(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

研究區(qū)行政區(qū)劃隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)哈密地區(qū)巴里坤縣管轄。東南距伊吾縣城約77 km，西南距巴里坤縣城110 km，南距哈密市140 km。馬56區(qū)塊地處戈壁腹地，可依托的道路為三塘湖油田的礦區(qū)內(nèi)部道路和當(dāng)?shù)卣诮ǖ呐Ｈ聊酌彐?zhèn)公路。為了解決三塘湖采油廠馬56區(qū)塊生產(chǎn)生活用水的問題，在對(duì)前人資料收集、水文地質(zhì)補(bǔ)充調(diào)查、物探、水樣采集測試等工作的基礎(chǔ)上，并結(jié)合相關(guān)研究成果[1-5]，對(duì)區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析，并對(duì)研究區(qū)供水的可行性進(jìn)行分析，分別對(duì)地下水的資源量、地下水開采潛力以及水質(zhì)的適用性進(jìn)行了評(píng)價(jià)和計(jì)算，進(jìn)而為吐哈油田三塘湖采油廠馬56區(qū)塊供水井選址提供依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)條件概況

1.1 氣象水文

研究區(qū)屬大陸性中溫帶干旱氣候，光照充足，夏季炎熱，冬季寒冷，晝夜溫差大，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，無霜期長，多大風(fēng)天氣，氣溫年日變化大等氣候特點(diǎn)。根據(jù)三塘湖氣象站資料，研究區(qū)多年平均氣溫8.3℃，最高氣溫25.7℃，最低氣溫-12.4℃；多年平均降水量41.6 mm；多年平均蒸發(fā)量2 273.7 mm；多年平均相對(duì)濕度35%；年平均風(fēng)速4.6～5.9 m/s，最大風(fēng)速27～28 m/s，一般以西北風(fēng)為主；多年平均日照時(shí)數(shù)為3 373 h。

研究區(qū)內(nèi)無河流、湖泊、水庫等地表水系分布，也無渠系，只有泉水出露形成小面積的地表水流。區(qū)內(nèi)地下水主要來源于南部莫?dú)J烏拉山的暴雨洪流及側(cè)向徑流補(bǔ)給。

1.2 地形地貌

研究區(qū)地勢呈西南高東北低，地勢開闊、平坦，高程范圍為462～1 010 m。地形坡降5%～8%，研究區(qū)地處戈壁荒漠，地表局部有胡楊林、濕地，地表植被不發(fā)育，無耕地。地貌上屬山前沖洪積礫質(zhì)平原到細(xì)土平原區(qū)過渡區(qū)，地表受人類活動(dòng)及降水等外力作用，形成寬窄不等的槽、溝、簡易道路，溝槽寬1～2 m，深0.2～0.5 m。

1.3 地層巖性

根據(jù)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)資料，研究區(qū)及其外圍主要出露的地層為古生界、中生界及新生界，其中，古生界、中生界零星分布，新生界廣泛分布于研究區(qū)內(nèi)外。其中新生界地層主要包括：(1)第四系上更新統(tǒng)洪積層(Q3pl)、(2)第四系上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)洪積層(Q3-4pl)、(3)第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4apl)、(4)第四系全新統(tǒng)湖相沉積層(Q4l)、(5)第四系全新統(tǒng)風(fēng)積層(Q4eol)。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)地質(zhì)力學(xué)，研究區(qū)屬于西域構(gòu)造體系的東準(zhǔn)噶爾復(fù)雜構(gòu)造帶，位于莫?dú)J烏拉山以北，受北東-南西向擠壓，構(gòu)造形跡呈北西-南東向延展。區(qū)域內(nèi)主要褶皺包括條湖復(fù)式向斜和額仁山復(fù)背斜。

區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育。其中，研究區(qū)南部發(fā)育有下柳樹泉斷裂，該斷裂長度約17 km，是個(gè)復(fù)活斷裂，衛(wèi)片上呈明顯的平直的線狀構(gòu)造，并分布線狀草叢帶和泉水。該斷裂切割石炭系、白堊系、新近系，是傾向北的正斷層。

2 研究區(qū)水文地質(zhì)條件

2.1 含水層特征及分布

研究區(qū)內(nèi)賦存有第四系松散巖類孔隙水及新近系、白堊系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水。

2.1.1 第四系松散巖類孔隙潛水

主要分布在研究區(qū)北部的牛圈湖至沙棗泉一帶，呈近東西向條帶狀分布。受研究區(qū)北部古近-新近紀(jì)地層抬升的影響，松散巖類孔隙水在該地段富集，據(jù)(5)-11孔勘探成果，含水層巖性以砂礫石、砂為主，含水層厚度小于10 m，埋藏深度<5 m，滲透系數(shù)6.913 m/d，單井涌水量67.22 m3/d,換算涌水量228.68 m3/d，富水性中等，礦化度<1 g/L，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca·Na型。

2.1.2 碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

1)新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

該類型水在研究區(qū)內(nèi)廣泛分布，根據(jù)已有施工鉆孔資料，該類型水在200 m勘探深度內(nèi)可以劃分三層含水層：第一承壓含水層頂板埋深54.66～60.30 m，含水層巖性為含礫粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖，含水層厚度25.55～38.60 m；第二承壓含水層頂板埋深100.26～116.30 m，含水層巖性為含礫砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖，含水層厚度12.70～18.35 m；第三承壓含水層頂板埋深148.35～170.73 m，含水層巖性為礫巖、粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)砂巖，含水層厚度13.50～60.45 m。單井涌水量58.8～1 767.84 m3/d，換算涌水量3.34～197.34 m3/d，富水性極弱—中等，滲透系數(shù)0.01～0.47 m/d，礦化度0.193～0.557 g/L，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca·Na型或SO4·HCO3-Ca·Na。

2)白堊系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

分布范圍與上覆的新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水范圍相同。含水層巖性為粉砂巖、細(xì)砂巖，隔水層巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖。根據(jù)已有鉆孔資料，白堊系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水單井涌水量7.92～136.34 m3/d，換算涌水量0.44～44.83 m3/d，富水性極弱-弱，滲透系數(shù)0.002～0.167 m/d，礦化度<1 g/L。

2.2 地下水補(bǔ)徑排條件

研究區(qū)西南部的莫?dú)J烏拉山為地下水的補(bǔ)給區(qū)，補(bǔ)給源主要為山區(qū)的大氣降水和冰雪消融水，通過基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給、暴雨洪流入滲、河流入滲和河谷潛流補(bǔ)給地下水。地下水徑流在洪積平原中上部以水平運(yùn)動(dòng)為主，水力坡度19.61‰～47.79‰；在洪積平原中下部以水平和垂直為主，水力坡度12.24‰～20.2‰。地下水徑流方向?yàn)楸睎|向。地下水排泄以泉水溢出、人工開采、蒸發(fā)為主。

新近系、白堊系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水和基巖裂隙水補(bǔ)給源主要為南部山區(qū)的側(cè)向徑流補(bǔ)給，補(bǔ)給來源和徑流方向與孔隙潛水一致。其排泄方式主要有：受研究區(qū)北部斷裂的影響，以泉水溢出方式排泄；或是頂托補(bǔ)給上部的孔隙潛水，以蒸發(fā)形式消耗。

2.3 地下水化學(xué)特征

2.3.1 潛水水化學(xué)特征

第四系松散巖類孔隙潛水主要分布在研究區(qū)北部牛圈湖至大沙棗泉一帶，零星分布于研究區(qū)南側(cè)的洪積平原中部。潛水的水化學(xué)作用以溶濾作用為主，混合-濃縮作用為副，研究區(qū)內(nèi)洪積平原中部至下部，地下水徑流強(qiáng)烈，巖層透水性好，潛水的礦化度相對(duì)較小，一般<1 g/L，形成低礦化度水，順徑流方向，水化學(xué)類型由HCO3·SO4-Ca·Na型轉(zhuǎn)變?yōu)镾O4·HCO3-Ca·Na型；研究區(qū)西北部的牛圈湖一帶，由于古近系-新近系地層抬升，導(dǎo)致地下水埋深變淺，以泉或泉群的形式溢出地表，形成地下水的排泄帶，地下水水化學(xué)作用以混合-蒸發(fā)作用為主，水中離子含量增加，礦化度從<1 g/L變?yōu)?1 g/L，水化學(xué)類型SO4·HCO3-Ca·Na型轉(zhuǎn)變?yōu)镾O4-Ca型。

2.3.2 承壓水水化學(xué)特征

碎屑巖類孔隙裂隙承壓水廣泛分布于研究區(qū)內(nèi)。該類型水的水化學(xué)作用以溶濾作用為主，地下水埋藏深，巖層透水性好，地形坡降大，地下水徑流強(qiáng)烈，礦化度相對(duì)較小，一般<1 g/L，形成低礦化度水，順?biāo)鞣较?，水化學(xué)類型由HCO3·SO4-Ca·Na型轉(zhuǎn)變?yōu)镾O4·HCO3-Ca·Na型。

3 研究區(qū)供水可行性分析

3.1 地下水資源量

3.1.1 地下水的補(bǔ)給量

研究區(qū)內(nèi)地下水主要接受南部山區(qū)的側(cè)向徑流補(bǔ)給，在此，利用斷面法反算研究區(qū)內(nèi)地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給量，即地下水補(bǔ)給量。以地下水資源量計(jì)算區(qū)通過SK23號(hào)鉆孔的垂直于地下水流向斷面(A-A’)為斷面徑流流入量計(jì)算斷面。研究區(qū)地下水補(bǔ)給量計(jì)算結(jié)果見表1所示。因此，研究區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給資源量為427×104m3。

表1 地下水補(bǔ)給量計(jì)算結(jié)果表

3.1.2 地下水的儲(chǔ)存量

在300m勘探深度內(nèi)，研究區(qū)內(nèi)可利用的地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水、新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，現(xiàn)根據(jù)相應(yīng)的公式分別計(jì)算出區(qū)內(nèi)潛水儲(chǔ)存量為263×104m3、區(qū)內(nèi)承壓水儲(chǔ)存量為23×104m3。因此，區(qū)內(nèi)地下水的儲(chǔ)存量為286×104m3。

3.2 地下水開采潛力

通過斷面法計(jì)算，可知研究區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給資源量為427×104m3/a。按0.65可開采系數(shù)計(jì)，有278×104m3/a的可開采資源量?？砷_采資源量的組成有側(cè)向補(bǔ)給量和無效蒸發(fā)量。

研究區(qū)地下水允許開采量為16 200 m3/d。甲方后期地下水開采量約為2 500 m3/d，約占計(jì)算區(qū)地下水允許開采量的15.4%。因此采油廠范圍內(nèi)地下水開采量是有補(bǔ)給保證的。

據(jù)調(diào)查了解，研究區(qū)南部莫?dú)J烏拉山已規(guī)劃在頭道溝、二道溝修建水庫，在三道溝、四道溝進(jìn)行截潛，水利工程實(shí)施后補(bǔ)給源主要為山區(qū)的側(cè)向徑流補(bǔ)給以及山前帶的暴雨洪流入滲補(bǔ)給。

綜合以上分析，研究區(qū)內(nèi)地下水在水利工程實(shí)施前后，地下水補(bǔ)給源穩(wěn)定，可開采資源量保證程度較高，且儲(chǔ)存量可以做為調(diào)節(jié)量，具有一定的開采潛力。

3.3 水質(zhì)適用性分析

按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、《工業(yè)鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)》及《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)分別對(duì)研究區(qū)的地下水進(jìn)行綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)。

(1)依據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)，研究區(qū)內(nèi)地下水檢測指標(biāo)均低于標(biāo)準(zhǔn)限量，可用作生活飲用。

(2)按照《工業(yè)鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)》評(píng)價(jià)，研究區(qū)內(nèi)地下水具有鍋垢很多,具有硬沉淀物,起泡,非腐蝕性水的特點(diǎn)，均需處理后可用作工業(yè)鍋爐用水。

(3)按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)評(píng)價(jià)，研究區(qū)內(nèi)地下水質(zhì)量可劃分為⑴水質(zhì)較差區(qū)：主要分布于研究區(qū)中部，呈西南至東北向條帶狀分布。其各項(xiàng)指標(biāo)大部分為Ⅱ、Ⅲ類，個(gè)別項(xiàng)目達(dá)到Ⅳ、類；F值4.25～7.2，水質(zhì)較差。⑵水質(zhì)極差區(qū)：主要分布于研究區(qū)北部的牛圈湖至大沙棗泉北側(cè)一帶。區(qū)內(nèi)地下水綜合評(píng)價(jià)分值F值>7.20，各項(xiàng)指標(biāo)大部分為Ⅱ、Ⅲ類，個(gè)別項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到Ⅳ、Ⅴ類，水質(zhì)極差。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)地勢呈西南高東北低，地勢開闊、平坦，高程范圍為462～1 010 m。地貌屬于山前沖洪積礫質(zhì)平原。根據(jù)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)資料，研究區(qū)及其外圍主要出露的地層為古生界、中生界及新生界。

(2)研究區(qū)內(nèi)從南向北依次為山前洪積平原中部第四系基本為透水不含水層，下部第四系為主要含水層段，下伏新近系碎屑巖類孔隙裂隙水為本次取水目的層、主要含水層段，新近系下伏分布有白堊系碎屑巖類孔隙裂隙水。區(qū)內(nèi)的取水目的層承壓水主要接受南部山區(qū)的側(cè)向徑流補(bǔ)給，由西南向東北方向徑流，以泉水溢出方式或是頂托補(bǔ)給上部的孔隙潛水，以蒸發(fā)形式消耗。

(3)研究區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給資源量為427×104m3/a，儲(chǔ)存量為2.86×104m3/a。按0.65可開采系數(shù)計(jì)，有278×104m3/a的可開采資源量，甲方后期地下水開采量約為2 500 m3/d，約占計(jì)算區(qū)地下水允許開采量的15.4%。因此，研究區(qū)內(nèi)地下水在水利工程實(shí)施前后，地下水補(bǔ)給源穩(wěn)定，可開采資源量保證程度較高，且儲(chǔ)存量可以做為調(diào)節(jié)量，具有一定的開采潛力。