羅南湖盆鉀鹽礦區(qū)水文地質(zhì)特征及地下水系統(tǒng)分析

王 剛，王保山

（新疆地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，新疆 庫爾勒 841000）

羅布泊鹽湖沉積區(qū)面積近2萬km2，10余年來，中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所和新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘探開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)等單位開展了羅布泊鹽湖鉀鹽資源科學(xué)調(diào)查，開展了羅布泊鉀鹽開發(fā)條件研究，這些工作有力促進(jìn)了羅布泊鉀鹽的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，并為我國其它鹽湖及古代鹽湖找鉀提供理論指導(dǎo)[1]。本文通過鉆探對羅南湖盆地區(qū)水文地質(zhì)特征及地下水情況展開了討論分析。

1 區(qū)域地下水循環(huán)特征

本區(qū)大氣降水在山區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榘柦鹕胶蛶祠斔窦氨鄙降幕鶐r裂隙水和地表水，基巖裂隙水一部分向深部運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樯钛h(huán)水，通過表面水的蒸發(fā)、潛水面的蒸發(fā)、植物蒸騰和人工開采等方式排泄，在垂向上地下水系統(tǒng)相對穩(wěn)定的由下向上運(yùn)動，水不斷交替呈混合型，中深層承壓水水頭相對較高，通過斷層或相對隔水層補(bǔ)給淺層承壓水，淺層承壓水再補(bǔ)給潛水[2]。

2 地下水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征

羅布泊羅南湖盆區(qū)為次生的斷陷盆地，第四系沖積和湖泊碎屑沉積十分發(fā)育，地層巖性以粘性土、砂土為主（局部為淤泥質(zhì)土），化學(xué)沉積較少且多分布于湖盆地表，區(qū)內(nèi)賦存有潛水和承壓水（組）。

潛水含水層主要分布于15線以東，含水層發(fā)育程度較差，平面分布較連續(xù)。在東北部、南部以及西南部有地下水的補(bǔ)給。含水層底板穩(wěn)定性較好，單層厚度大于2.50m，巖性為粘土和淤泥質(zhì)土。承壓水含水層（組）不發(fā)育，多由數(shù)個薄層或小透鏡體組成。

3 地下水系統(tǒng)補(bǔ)給、逕流、排泄條件

地下水系統(tǒng)的形成和地下水運(yùn)移主要受地形地貌、地層和地質(zhì)構(gòu)造的控制，羅南湖盆在上述因素的影響下，具有獨(dú)自完整的地下水補(bǔ)給、逕流、排泄規(guī)律。

3.1 地下水系統(tǒng)補(bǔ)給條件

由于地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和地貌等條件的不同，形成的邊界補(bǔ)給有：東北部、東部邊界的補(bǔ)給、南部邊界的側(cè)向補(bǔ)給。

3.1.1 大氣降雨入滲補(bǔ)給（Q降）

表1 降水入滲極限埋深數(shù)值表

表2 山前戈壁礫石帶不同埋深降水入滲系數(shù)

羅南湖盆區(qū)氣候異常干熱，年降雨量僅38.5mm，但由于地表鹽殼及下伏的包氣帶巖溶洞十分發(fā)育，相互連通性較好，形成的鹽溶孔隙為降水入滲補(bǔ)給提供了十分有利的條件。降水入滲的臨界深度取決于包氣帶的巖性（孔隙度），不同巖性的降水入滲限埋深見表1。在降水量和降水時間相同的情況下，滲透性強(qiáng)的巖層，滲水很快達(dá)到潛水面補(bǔ)給地下水。因此，隨巖層滲透性增大，其極限埋深也挺大。

根據(jù)表2，山前戈壁礫石帶降水入滲系數(shù)不受埋深限制，只是隨埋深的增大，降雨入滲系數(shù)逐漸變小。根據(jù)不同埋深的降雨入滲系數(shù)以及其分布面積，可得不同埋深條件下的降雨入滲量。

計(jì)算公式：Q降=F·A·β

式中：Q降—大氣降水入滲補(bǔ)給量（104m3/a）；A—年有效降雨量，取16.0mm（23.1mm×69.3%），由6月、7月、8月份降水量占全年降水量的百分比得出；β—有效降水入滲系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算：大氣降水入滲補(bǔ)給量為1059.11×104m3/a。

3.1.2 地下水邊界側(cè)向補(bǔ)給（Q側(cè)向）

從全區(qū)地下水等主要接受來自兩個方向邊界的側(cè)向逕流補(bǔ)給(東部和南部邊界)，補(bǔ)給量采用斷面法計(jì)算。

計(jì)算公式：Q側(cè)補(bǔ)＝365·I·B·K·H

式中：Q側(cè)補(bǔ)—地下水側(cè)向補(bǔ)給量（104m3/a）；I—水力坡度（無量綱），參考新疆若羌縣羅北凹地鉀鹽礦床詳查地質(zhì)報(bào)告資料；B—計(jì)算斷面寬度（m），從水文地質(zhì)圖中量??；K—滲透系數(shù)(m/d)，據(jù)抽水試驗(yàn)成果取計(jì)算斷面平均值；H—含水層厚度（m），取斷面平均厚度。

3.2 地下水系統(tǒng)逕流、排泄條件

羅南湖盆地下水系統(tǒng)的逕流，受地形地貌、含水層結(jié)構(gòu)的控制，地下水總體流向由東北部、東部以及南部向北部偏西方向（ⅠZK0007附近）匯流。

本次蒸發(fā)量計(jì)算據(jù)吐魯番盆地長期均衡試驗(yàn)結(jié)果類比確定。據(jù)青海察爾汗鹽湖的資料，潛鹵水的臨界蒸發(fā)深度為1.23mm，臨界深度以上潛鹵水年平均蒸發(fā)量24.82mm。羅南湖盆和青海察爾汗鹽湖相比，地質(zhì)條件基本相同，氣候更為干旱。察爾汗年蒸發(fā)量3210.9mm，羅南湖盆（根據(jù)若羌?xì)庀笳荆┒嗄暾舭l(fā)量2728mm，按線性相關(guān)計(jì)算，羅南湖盆潛鹵水年蒸發(fā)量為21.2mm。

蒸發(fā)量計(jì)算公式：Q蒸=F·A1

式中：Q蒸—潛水蒸發(fā)量（104m3/a）；F—計(jì)算區(qū)水位埋深的面積；A1—潛鹵水年蒸發(fā)量，類比戈壁砂礫石潛水不同埋深蒸發(fā)量。

4 結(jié)語

隨著羅南湖盆鉀鹽礦區(qū)開采工程的不斷深入發(fā)展，水文地質(zhì)問題成為礦區(qū)安全開采的重要前提保障。對區(qū)內(nèi)地下水的分析和勘查能夠?yàn)榈V區(qū)開采提供一定的參考和借鑒。同時我們也能夠看出地下水的賦存和滲流形態(tài)對礦區(qū)開采工程的影響已經(jīng)十分的重要，因此加強(qiáng)對礦區(qū)水文地質(zhì)情況的分析研究勘查，對提高礦區(qū)開采工程工作和保護(hù)工作人員的生命安全有著舉足輕重的地位。