鄉(xiāng)—格達(dá)良鄉(xiāng)一帶，含水層厚度一般90.00～110.00m，滲透系數(shù)一般5～10m/d，主要為多層結(jié)構(gòu)中的上覆潛水；中更新統(tǒng)沖—風(fēng)積含水巖組中等滲透含水層垂直方向上分布在上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖積層含水巖組之下，含水層厚度在80.00～100.00m，滲透系數(shù)一般5～10m/d，主要為多層結(jié)構(gòu)中的第一層承壓水。

3.3 第四系弱滲透含水層特征（K＜5m/d）

第四系弱滲透含水層由中更新統(tǒng)沖—湖積層含水巖組構(gòu)成，垂直方向上位于中更新統(tǒng)沖—風(fēng)積含水巖組中等滲透含水層之下，其弱滲透含水層主要分布在研究區(qū)北部阿圖什谷地阿扎克鄉(xiāng)以東、中部喀什市佰什克然木鄉(xiāng)—蘭干鄉(xiāng)以南、南部疏附縣站敏鄉(xiāng)—烏帕爾鄉(xiāng)—波斯坦鐵列克鄉(xiāng)以東、阿克陶縣巴仁鄉(xiāng)—英吉沙縣色提力鄉(xiāng)以北，英吉沙縣喬木倫、托普魯克鄉(xiāng)以北的沖積細(xì)土平原區(qū)，含水層厚度一般80.00～100.00m，滲透系數(shù)一般小于5m/d，主要為多層結(jié)構(gòu)中的第二層承壓水。

研究區(qū)第四系松散巖類孔隙含水巖系的中更新統(tǒng)—上更新統(tǒng)沖洪積含水巖組，主要賦存單一結(jié)構(gòu)潛水；上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖積層含水巖組，主要賦存多層結(jié)構(gòu)中的上覆潛水；中更新統(tǒng)沖—風(fēng)積含水巖組，主要賦存多層結(jié)構(gòu)中的第一層承壓水；中更新統(tǒng)沖—湖積含水巖組，主要賦存多層結(jié)構(gòu)中的第二層承壓水。其隔水層由中更新統(tǒng)沖—風(fēng)積物和中更新統(tǒng)沖—湖積物構(gòu)成，巖性以粘土、亞粘土為主，隔水層相對穩(wěn)定分布在承壓水主要含水層的頂?shù)装寤虺时訝願(yuàn)A在含水層中，隔水層層數(shù)與總厚度由西部向東部沖積平原總體上具有遞增的趨勢。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)第四系松散巖類孔隙含水巖系中的含水巖組，主要賦存單一結(jié)構(gòu)潛水、多層結(jié)構(gòu)中的上覆潛水、多層結(jié)構(gòu)中的第一層承壓水和多層結(jié)構(gòu)中的第二層承壓水。

（2）研究區(qū)含水層巖性的孔隙率與其滲透系數(shù)有著密切聯(lián)系，孔隙越大、連通性越好、孔隙率高，相對滲透系數(shù)就越大。

（3）研究區(qū)含水層系統(tǒng)的滲透性空間變化與孔隙率變化一致，其第四系松散巖類含水層孔隙率高，滲透系數(shù)也相應(yīng)較大，滲透系數(shù)垂向上的變化，也具有從上到下由大變小的變化趨勢。

（4）由于喀什三角洲是一個(gè)具有相對獨(dú)立完整的區(qū)域水循環(huán)演化體系的半封閉盆地，周邊以山地、分水嶺為邊界，所以研究區(qū)第四系含水層系統(tǒng)是一個(gè)相對獨(dú)立、與相鄰含水層交換很弱的含水體，與環(huán)境的水量交換主要通過上邊界進(jìn)行。