三塘湖煤田區域地下水特征與開發利用保護分析

師德揚，韓芳芳，楊承達，陳 聰

（新疆地礦局第二水文工程地質大隊，新疆昌吉831100）

1 概述

區域上研究區位于三塘湖盆地的西北，北部以大哈甫提克山、呼洪得雷山為界，南部以白依山山前洪積平原中下部為界，東部以雙雁山為界，西部大致以庫木蘇以西為界，東西長88km，南北寬19km，作為本次研究區。經有關資料研究分析，區域內無地表水，主要開發利用地下水作為供水水源。為保障能源基地開發與地下水資源可持續協調發展，分析區域地下水特征，為其后期開發利用提供水文地質依據，同時對地下水的保護提供參考建議尤為重要。

2 自然地理概況

研究區屬大陸性中溫帶干旱氣候，其北部為大哈甫提克山、呼洪得雷山,南部為白依山?？傮w地勢北部高于南部、西部高于東部，北部大哈甫提克山、呼洪得雷山山區海拔最高達2374m；南部白依山，海拔800～2372m，研究區內海拔460～1700m，地形較平坦開闊，地形坡降約為40‰～90‰。在研究區內無常年性地表水流，僅有零星分布的泉點，以及在融雪季節和夏季暴雨過后在溝谷中可形成暫時性的地表水流，主要分布于山前，地層顆粒粗，流程短，很快入滲至地下。根據成因類型及形態特征，地貌類型劃分為構造侵蝕中山區及波狀平原、礫質平原、細土平原等。

3 地質背景及構造概況

3.1 地質背景

研究區內出露地層主要為下石炭統（C1）位于研究區北部邊界青石峽一帶，為一套淺海相暗色細碎屑巖—火山碎屑巖—中基、中酸性火山巖沉積，主要以凝灰巖組成，與下伏黑山頭組呈不整合接觸；新近系（N）主要出露于研究區中芒硝礦—白泥地東井以南一帶，呈東西向條帶狀出露；第四系（Q）在研究區廣泛出露，為第四系上更新統洪積層（Q3pl）和全新統沖洪積層（Q4pl）及全新統化學沉積（Q4ch），巖性主要由砂礫石、中粗砂、細砂等組成。

3.2 構造概況

依據板塊構造單元劃分，研究區位于區域一級構造單元屬哈薩克斯坦—準噶爾板塊，二級構造單元屬準噶爾微板塊。區內斷裂構造比較發育，有構造控水作用的斷裂主要有：漢水泉—老爺廟隱伏斷裂向北傾斜，受斷層南盤基底抬升，斷層兩側新近系、第四系厚度及地下水富水性有明顯的差異；三塘湖盆地中央隱伏大斷裂向東延伸至國界，傾向北東，傾角較大，局部裸露，大部分隱伏，該斷層北側基底抬升，阻擋了源于南部山區的地下水，從而斷層北側富水性差于斷層南側富水性，構造控水作用明顯；三塘湖南斷裂為切割石炭系、第四系的高角度逆斷層，由于斷層北盤石炭系抬升，潛水位壅高，出露成泉，并在淺埋區地表形成大面積的草灘；下柳樹泉斷裂是傾向北的正斷層；巴里坤盆地隱伏斷裂形成時代為上新世晚期，被第四系覆蓋，推測為高角度壓扭性斷裂，對地下水分布起控制作用。

4 研究區水文地質條件

區域內賦存基巖裂隙水、孔隙潛水、碎屑巖類孔隙裂隙承壓水及多層結構的松散巖類孔隙潛水—碎屑巖類孔隙裂隙承壓水。

4.1 基巖裂隙水

分布于白依山區以及巴里坤煤礦南部和西北山區、北部山區的大哈甫提克山、呼洪得雷山和蘇海圖山。大部分基巖裂隙含水層被斷層切割出露，沿山前斷裂帶地下水以泉的形式溢出，形成山區地下水主要的賦存場所、導水通道。地下水含水層巖性為礫巖、砂巖、粉砂巖、灰綠色鈣質砂巖、黑云母花崗巖、斜長花崗巖、鉀質花崗巖、花崗閃長巖等。單泉流量3.4～0.014L/s，富水性豐富—弱，礦化度0.3～12.03g/L。

4.2 松散巖類孔隙潛水

分布于巴里坤煤礦以西、以東一帶的洪積礫質平原。由第四系上更新統—全新統的洪積物組成，由南向北第四系厚度逐漸減小，第四系松散堆積物巖性以卵礫石、砂礫石為主，結構松散，區域上沒有連續穩定的隔水層，水位埋深為1～25m，含水層厚度10.1～30m，換算涌水量小于10m3/d，礦化度小于1g/L，富水性可劃分弱。

4.3 新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

在紅砂山—雙雁山、白依山山前一帶大面積分布，含水層以砂礫巖、礫巖為主，結構越松散，透水性越好，隔水層巖性為泥巖、砂質泥巖。新近系厚度一般20～200m，換算涌水量從小于10～75.67m3/d，滲透系數0.14～1.93m/d，礦化度0.7～2.1g/L，富水性弱。

4.4 多層結構的松散巖類孔隙潛水—碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

分布在中蒙界山以南、漢水泉—老爺廟斷裂以北洪積平原，該地段上部為第四系松散巖類孔隙潛水，下部為新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水。

4.4.1 第四系松散巖類孔隙潛水

第四系厚度一般10～200m，含水層巖性為砂礫石、含礫中粗砂，含水層厚度10.1～119.53m，水位埋深8.6～54.39m。由北向南，含水介質顆粒逐漸變細，含水層厚度變薄，地下水埋深變淺，其下伏碎屑巖類孔隙裂隙承壓水富水性差異較大。換算涌水量87.69～2427.94m3/d，滲透系數0.37～25.19m/d，礦化度1.71～2.197g/L，富水性豐富—弱。

4.4.2 新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

分布范圍與上覆的第四系松散巖類孔隙裂隙水完全一致。新近紀地層厚度變化較大，一般在50～200m，最大厚度可達250m以上，含水層巖性為砂礫巖、砂巖、礫巖、粗砂巖等，含水層厚度30.33～92.48m，隔水層，分布穩定性和連續性較差，巖性為泥巖、砂質泥巖。含水層結構越松散，透水性越好，含水層厚度越大，富水性越強，從洪積平原上部至漢水泉洼地，富水性呈現由極弱到弱至中等的變化規律；從東向西，呈現由中等到弱的變化規律。承壓水頭高度在+0.2～+33.8m，換算涌水量從小于10～554.34m3/d，滲透系數1.15～3.08m/d，礦化度1.8～4.418g/L，富水性中等—弱。

5 地下水補、徑、排特征

區域上為相對獨立的水文地質單元，除東部邊界中段為補給邊界接受三塘湖北側向補給外，其它邊界均為零流量邊界。區域內基巖裂隙發育，第四系松散堆積物巖性以卵礫石、砂礫石為主，結構松散，透水能力強，為接受大氣降水提供了基礎條件,因此，區域上主要接受大氣降水和東部側向徑流補給。區域為四周高中間低的洼地，接受基巖山區地下水的補給后，地下水向中間最低洼處匯流，地下水徑流方向與地形坡度基本一致。由于白泥地東井—漢水泉—庫木蘇洼地在地形上為區域最低洼處，所以地下水向該區匯流，形成了地下水淺埋帶，因此，以蒸發蒸騰為主，局部以泉水溢出和自流井溢出為次的排泄方式。

6 地下水水化學特征

受地形地貌、地層巖性、氣象因素及地下水循環等因素影響，區域地下水中潛水、承壓水礦化度整體上從兩側山區地下水補給區向平原區地下水排泄區逐漸增高，呈現出明顯的水平分帶性規律。潛水區域地下水水化學類型水平分帶較為明顯，由山前的HCO3·SO4-Ca·Na、SO4-Na·Ca型向洼地中心過渡為SO4·Cl-Na·Ca型、Cl·SO4-Na·Ca型，礦化度由小于1g/L升高至3～5g/L。垂直分帶礦化度整體表現為：從上部潛水到下部承壓水，礦化度及各主要離子濃度呈增大趨勢。承壓水區域內承壓水水化學類型呈現水平分帶規律，從南部至北部漢水泉洼地，水化學類型由SO4-Na、SO4·Cl-Na型向Cl·SO4-Na型過渡，礦化度由小于1g/L逐漸增大至5g/L左右，垂直分帶不明顯。

7 地下水資源保護措施

7.1 防止污染

加強研究區地下水資源保護，在煤炭資源開發過程中，污水排放要嚴格執行排放標準，提高污水轉化利用率，防止廢水排放對地下水產生污染。在充分論證資源量的基礎上，要加強防止水質污染的研究工作，尤其要結合社會經濟發展，從持續發展的長遠角度進行充分的科學論證。

7.2 礦產開發對含水層的破壞

研究區內受后期煤礦等礦產的開采，會造成礦區隔水層塌陷和強烈排水，往往導致部分上覆含水層被疏干，周邊泉水干涸，地表植被枯萎。礦產開采應對隔水層進行保護，預防含水層的破壞。

7.3 加強地下水動態監測工作

充分利用研究區域已經建立的地下水動態監測網，加強對地下水動態監測工作。依據監測數據，及時調控地下水開采量，防止過量開采造成地下水位持續下降、地下水環境改變、地下水污染等問題的發生，以及由此而引發的對地表生態環境的影響和破壞。通過地下水動態監測手段，提高對地下水資源開發利用的合理性和可操控性。

8 結論與建議

三塘湖盆地屬于大陸性中溫帶干旱氣候區，嚴重缺少地表水資源。隨著能源化工基地的建設，區域經濟和社會的高速發展，需水量將急劇增加，水資源的開發必須與生態環境保護相結合，礦業開發要確保生態環境和水環境不受破壞，保障生態用水。地下水作為該地區能源開發唯一的供水水源，地下水的開采要與生態地質環境保護相結合，選定合理的開采深度，要堅持預防為主，保護優先的原則，合理制訂地下水開發利用和保護方案，防止地下水污染，避免過量開采地下水引發新的環境地質問題。