水均衡法在博斯騰湖大堿灘鹽礦礦床成因分析中的應(yīng)用

■陳國棟 王保山

水均衡法在博斯騰湖大堿灘鹽礦礦床成因分析中的應(yīng)用

■陳國棟 王保山

大堿灘鹽礦位于博斯騰湖東岸沙山外側(cè)，其西部、南部為沙山環(huán)抱，東部有少量沙丘，地勢略高于博斯騰湖常年平均水位。區(qū)域內(nèi)無常年性地表水流，只有常年性洪流，據(jù)資料顯示礦區(qū)內(nèi)潛水位年變幅0.2～0.4米，說明該礦區(qū)水轉(zhuǎn)化基本處于相對均衡狀態(tài)。根據(jù)地下水均衡原理，利用排泄量反求單項(xiàng)補(bǔ)給量，以獲得洪水補(bǔ)給量的估算值。并為礦床成因分析提供理論依據(jù)。

水均衡 大堿灘 成因 應(yīng)用

1　均衡區(qū)與水均衡期的確定

均衡區(qū)包括大堿灘鹽盆全部范圍，東界和西界均與鹽盆東西界一致，即湖積砂與地表鹽殼的界線。呈長軸為北偏西—南偏東，北窄南寬的長條形，長軸與地下水流向基本垂直。長度8.8千米，短軸平均寬度2.4千米，面積21平方千米。以搜集到的氣象資料為依托，將2007年作為一個水均衡期。

2　均衡式的建立

根據(jù)本區(qū)水文地質(zhì)特征和地下水補(bǔ)、徑、排條件，確定補(bǔ)給項(xiàng)為：①大氣降水入滲補(bǔ)給（Q降）、②東部湖積砂地下水徑流補(bǔ)給（Q徑入）、③自流井水人工補(bǔ)給（Q人工）、④凝結(jié)水入滲補(bǔ)給量（Q凝）、⑤季節(jié)性洪水入滲補(bǔ)給量（Q洪）；排泄項(xiàng)為：①大氣蒸發(fā)排泄（Q蒸）、②地下水通過西部邊界向博湖方向徑流（Q徑出）。由此，建立均衡式：Q降+Q徑入+Q人工+Q凝+Q洪＝Q蒸+Q徑出。

3　均衡要素計(jì)算

（1）大氣蒸發(fā)量（Q蒸）：均衡區(qū)內(nèi)共分布有兩種蒸發(fā)體：①潛鹵水（埋深一般0.5米）；②浸漫地表的季節(jié)性洪水（滯留期按4個月計(jì)）。綜合其它地區(qū)均衡場觀測試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本區(qū)特點(diǎn)，蒸發(fā)量取值列于下表（※2007年6～9月，4個月蒸發(fā)量之和）：

表1　大氣蒸發(fā)量計(jì)算參數(shù)

Q蒸＝F×A＝498.15×104立方米/年

（2）地下徑流排泄量（Q徑出）：均衡區(qū)西界各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)列于下表(其中地下水流向與計(jì)算斷面之間的夾角α＝90°)：

表2　地下徑流排泄量計(jì)算參數(shù)

Q徑出＝K×I×B×H×sinα×365＝1473立方米/年

（3）大氣降水入滲補(bǔ)給量（Q降）：根據(jù)滲入系數(shù)的不同將均衡區(qū)分為潛鹵水分布區(qū)和粉質(zhì)粘土分布區(qū)，根據(jù)收集的氣象及入滲系數(shù)，各區(qū)參數(shù)如下表：

表3　大氣降水入滲補(bǔ)給量計(jì)算參數(shù)

Q降＝F·A·β＝34.2×104立方米/年

（4）東界湖積砂地下徑流補(bǔ)給量（Q徑入）：

均衡區(qū)東界各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)列于表4(其中地下水流向與計(jì)算斷面之間的夾角α＝90°)：

表4　東界湖積砂地下徑流補(bǔ)給量計(jì)算參數(shù)

Q徑入＝K×I×B×H×sinα×365＝34.2立方米/年

（5）自流井人工補(bǔ)給量（Q人工）：均衡區(qū)北部約8千米處鑿有自流井一眼，供鹽化廠化鹽用，井深86米，下有流量為230立方米/時的深井泵，每年春天連續(xù)開泵40～50天，其他時間全年靠自流，自流量4～5升/秒,這是唯一的均衡區(qū)外地下水轉(zhuǎn)化為地表水流往均衡區(qū)。經(jīng)測算此井每年流入補(bǔ)給水量：Q人工=39.85×104立方米/年

（6）大氣凝結(jié)水入滲補(bǔ)給量（Q凝）：

綜合其它干旱地區(qū)均衡試驗(yàn)資料，結(jié)合本區(qū)巖性和地下水埋深，采用的凝結(jié)入滲量及其它計(jì)算參數(shù)見表5：

表5　大氣凝結(jié)水入滲補(bǔ)給量計(jì)算參數(shù)

Q凝=F×β=113.85×104立方米/年

4　計(jì)算成果

根據(jù)本區(qū)均衡式，反求季節(jié)性洪水的單項(xiàng)補(bǔ)給量，求得結(jié)果為：Q洪=276.20×104立方米/年。

現(xiàn)將補(bǔ)給與排泄項(xiàng)各數(shù)據(jù)和各自所占比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表6：

表6　各項(xiàng)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

5　結(jié)論

本文通過水均衡原理計(jì)算季節(jié)性洪水的單項(xiàng)補(bǔ)給量，可以解決水文地質(zhì)等資料匱乏區(qū)域的補(bǔ)給問題，該方法較適用于補(bǔ)給途徑單一、排泄方式簡單且區(qū)域的水均衡分析，分析表6中計(jì)算結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：

①補(bǔ)給量中，以季節(jié)性洪水入滲補(bǔ)給為主，占到總補(bǔ)給量的一半以上，次為大氣凝結(jié)水。大氣降水入滲、地下徑流和自流井水的人工補(bǔ)給所占比例不大。

②排泄量中，地下徑流泄出所占比例甚微，可忽略不計(jì)。本區(qū)地下水幾乎全為大氣蒸發(fā)垂直排泄。

③流入大堿灘的地表和地下徑流，除蒸發(fā)外幾乎沒有其它出路，因此利于鹽分濃縮聚集，也就是說各種鹽類絕對處于正均衡狀態(tài)，獨(dú)特的地形條件及氣候因素是其石鹽芒硝礦成礦的重要因素。

[1]周鳳魁,范曉東,車睿."大井法"在礦坑涌水量預(yù)測中的應(yīng)用 [J].技術(shù)與應(yīng)用,2007.

[2]眭躍建，吳海霞，田建磊.烏勇布拉克鹵水礦床水鹽均衡計(jì)算方法 西部探礦(2006)增刊～0199～0.

[3]菜水庭,施鑫源.，地下水文學(xué) [M].南京:河海大學(xué)出版社.1991.P124～129。

[4]周金龍.新疆地下水研究［M］.鄭州:黃河水利出版社，2010.

P611[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～13～1