張國強，趙生軍，陳 龍

(1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海 西寧 810007；2.青海省環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，青海 西寧 810007)

1 水文地質(zhì)概況

隨著茫崖市經(jīng)濟快速發(fā)展，急需建設(shè)集中供水水源地，但尕斯戈壁地表水匱乏，且地表水時空分布極為不均，加之冰凍期長，地表水難以滿足城鎮(zhèn)供水要求。山前沖洪積平原含水層厚度大，適合利用地下水供水。但區(qū)內(nèi)地下水源研究工作滯后，急需提高該地區(qū)水文地質(zhì)研究程度，提交具有供水前景的地下水富集區(qū)，見圖1。

圖1 研究區(qū)地形示意圖

研究區(qū)地處阿拉爾盆地西北側(cè)，分布著大面積的第四系沉積物，厚度400～600 m，含水層主要為第四系松散巖。依據(jù)現(xiàn)有的收集資料，研究區(qū)南北兩側(cè)山前洪積平原及中部斯巴利克河—阿達灘河沖洪積平原的中部-后緣，為單一的潛水層，從中部-前緣地帶遞變?yōu)樯喜繚撍?，下部為承壓水的雙層結(jié)構(gòu)。它們?yōu)橥谎a給來源，由于所處地貌部位、埋藏條件和含水巖性的不同，其水量水質(zhì)有明顯的差別。水文地質(zhì)鉆探及測井結(jié)果顯示：洪積平原的垂向沉積特征，沖洪積物地層在垂向上分層明顯，區(qū)內(nèi)根據(jù)鉆孔巖芯資料厚度小于150 m以上主要巖性為砂礫石、含泥砂礫石，礫石主要成分為花崗巖、石英、砂巖、變質(zhì)巖等，磨圓度整體中等，分選性差，該層為富水性較好層位[1]。

依據(jù)其地形地貌、水文地質(zhì)條件及已有鉆孔資料，結(jié)合地面物探和水文地質(zhì)鉆探及測井工作成果綜合分析認為：研究區(qū)上部200 m以淺主要含水層以砂礫卵石、砂礫石為主，該層巖性顆粒相對較粗、泥質(zhì)含量少，為富水層段，下部砂礫卵石中的泥質(zhì)含量增加，透水富水性相對較差形成弱含水層；200 m以深泥砂質(zhì)粘土形成多個有一定厚度的透鏡體狀隔水層。研究區(qū)由南向北第四系主要巖性顆粒由粗變細、含水層由厚變薄，地下水位埋深變淺，透水富水性由好變差；由西往東第四系地層巖性顆粒由細變粗、含水層由薄變厚、透水富水性由差向好，與研究區(qū)地下水含水巖性的水平分布(水文地質(zhì))規(guī)律相吻合。

2 天然資源量計算

研究區(qū)內(nèi)地下水主要補給源為大氣降水入滲補給、地下水側(cè)向徑流補給，地下水主要排泄途徑為地下水開采、地下水蒸發(fā)、地下水側(cè)向徑流排泄及再生河排泄。本次地下水計算區(qū)主要通過斷面徑流量法以及補給量總和法計算研究區(qū)天然資源量[2]，通過對比分析進行研究區(qū)資源量評價。

由于研究區(qū)降雨量少，因此區(qū)內(nèi)天然資源量主要為地下水徑流補給量，而區(qū)內(nèi)地下水徑流補給量主要受控于祁漫塔格山區(qū)河流滲漏形成地下水徑流，通過徑流到達研究區(qū)南邊界(Ⅱ-Ⅱ/斷面)，所以研究區(qū)南邊界(Ⅱ-Ⅱ/斷面)斷面徑流量即可認為是研究區(qū)的天然資源量。

根據(jù)本次研究工作，祁漫塔格山區(qū)以降雨和冰雪融水形成主要的河流為阿達灘河和斯巴利克河，根據(jù)收集資料并與本次實測資料進行分析，阿達灘河多年平均徑流量為33.37×104m3/d，斯巴利克河多年平均徑流量為39.89×104m3/d，總計73.26×104m3/d。暫不考慮河水蒸發(fā)的情況下，認為河流徑流量全部在出山口滲漏形成地下水徑流最終排泄于尕斯庫勒湖，因此研究區(qū)內(nèi)南邊界(Ⅱ-Ⅱ/斷面)的徑流量為河流滲漏形成地下水徑流量的一部分。由區(qū)域地形地貌特征可知，地下水徑流從滲漏段向尕斯湖形成喇叭狀，即越靠近尕斯湖斷面越寬，依據(jù)上述分析，估算在尕斯庫勒湖邊緣地帶形成的斷面寬度約為40 km(圖2)，本次研究區(qū)南邊界(Ⅱ-Ⅱ/斷面)的寬度為13.55 km，研究區(qū)Ⅱ-Ⅱ/斷面寬度占總斷面寬度的33.87%，據(jù)此估算進入研究區(qū)Ⅱ-Ⅱ/斷面的地下水徑流量為24.78×104m3/d。

圖2 天然資源量論證示意圖

2.1 斷面徑流量計算

研究區(qū)地下水主要靠兩側(cè)山區(qū)河流通過河道滲漏補給，在洪積及沖洪積平原的中下部地帶，截取地下水徑流流量，可視為對研究區(qū)地下水的補給量，故選用斷面法進行計算，根據(jù)地下水徑流條件和補給形式、含水層的埋藏條件和地下水的賦存方式以及水質(zhì)水量特征，劃分為阿哈提山山前洪積平原塊帶(Ⅲ-Ⅲ/斷面)及阿達灘—斯巴里克河沖洪積平原塊段(Ⅱ-Ⅱ/斷面)。

地下水斷面徑流量采用達西公式計算，計算公式為：

Q=KIF

(1)

式中：Q為地下水斷面徑流量(104m3/d)；K為滲透系數(shù)(m/d)；I為水力坡度(‰)；F為過水斷面面積(m2)。

過水斷面面積：一般過水斷面面積為斷面寬度與含水層厚度的乘積。

Ⅱ-Ⅱ/斷面豐水期斷面徑流量為19.92×104m3/d。

Ⅲ-Ⅲ/斷面徑流量為1.45×104m3/d。

2.2 地下水補給量總和法

2.2.1 降雨入滲量

計算公式： Q降=α×F×X ÷365

(2)

式中：Q降為降水入滲補給量(m3/d)；α為入滲系數(shù)；F為計算區(qū)面積(m2)；X為降水量(m)

經(jīng)計算，降水入滲補給總量為1 023.84 m3/d。

2.2.2 地下水徑流量

計算區(qū)內(nèi)地下水徑流補給主要由兩部分組成，一是由南部的斯巴里克河和阿達灘河滲漏后形成地下水徑流到達研究區(qū)南邊界(Ⅱ-Ⅱ/斷面)補給區(qū)內(nèi)地下水，另外是由阿哈提山基巖裂隙水通過地下水徑流到達補研究區(qū)北邊界(Ⅲ-Ⅲ/斷面)補給區(qū)內(nèi)地下水。通過前述計算Ⅱ-Ⅱ/斷面徑流量為豐水期斷面徑流量為19.92×104m3/d，Ⅲ-Ⅲ/斷面徑流量為1.45×104m3/d，因此徑流補給總和為21.37×104m3/d。

綜上研究區(qū)地下水補給量總和為21.47×104m3/d。

3 天然資源量評價

通過對研究區(qū)地下水資源計算，可以看出區(qū)內(nèi)地下水天然資源量是極為豐富的，兩種方法計算相差不大(表1)。

表1 研究區(qū)資源量計算統(tǒng)計表

斷面法計算結(jié)果，在勘探深度以內(nèi)的斷面徑流量為21.37×104m3/d，其中阿達灘—斯巴利克河沖洪積平原斷面徑流量為19.92×104m3/d，阿哈提山洪積平原斷面徑流量為1.45×104m3/d，可以看出阿達灘—斯巴利克河沖洪積平原斷面徑流量遠大于阿哈提山洪積平原斷面徑流量。更加印證了區(qū)內(nèi)補給來源于于阿達灘河，斯巴利克河滲漏徑流補給。由于在阿達灘—斯巴利克河沖洪積平原本次施工鉆孔及收集勘探鉆孔較多，斷面徑流量的控制精度較好，可以認為阿達灘—斯巴利克河沖洪積平原斷面徑流量即為本次研究區(qū)內(nèi)的天然資源量主要部分。

綜上所述，研究區(qū)內(nèi)天然資源量取補給量總和，即由南沖洪積平原(Ⅱ-Ⅱ/斷面)斷面徑流量、北部阿哈提山洪積平原(Ⅲ-Ⅲ/斷面)斷面徑流量以及降雨入滲量三部分組成，根據(jù)前述計算補給量總和為21.47×104m3/d，因此研究區(qū)的天然資源量21.47×104m3/d，其中利用斷面徑流法計算研究區(qū)南部阿達灘—斯巴利克河沖洪積平原區(qū)地下水天然資源量為19.92×104m3/d。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)上部200 m以淺主要含水層以砂礫卵石、砂礫石為主，該層巖性顆粒相對較粗、泥質(zhì)含量少，為富水層段，下部砂礫卵石中的泥質(zhì)含量增加，透水富水性相對較差形成弱含水層；200 m以深泥砂質(zhì)粘土形成多個有一定厚度的透鏡體狀隔水層。故而修建水源成井時建議成井深度小于200 m。

(2)利用補給量總和法以及斷面徑流量法相互驗證，最終確定研究區(qū)地下水天然資源量為21.47×104m3/d，為修建茫崖市第一個集中供水源提供了資源量依據(jù)。