王龍江

(新疆塔城水文勘測(cè)局，新疆 塔城 834700)

巴音溝河南洼地水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)析

王龍江

(新疆塔城水文勘測(cè)局，新疆 塔城 834700)

[摘要]根據(jù)巴音溝河南洼地地下水埋藏分布及含水層組特性，對(duì)區(qū)域地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件進(jìn)行分析，通過測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)該河滲漏量進(jìn)行量的分析，最后分析項(xiàng)目區(qū)地下水動(dòng)態(tài)變化，河流對(duì)兩岸地下水水位的影響及年變幅的變化規(guī)律進(jìn)行分析。

[關(guān)鍵詞]安集海；地下水；補(bǔ)給

巴音溝河南洼地位于沙灣縣安集海鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)位于天山北坡伊連哈比爾尕山脈北麓，地處天山北坡經(jīng)濟(jì)帶中西段。鎮(zhèn)區(qū)東距沙灣縣城27 km，西連獨(dú)山子、奎屯，北與農(nóng)八師142團(tuán)等團(tuán)場(chǎng)為鄰。

該區(qū)域地處歐亞大陸腹地，準(zhǔn)葛爾盆地東南緣，海洋濕氣流難以進(jìn)入，冬季常有較強(qiáng)冷空氣入侵，夏季常有干燥炎熱的天氣出現(xiàn)，屬典型的溫帶大陸性半荒漠干旱氣候。據(jù)沙灣氣象站資料，勘察區(qū)內(nèi)多年平均氣溫7℃，7月最高月平均氣溫27.6℃，1月最低月平均氣溫-20.2℃，極端最低氣溫-40℃，最大凍結(jié)深度為1.45 m。年降水量在190.5～231.7 mm之間，主要集中在4—7月。

1地下水埋藏分布及含水層組特性

伊林哈比爾尕山山前大斷裂、獨(dú)山子—安集海斷裂、安集海背斜、哈拉安德隆起過水通道等地質(zhì)構(gòu)造，制約著窩瓦特—安集海南洼地及山前傾斜平原區(qū)含水層的展布范圍與沉積厚度，對(duì)地下水的形成、徑流起決定性的控制作用。

巴音溝河、金溝河流域地下水系統(tǒng)東西以地表分水嶺為界，南北縱貫基巖山地、山間洼地和山前傾斜平原。按地質(zhì)構(gòu)造控水特征，以伊林哈比爾尕山山前大斷裂及獨(dú)山子—安集海斷裂與安集海背斜為分界線，將流域地下水系統(tǒng)進(jìn)一步劃分為三個(gè)子系統(tǒng)：南部基巖山地地下水子系統(tǒng)、中部窩瓦特—安集海南洼地地下水子系統(tǒng)、北部山前平原地下水子系統(tǒng)。

南部中高山區(qū)主要由前第三系地層組成，為碎屑巖類、變質(zhì)巖類孔隙裂隙含水層，地下水就地接受降水等的入滲補(bǔ)給、順溝勢(shì)徑流排泄，是山區(qū)河水的重要補(bǔ)給源之一。本區(qū)地下水通過地表徑流(巴音溝河等)進(jìn)入中部洼地補(bǔ)給地下水。

南洼地地下水子系統(tǒng)，南起伊林哈比爾尕山山前大斷裂，北至獨(dú)山子—安集海斷裂與安集海背斜，東西長(zhǎng)約60 km，南北寬6～8 km(在哈拉安德段寬度可達(dá)10～12 km)。據(jù)物探及鉆探資料，南洼地第四系砂礫石層厚度400～600 m(中上更新統(tǒng)250～350 m，下更新統(tǒng)150～250 m)；地下水位埋深自南而北變小、由西向東變淺，洼地北側(cè)和東部為60～80 m，洼地南側(cè)和西部大于100。

哈拉安德隆起—安集海背斜隆起以北的山前傾斜平原區(qū)，含水層巖性在山前主要為松散的卵礫石層，向北逐漸過渡為砂層與粘性土互層；含水層結(jié)構(gòu)在山前為單一大厚度的潛水，向北逐漸變?yōu)闈撍袎汉畬?。平原區(qū)自山前接受南洼地地下水的徑流補(bǔ)給，還接受河道水滲漏補(bǔ)給及渠系與田間回歸水滲漏補(bǔ)給；地下水總徑流方向由南向北。地下水位埋深烏伊公路以南為90～150 m，烏伊公路以北到部隊(duì)農(nóng)場(chǎng)處地下水位埋深60～90 m，至141團(tuán)地下水位逐漸變淺，成為地下水的蒸騰排泄區(qū)，由于灌多排少，使下游鹽漬化程度有加重的趨勢(shì)。

圖1　論證區(qū)地下水位等值線圖及監(jiān)測(cè)孔位置圖

綜上所述，流域南部單一結(jié)構(gòu)的潛水含水層區(qū)，地下水礦化度0.2～0.22 g/L，水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Na型；北部山前傾斜平原區(qū)為多層結(jié)構(gòu)的潛水—承壓水含水層區(qū)，潛水的礦化度逐漸升高到0.5～6 g/L，水化學(xué)類型由HCO3·SO4-Na·Ca型轉(zhuǎn)化為Cl·SO4-Na型，承壓水水質(zhì)與上游潛水水質(zhì)相近。

2地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件

南洼地地下水屬巴音溝河、金溝河流域水資源系統(tǒng)的組成部分之一。巴音溝河與金溝河均源于南部基巖山地，其由南西向北東流經(jīng)南洼地，往北流入山前傾斜平原區(qū)；南洼地內(nèi)的地下水主要接受河水的滲漏補(bǔ)給，總體由南向北徑流，由于地下水位埋深大，洼地內(nèi)既無泉水溢流、又無地下水垂向蒸發(fā)，僅通過北部獨(dú)山子—安集海斷裂的地下徑流排入山前傾斜平原區(qū)(圖1)。

南洼地內(nèi)的地下水，主要接受巴音溝河西側(cè)伊林哈比爾尕山山前大斷裂邊界處的地下水徑流補(bǔ)給及其下游巴音溝河河水(沖沙水)的懸河下滲補(bǔ)給。洼地內(nèi)地下水在接受補(bǔ)給的同時(shí)，以6‰～7‰的水力坡度往北東方向徑流，除了由安集海河谷徑流排入山前傾斜平原外，還有部分地下水以8‰～10‰的水力坡度轉(zhuǎn)向東流，進(jìn)入金河洼地。

巴音溝河在黑山頭建成的攔河引水樞紐工程，控制了河道的下泄水量，每年的夏洪沖沙水量成為渠首以下河道的主要滲漏水量。根據(jù)2001年和2003年河水滲漏量專項(xiàng)測(cè)量資料，渠首至公路橋之間15 km河道的河水滲漏率為66～76%，當(dāng)河水流量小于2 m3/s時(shí)滲漏率達(dá)到100%(表1)；河水流量大于2 m3/s時(shí)，河水滲漏量與河流量呈線性關(guān)系(圖2)。

表1　巴音溝河渠首—公路橋斷河水滲漏規(guī)律表　m3/s

備注：2001年測(cè)5次，有效4次；2003年測(cè)2次，流量均小于2m3/s，全部漏失。

圖2　河水滲漏量與河水流量關(guān)系圖

巴音溝河河道為松散的砂卵礫石堆積，滲透性很強(qiáng)，根據(jù)雙環(huán)滲水試驗(yàn)資料，河床單位面積滲漏量為0.94～42.5 m3/d·m2(表2)；河道從上游往下游，河床單位面積滲漏量隨河道距離的增加呈線性規(guī)律減少，平均河道每增加1km，河床單位面積滲漏量將減少3.07 m3/d·m2(圖3)。

表2　巴音溝河河床雙環(huán)滲水試驗(yàn)成果表

備注：外環(huán)直徑40 cm，內(nèi)環(huán)直徑28 cm，內(nèi)環(huán)面積0.061 5 m2

圖3　河道單位面積滲漏量與河道位置關(guān)系圖

南洼地地下水在接受巴音溝河的地下水徑流補(bǔ)給后，少部分地下水向北通過安集海大橋豁口，大部分地下水則以6‰～7‰的水力坡度向東徑流進(jìn)入金溝河洼地，至興奮一隊(duì)地下水徑流逐漸轉(zhuǎn)向北東，并以6‰～13‰的水力坡度徑流，最終通過獨(dú)山子—安集海斷裂以地下徑流進(jìn)入山前傾斜平原區(qū)。

3區(qū)內(nèi)地下水動(dòng)態(tài)

3.1地下水位變化動(dòng)態(tài)

南洼地地下水動(dòng)態(tài)的主要影響因素是河流，由于巴音溝河在黑山頭建有攔河引水樞紐工程，使樞紐下游的河道徑流不僅具有自然的特性，而且還受人為的調(diào)節(jié)控制，因此項(xiàng)目分析區(qū)地下水動(dòng)態(tài)特征呈現(xiàn)為受人類工程影響下的水文型(表3)。

南洼地內(nèi)的地下水位隨季節(jié)呈周期性變化，多年地下水位動(dòng)態(tài)無明顯的上升或下降趨勢(shì)，但各年地下水位的峰谷值都有較大的變化。這些地下水位動(dòng)態(tài)特征是與河川徑流的特點(diǎn)一致的，其主要原因是巴音溝河年內(nèi)與年際間流量的變化，使河水的滲漏量亦隨之變化，從而導(dǎo)致山間洼地地下水位呈現(xiàn)與河川徑流相一致的有規(guī)律的波動(dòng)。

南洼地內(nèi)地下水位峰谷值出現(xiàn)時(shí)間，與河水峰值流量出現(xiàn)時(shí)間、流量過程、河水入滲強(qiáng)度及地下水補(bǔ)給途徑等有關(guān)。地下水高水位期近河地段出現(xiàn)在每年的8～10月份，遠(yuǎn)河地段出現(xiàn)在每年的11～12月份，分別較巴音溝河地表水豐水期滯后1～3個(gè)月和4～5個(gè)月；區(qū)內(nèi)地下水低水位期出現(xiàn)在每年的6～8月份，一般近河地段出現(xiàn)的月份早、遠(yuǎn)河地段出現(xiàn)的月份晚，較巴音溝河地表水枯水期滯后1～3個(gè)月。

表3　南洼地地下水動(dòng)態(tài)特征表

3.2地下水位年變幅的變化規(guī)律

洼地內(nèi)地下水位年變幅受河水補(bǔ)給影響較大。由于上游河水流量大而獲得滲入量多、下游河水流量小而獲得滲入量少，所以上游地下水位年變幅較下游要大，地下水位年變幅沿河流流程平均每公里減少2.3 m，且在洼地內(nèi)的水位年變幅較河谷內(nèi)的衰減要快(圖4)。

圖4　巴音溝河縱向各鉆孔地下水位年變幅曲線圖

每年的河道沖沙期或灌溉用水量小的時(shí)期，河流下泄水量增大，地下水獲得充分補(bǔ)給，使河道部位的地下水位迅速回升并由河中心向兩側(cè)不斷擴(kuò)展，由于水位在擴(kuò)展過程中沿途得到的分配水量逐漸減少，因而呈現(xiàn)離巴河近地下水位升幅大、離巴河遠(yuǎn)地下水位升幅減小的特點(diǎn)；每年的其它時(shí)期，河流下泄水量變小甚至斷流，地下水獲得補(bǔ)給急劇減少，使得地下水位全面回落，受水位擴(kuò)展時(shí)水力梯度的影響，在近河部位地下水水力梯度大而回落快，在遠(yuǎn)河部位地下水水力梯度小而回落慢。這種近河升幅大回落快、遠(yuǎn)河升幅小回落慢的特點(diǎn)，使得地下水位年變幅呈現(xiàn)近河大、遠(yuǎn)河小的變化規(guī)律。地下水位年變幅減少的幅度，隨離河距離的增加而降低，在距河0～2 km、2～4 km、4～10 km的地段，西側(cè)的地下水位年變幅每公里減少的幅度分別為7.3 m、2.7 m、1.0 m，地下水位年變幅具有近河減幅大、遠(yuǎn)河減幅小的變化規(guī)律。受地下水由西向東徑流的影響，河流兩側(cè)地下水位年變幅并不對(duì)稱，呈現(xiàn)相同河距東側(cè)地下水位年變幅較西側(cè)大的變化特點(diǎn)(圖5)。

圖5　巴河橫向各鉆孔地下水位年變幅曲線圖

4結(jié)語

(1)南洼地內(nèi)的地下水，主要接受巴音溝河西側(cè)伊林哈比爾尕山山前大斷裂邊界處的地下水徑流補(bǔ)給及其下游巴音溝河河水(沖沙水)的懸河下滲補(bǔ)給。

(2)巴音溝河道從上游往下游，河床單位面積滲漏量隨河道距離的增加呈線性規(guī)律減少，平均河道每增加1 km，河床單位面積滲漏量將減少3.07 m3/d·m2。

(3)南洼地地下水位呈現(xiàn)與河川徑流相一致的有規(guī)律的波動(dòng)，地下水位年變幅具有近河減幅大、遠(yuǎn)河減幅小的變化規(guī)律。

[收稿日期]2016-03-08

[作者簡(jiǎn)介]王龍江(1980-)，男，山東即墨人，工程師，主要從事工程水文及地下水管理工作。

[中圖分類號(hào)]P641.6

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)03-0214-03