淖毛湖盆地水文地質(zhì)特征分析

王振山

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

·地質(zhì)與礦業(yè)工程·

淖毛湖盆地水文地質(zhì)特征分析

王振山*

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

淖毛湖是典型的盆地平原，在盆地內(nèi)廣泛分布著多層結(jié)構(gòu)的第四系松散巖類孔隙潛水和新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，通過(guò)對(duì)該地區(qū)的地下水水文地質(zhì)特征分析可為科學(xué)合理開發(fā)利用該地區(qū)地下水資源提供相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)。

淖毛湖；水文地質(zhì)；水化學(xué)特征

1 概況

淖毛湖位于新疆哈密地區(qū)伊吾縣北部73km處，距中蒙邊境50km，人口約1萬(wàn)人，總面積8589.17km2，有宜農(nóng)可耕土地18萬(wàn)畝，耕地面積4萬(wàn)多畝。

2 氣象、水文

2.1 氣象

淖毛湖是典型的盆地平原，具有得天獨(dú)厚的水土光熱資源，該鎮(zhèn)年平均氣溫9.8℃，夏季極端最高氣溫43℃，冬季極端最低氣溫-31.2℃，日照時(shí)數(shù)3326h，平均無(wú)霜期180d，年降水量11.5mm，年蒸發(fā)量4378mm，平均大風(fēng)天數(shù)100d，年沙暴20.9d。

2.2 水文

2.2.1 河流

伊吾河是區(qū)域內(nèi)最大的長(zhǎng)年性河流，發(fā)源于哈爾里克山，主要靠高山冰雪融水、夏季降雨及泉水補(bǔ)給為主。該河流域面積達(dá)1057km2，河流全長(zhǎng)約104.6km，多年年平均徑流量為0.7134×108m3/a，其源頭托木爾提峰海拔為4886m，終年積雪；河流末端為淖毛湖平原北部的低山區(qū)洼地，海拔高度在390～500m。

莫?dú)J烏拉山北坡四道白楊溝發(fā)源于莫?dú)J烏拉山，流域集水面積100.5km2，多年平均徑流量0.0718× 108m3/a。河流主要發(fā)育于山區(qū)，在出山口向北約3km后便全部滲入地下，通過(guò)徑流在牛圈湖一帶以泉水形式溢出或在低洼地帶以蒸發(fā)排泄，部分地表水在洪水季節(jié)性匯入北部鹽池地帶。

2.2.2 湖泊

英庫(kù)勒湖位于淖毛湖西北25km處，由地下水及洪水匯集而成，平均水深1.5m，最深處5m左右，水域面積約0.59km2，水苦咸。

3 地下水類型

淖毛湖盆地是一個(gè)中新生代的沉積坳陷盆地，廣泛分布著多層結(jié)構(gòu)的第四系松散巖類孔隙潛水—新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水。

在葦子峽溝口至淖毛湖一線，第四系由南向北逐漸變厚，厚度在10～80m之間。含水層巖性為卵礫石、砂礫石，含水層的厚度南部小，北部大，多在10～30m之間。在淖毛湖盆地中部及南部，富水性強(qiáng)，換算涌水量1192.48～1848.49m3/d，礦化度0.16～0.71g/L。在其東西兩側(cè)，其富水性逐漸減弱至10～100m3/d，礦化度逐漸升高至大于1g/L。

在第四系下部下伏著新近系碎屑巖類，在葦子峽北部新近系厚度變化稍小，多在80～110m之間，并呈現(xiàn)南部稍薄，北部稍厚的趨勢(shì)；在淖毛湖南部，新近系逐漸變薄，至淖毛湖鎮(zhèn)北部逐漸尖滅。新近系含水層巖性為砂礫巖、砂巖、礫巖、粗砂巖等，隔水層巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖。孔隙裂隙承壓水富水性弱，換算涌水量為25.58～36.08m3/d，礦化度0.2～0.558g/L。

4 地下水流系統(tǒng)

4.1 補(bǔ)給

淖毛湖盆地南側(cè)為莫?dú)J烏拉山，山區(qū)降水充沛，在接受大氣降水及積雪消融水的補(bǔ)給后，在山區(qū)北坡形成了4條常年性河流，其在出山口后全部入滲補(bǔ)給山前的洪積平原。伊吾河為伊吾縣唯一的一條常年性河流，年徑流量約7134×104m3，其在葦子峽溝口經(jīng)淖毛湖引水大渠引走大部分河水后，剩余少部分河水在葦子峽溝口又入滲至地下，對(duì)山前洪積平原進(jìn)行補(bǔ)給。

4.2 徑流

莫?dú)J烏拉山北側(cè)的洪積平原接受山區(qū)及山前暴雨洪流入滲、側(cè)向徑流補(bǔ)給后向下游徑流，洪積平原中上部為為地下水的強(qiáng)徑流區(qū)，水力坡度19.61‰～47.79‰，地下水以水平運(yùn)動(dòng)為主，由于地形坡降較大，形成了透水不含水層。至洪積平原中下部，地層顆粒變細(xì)，徑流變緩，水力坡度降至12.24‰～20.20‰，地下水以垂直蒸發(fā)運(yùn)動(dòng)為主。

地下水徑流方向與地形坡度基本一致，在洪積平原中上部多由南向北徑流，在洪積平原下部，地下水均流向盆地的最低處英庫(kù)勒湖一帶，該處成為淖毛湖盆地的匯水中心。承壓水與潛水徑流方向基本一致。

4.3 排泄

莫?dú)J烏拉山北側(cè)洪積平原的地下水主要向下游側(cè)向徑流，最終匯集于英庫(kù)勒湖匯水洼地，以蒸發(fā)蒸騰的形式排泄。此外在淖毛湖的細(xì)土平原還以人工開采的方式進(jìn)行排泄。

碎屑巖類孔隙裂隙承壓水的排泄方式與孔隙潛水一致，也是向英庫(kù)勒湖一帶匯集，由于隔水層的不連續(xù)和不完整性，承壓水可通過(guò)頂托補(bǔ)給潛水以蒸發(fā)的方式排泄。

5 地下水水化學(xué)特征

5.1 地下水礦化度及主要離子濃度分布

淖毛湖地下水系統(tǒng)中潛水和承壓水礦化度整體上從南部山區(qū)地下水補(bǔ)給區(qū)向平原區(qū)地下水排泄區(qū)漸增，呈現(xiàn)出明顯的水平分帶性規(guī)律。

5.1.1 潛水

盆地南部的莫?dú)J烏拉山是盆地地下水的補(bǔ)給區(qū)，水質(zhì)好，為礦化度小于1g/L的淡水。莫?dú)J烏拉山北部的洪積平原中上部為地下水的徑流區(qū)，也形成礦化度小于1g/L的淡水。沿地下水流向，礦化度逐漸升高，由補(bǔ)給區(qū)的小于1g/L的淡水逐漸過(guò)渡到排泄區(qū)的大于5g/L的咸水，呈現(xiàn)出明顯的水平分帶規(guī)律。

5.1.2 承壓水

盆地中承壓水礦化度皆小于5g/L，其中小于1g/L的淡水分布在盆地的南部及中部地區(qū)，北部為礦化度1～3g/L的微咸水，英庫(kù)勒湖一帶位于地下水排泄中心，為礦化度3～5g/L的半咸水。

5.2 地下水化學(xué)類型

淖毛湖盆地潛水和承壓水水化學(xué)類型水平分帶規(guī)律明顯：從山區(qū)地下水補(bǔ)給區(qū)—平原區(qū)地下水排泄區(qū)，水化學(xué)類型逐漸由簡(jiǎn)單變復(fù)雜。潛水和承壓水皆呈現(xiàn)出6種不同的水化學(xué)類型，且類型皆為HCO3、HCO3· SO4、SO4·HCO3、SO4、SO4·Cl和Cl·SO4型。

5.2.1 水平分帶

5.2.1.1 潛水

盆地內(nèi)潛水從補(bǔ)給區(qū)向排泄區(qū)呈現(xiàn)出明顯的水平分帶性。盆地南部莫?dú)J烏拉山為地下水的補(bǔ)給區(qū)，由南向北，從山區(qū)高海拔區(qū)向山區(qū)低海拔區(qū)再向平原區(qū)最終至排泄區(qū)過(guò)渡的過(guò)程中，水化學(xué)類型由HCO3→HCO3·SO4→SO4·HCO3→SO4型。莫?dú)J烏拉山補(bǔ)給區(qū)至淖毛湖排泄區(qū)，水化學(xué)類型由HCO3→HCO3·SO4→SO4·Cl→Cl·SO4型轉(zhuǎn)化。由于受伊吾河及莫?dú)J烏拉山補(bǔ)給的影響，HCO3·SO4型水在該區(qū)域分布面積最廣。在淖毛湖地區(qū)出現(xiàn)水化學(xué)類型較好的HCO3型水，主要是受人類引用地表水進(jìn)行灌溉的影響，使局部地區(qū)水質(zhì)較好。

5.2.1.2 承壓水

承壓水在區(qū)域上呈現(xiàn)出明顯的水平分帶規(guī)律：沿地下水流向，從南至北承壓水水化學(xué)類型由HCO3· SO4→SO4·HCO3→SO4→SO4·Cl→Cl·SO4型變化。西莊子—葦子峽一帶向北，水化學(xué)類型呈帶狀分布，由HCO3·SO4→SO4·HCO3→SO4·Cl型演變。在淖毛湖東南部地區(qū)分布有大面積的HCO3型水，主要是受到人類引用地表水進(jìn)行灌溉的影響。受該區(qū)域地下水徑流途徑較長(zhǎng)的影響，淖毛湖地區(qū)水質(zhì)較好，英庫(kù)勒湖一帶地下水排泄區(qū)水質(zhì)較差。

5.2.2 垂直分帶

潛水和承壓水在盆地內(nèi)賦存區(qū)域差異性較大，在富含潛水和承壓水的區(qū)域進(jìn)行垂向上的對(duì)比，潛水和承壓水水化學(xué)類型和礦化度在垂向上不一致，潛水水化學(xué)類型為HCO3·SO4型，承壓水水化學(xué)類型為Cl· HCO3型，且承壓水礦化度大于潛水礦化度。主要是由于潛水受到伊吾河流域的影響，雖徑流途徑較長(zhǎng)，但其水動(dòng)力條件好，水化學(xué)類型好。在整個(gè)區(qū)域上，潛水和承壓水之間分布有厚度不均的隔水層，致使其水力聯(lián)系較弱，且承壓水由于水動(dòng)力條件較潛水弱，水質(zhì)較潛水差。其離子濃度和礦化度呈現(xiàn)出由潛水→承壓水漸增的垂直分帶規(guī)律。

6 地下水同位素

6.1 地下水補(bǔ)給來(lái)源

6.1.1 潛水含水層

淖毛湖西部所有表現(xiàn)出蒸發(fā)效應(yīng)樣品的擬合直線斜率為3.4（Y=3.4X-50），與莫?dú)J烏拉山北部確定的蒸發(fā)線相近（斜率3.2），代表了淖毛湖西部和莫?dú)J烏拉山北部的蒸發(fā)線，該直線與區(qū)域補(bǔ)給水直線的交點(diǎn)為原始補(bǔ)給水的同位素組成特征，根據(jù)該點(diǎn)的δD和δ18O值可知其補(bǔ)給來(lái)源是溫度較低的高海拔山區(qū)降水，并推斷莫?dú)J烏拉山北部平原的平均補(bǔ)給高程約為海拔2600m，南部莫?dú)J烏拉山這一高程的降水是平原區(qū)地下水的主要補(bǔ)給源。

淖毛湖中部及東部的潛水樣品表現(xiàn)出與前述莫?dú)J烏拉山補(bǔ)給完全不同的特征，樣品δD和δ18O值明顯偏高，反映出與前者不同的補(bǔ)給來(lái)源與補(bǔ)給高程。除淖毛湖西北部樣品表現(xiàn)出經(jīng)受強(qiáng)烈的蒸發(fā)影響外，其余樣品均落在代表山區(qū)來(lái)水的區(qū)域補(bǔ)給水直線附近，表明其補(bǔ)給源是伊吾河水，補(bǔ)給過(guò)程快速，蒸發(fā)損失小。

6.1.2 承壓含水層

淖毛湖盆地的新近系承壓水樣品落在RRWL上，說(shuō)明補(bǔ)給來(lái)源為山區(qū)水，樣品的氚含量7～14TU，說(shuō)明存在核爆后（1952年以后）補(bǔ)給的現(xiàn)代水，具有一定的更新能力，而且該處新近系含水層與第四系含水層之間存在密切水力聯(lián)系。

6.2 地下水流動(dòng)途徑

6.2.1 穩(wěn)定同位素指示

淖毛湖盆地潛水和承壓水樣品在δ18O-Cl關(guān)系大致以-12‰δ18O為界，分為A和B兩組，A組的δ18O小于-12‰，Cl含量相對(duì)于B組較低,特征與莫?dú)J烏拉山的出山河水相近，地下水補(bǔ)給源來(lái)自莫?dú)J烏拉山；B組的δ18O大于-12‰，Cl含量相對(duì)于較高,特征與莫?dú)J烏拉山河水明顯不同，補(bǔ)給源來(lái)自哈爾里克山區(qū)。從采樣點(diǎn)平面分布上可以看出：大致以小沙棗泉為界，以西地下水來(lái)自于莫?dú)J烏拉山，以東地下水來(lái)自哈爾里克山區(qū)。

6.2.2 地下水年齡的指示

從地下水14C年齡分布來(lái)看，現(xiàn)代年齡水主要分布在莫?dú)J烏拉山前，年老水出現(xiàn)在盆地西部卻勒明岡和淖毛湖鎮(zhèn)西南側(cè)附近。在牛圈湖一帶，地下水年齡從山前的現(xiàn)代年齡，向下游在沖積扇前緣以下年齡逐漸增加到約0.01千年、0.4千年，至平原中部年齡增加到16.3千年，反映出地下水自山前向平原中部流動(dòng)。自四道白楊溝向下游徑流過(guò)程中，在東莊子出現(xiàn)向北東方向偏轉(zhuǎn)的徑流途徑，流往淖毛湖方向，即沿著山前至淖毛湖鎮(zhèn)年齡從現(xiàn)代逐漸增加到約1萬(wàn)年。

從測(cè)年結(jié)果可見(jiàn)，伊吾河干流的現(xiàn)代水平均滯留時(shí)間為33～42年，含水層的現(xiàn)代水更新速率度為每年2.4%～3%。淖毛湖盆地承壓水在牛圈湖一帶年齡比較年輕，為現(xiàn)代至4.2千年，更新速率為0.02%～1.6%，淖毛湖鎮(zhèn)南側(cè)新近系接受上覆第四系補(bǔ)給，年齡小于60年，更新速率大于1.6%，蘇魯克一帶年齡為200年，更新速率大于0.45%，上述這幾處新近系更新性相對(duì)較好，其余大部分新近系含水層分布區(qū)，樣品年齡在（2.1～9.7）千年,更新性弱。

6.3 含水層之間水力聯(lián)系

在淖毛湖地區(qū)機(jī)井樣品中，無(wú)論是潛水含水層還是承壓水含水層，都顯示含有相當(dāng)?shù)碾埃懦畠?nèi)止水不好導(dǎo)致的上段滲漏，下段樣品中含有氚14TU是現(xiàn)代補(bǔ)給的證據(jù)，反映了上層潛水含水層向下補(bǔ)給承壓含水層的特征。

7 結(jié)論

淖毛湖盆地內(nèi)廣泛分布著多層結(jié)構(gòu)的第四系松散巖類孔隙潛水—新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，其富水性差異較大。地下水主要接受莫?dú)J烏拉山區(qū)積雪消融水和伊吾河河水的補(bǔ)給，沿山前洪積平原向北徑流，最終匯集于英庫(kù)勒湖匯水洼地。地下水礦化度及主要離子濃度分布呈現(xiàn)出明顯的分帶性規(guī)律。由莫?dú)J烏拉山補(bǔ)給區(qū)至淖毛湖排泄區(qū)，水化學(xué)類型由HCO3→HCO3·SO4→SO4·Cl→Cl·SO4型轉(zhuǎn)化。在垂直分帶上，其離子濃度和礦化度呈現(xiàn)出由潛水→承壓水漸增的規(guī)律。

[1]白銘，梁紅濤.新疆東疆地區(qū)煤炭基地地下水勘查巴里坤—伊吾盆地地下水勘查報(bào)告[R].新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，2013:146-176.

[2]李濤，馬長(zhǎng)慧.新疆伊吾河流域地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告[R].新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所，2006: 10-13.

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A

1004-5716(2015)05-0060-03

2014-04-03

王振山（1978-），男（漢族），安徽宿州人，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作。