托克遜縣地下淡水分布特征及成因

吳海霞

（新疆地礦局第十一地質(zhì)大隊，新疆昌吉831100）

托克遜縣地下淡水分布特征及成因

吳海霞*

（新疆地礦局第十一地質(zhì)大隊，新疆昌吉831100）

托克遜縣地下水資源主要受白楊河水系和阿拉溝水系控制，在白楊河水系和阿拉溝水系的影響下，形成了特有的干旱區(qū)水資源特征，這種水資源特征對城市供水、農(nóng)業(yè)用水及工業(yè)用水具有極大的意義。通過對地下水資源的分布特征及成因分析，為地下水的合理開發(fā)與利用指明了方向。

托克遜；淡水資源；分布特征；成因分析；合理開發(fā)

白楊河水系和阿拉溝水系是托克遜縣境內(nèi)最重要的水資源來源，兩河流域在托克遜盆地形成了廣闊的山前沖洪積傾斜平原，蘊(yùn)藏了豐富的地下水資源，但可供利用的水資源相對緊缺，地下淡水資源面臨著逐漸被污染的風(fēng)險，發(fā)現(xiàn)更多的淡水資源及合理有效利用水資源同樣重要，水資源的合理有效利用將直接影響到托克遜縣的可持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)對托克遜縣地下水資源的分布特征及成因進(jìn)行分析探討。

1　托克遜縣區(qū)域水文地質(zhì)條件

本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地形地貌、水文氣象因素決定了盆地地下水形成及分布埋藏條件。

托克遜位于天山山間吐魯番斷陷盆地西部，托克遜盆地南、西、北三面由中高山環(huán)繞，向東開闊與艾丁湖相連。南部、西部、東部山前由相對隔水的第三系泥巖、含泥質(zhì)礫巖組成隔水邊界；盆地第四系松散沉積物下部為第三系泥巖，含泥質(zhì)礫巖組成隔水底板。使盆地邊緣及底部由相對隔水巖層組成封閉相對獨(dú)立儲水盆地，盆地周圍山區(qū)與盆地中心高差懸殊，地形坡度大，有利于第四系松散沉積物的堆積和地下水的匯集。

盆地西北兩側(cè)山脊高達(dá)3000～5000m的博格達(dá)山、喀啦烏成山，降水豐富、長年冰雪覆蓋，地表水較發(fā)育，南部覺羅塔格山為中低山區(qū)，降水稀少，無一條長年性地表水流，使盆地的地表水系不對稱。地下水主要來自西部阿拉溝河水系、北部白楊河水系的補(bǔ)給。

盆地內(nèi)廣泛分布厚度巨大的第四系松散堆積物，為區(qū)內(nèi)地下水的存儲、運(yùn)移提供了良好的空間。西、北山區(qū)地表水的大量滲入及河道潛流流入、地下徑流流入形成豐富的地下水補(bǔ)給。使其賦存著豐富的地下水之源，并具有干旱山間盆地所特有的水文地質(zhì)規(guī)律，即由山前到盆地中心，松散堆積物顆粒由粗變細(xì)，由礫質(zhì)沖洪積扇稀土平原，含水層由單一結(jié)構(gòu)的潛水含水層過渡到多層結(jié)構(gòu)的承壓水、自流水，富水性由強(qiáng)到弱，水質(zhì)及水化學(xué)類型也發(fā)生了很大的變化。由于區(qū)內(nèi)不均勻的沉降，使得本區(qū)第四系松散堆積物在區(qū)內(nèi)的分布有一定的差異。雖然由山前到盆地中心含水層及水力特征有一定差異，但都屬于同一含水系統(tǒng)的含水巖組，具有其特定特征。

第四紀(jì)地質(zhì)、構(gòu)造、地貌及水文等條件的影響，本區(qū)含水層結(jié)構(gòu)及富水性存在顯著的地帶性差異。

2　地下水分布特征

（1）托克遜縣周邊水資源山前沖洪積傾斜平原地下水分布特征。主要分布于阿拉溝河水系、白楊河山前沖洪積扇戈壁礫石帶，分布地帶與山前戈壁礫石平原地帶相吻合，面積487.5km2。潛水含水層的主要水文地質(zhì)參數(shù)、含水層結(jié)構(gòu)見表1。

阿拉溝河水系山前沖積扇的沉積物，扇頂部以卵礫石夾漂石為主，向下逐漸過渡到本次詳查區(qū)西部伊拉湖以西4.5km左右的細(xì)土平原區(qū)，單一結(jié)構(gòu)的潛水一方面向深部承壓含水層補(bǔ)給，另一方面轉(zhuǎn)為上層潛水，含水層巖性漸變?yōu)榉弁?、?xì)砂、礫砂等，厚度3～15m不等，富水性減弱，參透性較差。

潛水埋深自扇頂大于100m，向東逐漸變淺，據(jù)位于伊拉湖西部8km左右的坎兒井揭露潛水埋深63.5m，伊拉湖一帶水位埋深8～10m，向東到達(dá)托克遜潛水埋深3～5m。測區(qū)東部潛水埋深只有0.5～1.5m。

白楊河出山口，沖洪積扇在小草胡一帶向盆地分布。由于新構(gòu)造運(yùn)動，鹽山抬高，使白楊河向西改道，穿過鹽山，形成鹽山山前現(xiàn)代河谷沖積扇。沉積物由上部卵礫石夾漂石為主，向下部逐漸過渡為卵礫石，扇緣側(cè)為砂礫石層，向南逐漸過渡到細(xì)土平原區(qū)，地下水由單一結(jié)構(gòu)潛水含水層過渡到多層結(jié)構(gòu)的潛水承壓含水層。潛水埋深自測區(qū)北部大于150m，向南逐漸變淺，位于托萬克布拉克以北3km坎兒井揭露，潛水埋深30m，向南到達(dá)托萬克布拉克一帶，潛水埋深5～10m，向南潛水埋深1～3m。沿托克遜河岸邊，潛水埋深增大至3～4m。

白楊河現(xiàn)代河谷沖洪積扇出紅山口分布面積不大，接近扇的上部，松散堆積物由卵石、礫石組成的粗顆粒為主，向下顆粒逐漸變細(xì)，到達(dá)扇緣以礫石為主，地下潛水埋深近扇頂部大于100m，向下逐漸變淺。據(jù)河北鄉(xiāng)北3km坎兒井揭露，地下潛水位埋深43m，河?xùn)|鄉(xiāng)一帶潛水埋深8～10m。

（2）托克遜縣細(xì)土帶（城市及農(nóng)業(yè)分布區(qū)）地下水特征。本區(qū)的地下水特征主要表現(xiàn)是呈現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)的含水層，地下水也出現(xiàn)潛水與承壓水同時存在，淡水與微咸水、咸水同時存在的現(xiàn)狀。

多層結(jié)構(gòu)的承壓水分布于沖洪積扇前緣到盆地中心，在平面上的分布地帶與整個細(xì)土平原基本吻合，自西向東條形展布，漸向東開闊，面積廣達(dá)463km2。含水層以砂礫、礫砂、砂等為主，其間分布粉質(zhì)粘土，呈多層結(jié)構(gòu)。

由細(xì)土帶邊部向細(xì)土帶軸部，粘性土層厚度逐漸增大，含水層則逐漸變薄，但層數(shù)增多。相對而言，北側(cè)、西側(cè)含水層厚度大，層數(shù)少；而南側(cè)厚度小，層數(shù)多。

由周邊向盆地中心，承壓含水層單層厚度逐漸變薄，層數(shù)增多，含水層顆粒變細(xì)，水頭由小變大，直至自流。隨著地形由周邊向中部、東部降低，承壓水頭由周邊的埋深3～10m到中部、東部水頭高于地面2～3m，最高可達(dá)5～6m。

在160m深度范圍內(nèi)，托克遜盆地揭露了3個主要含水段，第一含水段主要為單層結(jié)構(gòu)的承壓含水層，部分地段為潛水，含水層巖性主要為砂礫石、礫砂夾粉砂。第二含水段（淺層承壓水）成多層結(jié)構(gòu)，一般為2～3層，含水層巖性多為礫砂，含礫粉砂。第三含水段（深層承壓水）亦成多層結(jié)構(gòu)，為2～3層，含水層巖性主要為礫砂及含礫砂等。各含水段在整個承壓水區(qū)范圍內(nèi)厚度變化不大（見表1、表2）。

表1　多層結(jié)構(gòu)承壓含水層對比表

表2　深、淺層承壓含水層水頭高度對比表

3　地下水的補(bǔ)、徑、排條件

盆地為一典型的內(nèi)陸干旱封閉盆地，其獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造、地貌和氣候條件，使地下水補(bǔ)給、徑流、排泄形成獨(dú)立的體系。盆地內(nèi)降水極為稀少，北部博格達(dá)山南坡及西部喀拉烏成山大氣降水相對充沛，多年平均降水量200～300mm，山頂部冰雪常年覆蓋，是盆地地下水的主要形成區(qū)，而南部覺羅塔格山由于降水有限，對盆地水資源的形成意義不大。西部北部山區(qū)河流水系發(fā)育，基巖裂隙水大部分以泉的形式排入河流，以降水、冰雪融水以及地下水轉(zhuǎn)化為河水為特征，兩河水系總徑流量為3.387×108m3/a，基本上包含了山區(qū)可供轉(zhuǎn)化形成盆地地下水的全部水資源。

兩河水系在山前沖洪積扇均無明顯的河床，地表以卵礫石為主，夾少量漂石，滲透性極強(qiáng)，當(dāng)河水進(jìn)入其內(nèi)1～1.5km時即全部滲漏，即使在夏季洪峰期，也較難見到地表徑流到達(dá)細(xì)土平原帶，河水主要由人工引渠引水到平原區(qū)灌溉，又有相當(dāng)一部分水滲漏回歸地下，地表水再次轉(zhuǎn)化為地下水。

地下水在山前得到補(bǔ)給后，從山前向盆地中心沿沖洪積扇向下游徑流，形成細(xì)土帶以上山前沖洪積扇徑流帶，由于徑流帶顆粒粗，孔隙大，地下水徑流通暢，徑流速度快，地下水以平緩的水力坡度向扇緣運(yùn)移。到達(dá)扇緣細(xì)土帶后，由于含水層結(jié)構(gòu)的改變，含水層巖性由粗粒變?yōu)榧?xì)粒，由單一結(jié)構(gòu)變?yōu)槎鄬咏Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)水性能由強(qiáng)變?nèi)?，徑流條件變差，水力坡度相應(yīng)增大形成徑流排泄帶，向東顆粒逐漸變細(xì)，水力坡度逐漸增大，地下水沿含水層繼續(xù)向東緩慢徑流，最終向艾丁湖方向運(yùn)移。

地下水在徑流過程中，徑流強(qiáng)度隨著含水層的性質(zhì)有所改變，對于潛水，洪積扇軸部比邊緣徑流強(qiáng)度大。對于細(xì)土平原帶多層含水層，潛水徑流強(qiáng)度大，承壓水徑流強(qiáng)度弱。同時沿托克遜河兩側(cè)地帶，亦為徑流強(qiáng)度較強(qiáng)地帶。

4　地下淡水成因分析

盆地地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件分析，洪積扇地貌為洪水下滲提供了良好的空間條件，為洪水補(bǔ)給地下水及促使地下水淡化和持續(xù)保持低礦化地下水提供了途徑。

在阿拉溝河水系、白楊河山前沖洪積扇戈壁礫石帶，分布著廣大區(qū)域的山前深埋藏潛水含水層，水質(zhì)較好，礦化度在0.35～0.45g/L。

而到了洪積扇前緣于細(xì)土帶接觸部位，向平原區(qū)逐漸過渡到多層結(jié)構(gòu)的含水層的平原細(xì)土帶，在淺層承壓水的上部潛水，分布于地表20m以內(nèi)，水化學(xué)組分變化不大，只是隨著出露部位的不同，礦化度變化較大。由于水位埋深淺（0.5～2m），受干熱氣候條件影響，潛水含水層水質(zhì)較差，一般情況下達(dá)到了0.8～2g/L，最高達(dá)13.5g/L。

而在100m以下的深部，由于上部有多層粘土隔水層的阻擋，防止了深部地下水被淺部地下水污染，同時地下水在徑流過程中受到松散巖石顆粒的過濾，地下水質(zhì)不斷向好，明顯好于周邊，一般情況下，礦化度僅為0.163～0.228g/L，是非常良好的飲用水（見表3）。

表3　托克遜盆地多層結(jié)構(gòu)區(qū)地下水水化學(xué)特征一覽表

5　幾點(diǎn)認(rèn)識

（1）阿拉溝水系及白楊河水系是托克遜盆地地表水及地下水的全部補(bǔ)給來源。

（2）托克遜盆地堆積了巨厚的第四系松散沉積物，為地下水的儲存提供了巨大的空間。

（3）由于有上部粘土隔水層的存在，使深部地下水水質(zhì)優(yōu)良。

（4）托克遜盆地地表水、地下水是一個統(tǒng)一的含水系統(tǒng)，兩水之間相互轉(zhuǎn)化，相互依存，合理有效地利用好地表水及地下水，可使盆地水環(huán)境向良性循環(huán)狀態(tài)發(fā)展。

［1］托克遜縣境內(nèi)白楊河、阿拉溝水系流域規(guī)劃委員會.托克遜縣境內(nèi)白楊河、阿拉溝水系流域規(guī)劃報告［R］.1991.

［2］單鳳翔，等.新疆吐魯番地區(qū)十萬畝林草場基地可開采量預(yù)算報告［R］.1993.

［3］李濤，等.新疆托克遜火電廠水源地供水水文地質(zhì)詳查報告［R］.1996.

P641.7

A

1004-5716（2016）06-0099-03

2015-07-16

2015-07-16

吳海霞（1971-），女（漢族），安徽亳州人，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)工作。