新疆輪臺(tái)縣迪那河拉依蘇地區(qū)儲(chǔ)水構(gòu)造研究

馬 龍

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000）

0 引言

輪臺(tái)縣迪那河流域地域廣闊，地表水資源較豐富，水土光照資源豐富，是當(dāng)?shù)亻_發(fā)治理的重點(diǎn)區(qū)域，在當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占有重要地位，但由于區(qū)內(nèi)地表水時(shí)空分配不平衡，洪枯懸殊，同時(shí)上游五一水庫(kù)建成還需2～3年時(shí)間，目前上游缺乏控制性樞紐工程進(jìn)行調(diào)蓄、泄洪。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，輪臺(tái)縣工業(yè)將上一個(gè)新臺(tái)階，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，然而用水矛盾日漸突出，水資源緊缺已成為制約當(dāng)?shù)毓I(yè)發(fā)展的重要因素。充分利用天然的地質(zhì)儲(chǔ)水構(gòu)造建設(shè)地下水庫(kù)，是目前解決工業(yè)園區(qū)用水緊缺的一個(gè)良好途徑。

本文對(duì)輪臺(tái)縣迪那河拉依蘇地區(qū)亞肯背斜儲(chǔ)水構(gòu)造進(jìn)行研究，通過物探EH4、遙感、鉆探、試驗(yàn)等方法綜合分析了研究區(qū)的水文地質(zhì)條件，探討了建設(shè)地下水庫(kù)的可行性，提出了經(jīng)濟(jì)合理的地下水開采方案，可以解決輪臺(tái)縣當(dāng)?shù)毓I(yè)園區(qū)生產(chǎn)開發(fā)用水需求。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

在大地構(gòu)造單元上，研究區(qū)位于塔里木盆地北部邊緣的庫(kù)車坳陷帶范圍內(nèi)東段，主要是由中生代地層組成的褶皺帶，從中新生代地層多次不整合接觸關(guān)系分析可知：在本區(qū)不止一次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，都表現(xiàn)以褶皺為主，形成一系列規(guī)模不等、軸向大致互相平行的褶皺，并伴隨有斷裂構(gòu)造。近場(chǎng)區(qū)主要有東秋里塔克背斜和牙肯背斜，以及相應(yīng)的東秋里塔克斷裂和牙哈斷裂（見圖1）。

圖1 近場(chǎng)區(qū)構(gòu)造圖

亞肯背斜位于工作區(qū)南部，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)28 km，向西延伸出場(chǎng)區(qū)外。軸部總體延伸方向?yàn)榻鼥|西向，略呈北突出的月牙形。背斜南北兩翼對(duì)稱，傾角5°～10°。亞肯背斜兩翼主要發(fā)育2 條傾向相反的正斷層，分別在背斜的南翼和北翼，其中北翼斷層傾角大于南翼斷層傾角。背斜兩翼由新生界第三系秋里塔克組（N2q）和第四系下更新統(tǒng)～中更新統(tǒng)（Q1-2）組成。背斜新生代以來多期活動(dòng)，早中更新統(tǒng)活動(dòng)強(qiáng)烈，但晚更新世以來表現(xiàn)為整體抬升運(yùn)動(dòng)，核部斷裂活動(dòng)性減弱。該背斜對(duì)來自北部山區(qū)的徑流起重要的控制作用，不但決定了山前平原地下水的補(bǔ)、徑、排條件，也極大地影響了山前平原地下水的化學(xué)成分。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件

2.1 地下水埋藏分布與含水巖組特征

山前沖洪積扇由于受到構(gòu)造擠壓運(yùn)動(dòng)的影響，形成山前凹陷帶，在山前坳陷洼地接受了大量來自天山的碎屑物質(zhì)，巨厚的松散堆積層構(gòu)成出山口山前坳陷洼地沖洪積扇區(qū)，迪那河水出山口后大量滲漏轉(zhuǎn)化為地下水，由北向南形成徑流；迪那河沖洪積扇由出山口海拔1450 m 到洪積扇中部亞肯背斜處海拔1080 m，地形坡度較大，地形坡度一般在15‰左右。山間坳陷洼地沖洪積扇區(qū)第四系厚度一般大于300 m，其間賦存有豐富的地下水，地下水類型為單一結(jié)構(gòu)的潛水，該區(qū)分布面積甚廣，含水層巖性主要由上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)沖洪積砂卵礫石組成，厚度為100～250 m，由北向南逐漸增厚，砂卵礫石顆粒較粗，為強(qiáng)透水地層，水力坡度大，地下水位埋藏深度一般大于30 m，在亞肯背斜一帶埋深變淺。

亞肯背斜低山丘陵地帶由于受亞肯背斜影響，下部第三系基巖抬起使得地面隆起，第三系基巖頂板埋藏變淺，使得第四系含水層變薄，根據(jù)物探解譯及拉依蘇水源地探采井SJ5 資料，上部第四紀(jì)厚度在250 m左右，地層巖性以多層結(jié)構(gòu)為主，含水層以含礫粗砂、中砂、細(xì)砂為主，隔水層以粉土、粉質(zhì)粘土為主，地下水類型為潛水、微承壓水。下部為第三系相對(duì)隔水層，地層巖性為泥巖、砂巖，第三系埋深由東向西逐漸變淺，在研究區(qū)西側(cè)二八臺(tái)附近可見出露。由于第三系地層抬升形成的阻水作用，使得地下水位壅高，背斜北側(cè)邊緣地下水埋深一般在12～27.68 m，地下水徑流條件變緩，水力坡度由13.3‰下降至2‰，背斜軸部在2號(hào)溝與3號(hào)溝內(nèi)低洼處均有泉水溢出現(xiàn)象（見圖2）。

受亞肯背斜隆起影響，迪那河出山口至沖洪積平原第四系含水層巖性自北向南由粗變細(xì)，從卵礫石逐漸過渡為砂礫石、中粗砂、粉細(xì)砂、粉土互層，地下水埋藏深度在亞肯背斜隆起低山丘陵地帶埋深最淺，地下水徑流條件自北向南逐漸變緩。

圖2 牙肯背斜上下游地下水等水位線圖

2.2 地下水的補(bǔ)給、徑流與排泄

亞肯背斜北部坳陷洼地，地下水主要補(bǔ)給源來自于迪那河、二八臺(tái)河的出山口后河段地表水的沿途滲漏，其次是山前基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給與山前降雨入滲。

地下水得到補(bǔ)給后沿沖洪積扇由北東向西南徑流，大厚度的第四系松散堆積物為地下水賦存、運(yùn)移提供了良好的空間和通道。根據(jù)本次物探解譯（見圖3），迪那河出山口后坳陷洼地沖洪積扇內(nèi)第四系松散堆積物厚度一般大于300 m，地層巖性多為大顆粒砂卵礫石，滲透系數(shù)較大，徑流條件較好，水力坡度一般在13.3‰左右；到達(dá)亞肯背斜一帶，由于受到背斜的隆起抬高影響，地層被抬升擠壓，地層相對(duì)上游比較密實(shí)，地下水徑流受到阻擋，徑流速度變緩慢，地下水位被抬升；根據(jù)物探資料及溝內(nèi)鉆孔資料顯示，阻水的第三系地層分布在地面以下250 m左右，地層巖性為泥砂巖，其上為第四系砂礫石、中粗砂、粉細(xì)砂、粉土互層，相對(duì)密實(shí)的地層使得地下水徑流條件變緩，水力坡度一般在2.0‰左右，地下水在徑流經(jīng)過背斜時(shí)，徑流方向轉(zhuǎn)為由北向南方向，到達(dá)沖洪積平原一帶，由于受到地層巖性的變細(xì)及多層結(jié)構(gòu)的影響，地下水徑流速度變緩，繼續(xù)向南緩慢徑流。研究區(qū)地下水排泄方式主要為泉水溢出及人工機(jī)井開采（見圖4）。

圖3 物探視電阻率-地質(zhì)剖面圖

圖4 亞肯背斜南北向A-A水文地質(zhì)剖面圖

3 地下水庫(kù)可行性分析

干旱內(nèi)陸河流流程一般較短，河流經(jīng)出山口進(jìn)入山前戈壁礫石帶后，大量滲漏補(bǔ)給地下水。研究區(qū)山前戈壁礫石帶地層顆粒巨大，透水性好，含水層厚度為150～300 m，滲透系數(shù)一般為50～100 m/d，重力給水度為0.15～0.25，地下水補(bǔ)給、徑流條件好，據(jù)新疆各河流水資源評(píng)價(jià)報(bào)告資料，沖洪積扇地表水滲漏量占地下水補(bǔ)給量的60%～80%。迪那河出山口控制斷面多年平均徑流量3.37億m3，沖洪積扇段，河道長(zhǎng)度15 km左右，迪那河水出山口后大量入滲轉(zhuǎn)化為地下水，由北向南形成徑流，成為該區(qū)常年穩(wěn)定的地下水補(bǔ)給來源。

迪那河出山口至亞肯背斜段山間坳陷洼地是干旱區(qū)內(nèi)陸河流普遍存在的地貌單元特征及儲(chǔ)水構(gòu)造，第四系松散卵礫石地層厚度大，儲(chǔ)存豐富的地下水量，地下水類型為單一結(jié)構(gòu)的潛水，是一個(gè)天然的地下水庫(kù)，并且?guī)烊菥薮?，其總?kù)容往往是河流徑流量的數(shù)十倍，具有多年調(diào)節(jié)能力，這座地下水庫(kù)的天然“入庫(kù)”水量為山前側(cè)滲、河流滲漏、和降水入滲，一般是河流徑流量的20%～80%，徑流量越小，入滲量占總徑流量的比例則越高。由于南部亞肯背斜第三系阻水巖層埋藏深度在250 m左右以下，其上部第四系地層由于抬升擠壓，地層顆粒變細(xì)，具有一定的阻水能力，但是地下水埋藏深度相對(duì)較大，背斜北部沖溝溝口部位地下水埋深一般在12～34.58 m，向上游隨著地形的增高埋深逐漸增大。

本次勘察階段完成一眼勘探井，對(duì)該勘探井進(jìn)行單孔抽水試驗(yàn)，抽水延續(xù)時(shí)間為24 h，其中水位穩(wěn)定時(shí)長(zhǎng)8 h，恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)4 h，抽水流量310 m3/h。根據(jù)抽水試驗(yàn)結(jié)果，抽水前靜水位34.58 m，抽水延續(xù)12 h 后水位穩(wěn)定，動(dòng)水位為39.20 m，水位降深4.62 m，單位涌水量18.64 L/（s·m）；含水層滲透系數(shù)為32.86 m/d，影響半徑500.8 m。根據(jù)以往勘探經(jīng)驗(yàn)，單井出水量大于300 m3/h時(shí)降深小于5 m的出水效果在南疆地區(qū)地層中屬于罕見現(xiàn)象，由此可以初步判定迪那河出山口至亞肯背斜段山間坳陷洼地是一個(gè)天然的地下水庫(kù)的理論是成立的。

從以上兩點(diǎn)分析可以看出，迪那河出山口至亞肯背斜一帶具有良好的儲(chǔ)水構(gòu)造及穩(wěn)定的補(bǔ)給水源，是一個(gè)天然的地下水庫(kù)；地形條件較好，具有一定的縱向地形坡度，由于背斜隆起地帶地下水埋深一般在12～34.58 m，水位埋深相對(duì)較大，不宜采用“橫坎兒井”式的大口徑+水平輻射井自流式開發(fā)方式，但是對(duì)大口徑機(jī)井開采具有良好的開采條件。

4 結(jié)語

迪那河亞肯背斜以北的山前坳陷條形洼地具備有足夠的地下水儲(chǔ)水空間及穩(wěn)定的補(bǔ)給水源，地下水水量豐富，是一座天然的地下水庫(kù)；水質(zhì)良好，地下水徑流條件較好；由于背斜隆起地帶地下水埋深相對(duì)較大，一般在12～34.58 m，可以采用大口徑機(jī)井方式進(jìn)行開采。地下水庫(kù)水量可以解決輪臺(tái)縣工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)開發(fā)用水的問題。