塔里木河中上游地区浅层地下水开发潜力

邱林

[摘要]塔里木河中上游河床下蕴藏着较丰富的浅层地下水，这些淡水资源主要是由塔里木河渗透补给。经过大量的勘测及试验研究，初步探明了塔里木河中上游地区浅层地下淡水资源的分布规律，评价分析了地下淡水资源量；要合理开发塔里木河河床及滩地地下淡水资源，必须在做好水文地质勘探和开发规划的基础上，有组织有计划地在有含水层条件的地域进行开采利用；要建立动态观测网，严格进行水质和水量的动态监测工作，防止地下水质恶化和水量超采，以保证塔里木河中上游地区浅层地下水的可持续开发与利用。

[关键词]塔里木河 开发潜力 浅层地下水

[中图分类号] P641.7 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-105-1

1引言

塔里木河是我国最大的内陆河，它处于世界第二大沙漠—塔克拉玛干大沙漠的北缘。随着沿塔里木河中上游地区人口的不断增长，工农业生产的飞速发展，用水量急剧增加，进一步加剧了塔里木河水资源的供需矛盾，严重制约了沿塔里木河地区农业经济的发展。

塔里木河流域是一片辽阔的平原，属于第四纪沉积地层，塔里木河由于河水渗透补给地下淡水，在滩地和河床下埋藏着大量的浅层地下淡水，因此如何合理地开发这部分淡水资源有着重要的社会和经济意义。

2自然地理概况

塔里木河流域地属塔里木河冲洪积细土平原，由塔里木河冲积而成，地形由西南向东北倾斜，塔里木河流域为广大的平原区，坡度万分之一左右。

地貌类型简单，为第四系全新统沉积物所覆盖，形成了平原及河流地貌。地形较低，地势平坦，面积广阔，村庄和农田都坐落于此。

塔里木河流域属于干旱温带多风大陆沙漠性气候区，四季分明，年平均气温为10.7℃，年平均降水量为42.4 mm，而且集中于7月～9月份，约占全年降水量的2/3。多年平均蒸发量2044.6 mm，一般4月～9月蒸发量最为强烈。蒸发量年际之间变化也很大。

3水文地质条件

3.1沉积特征

在地质构造上，属于塔里木河流域平原区，沉积物总厚度达1300 m，以陆相地层为主。第四系地层广阔分布于塔里木河流域上，第四系全新统（Q4）地层，深度大于300 m。

全新统（Q4）地层发育，以塔里木河冲积物为主，厚度很大，地层土层以灰黄色、土黄色粉细砂为主，粉土及粉质粘土次之。上部砂层以粉细砂为主，厚度一般大于50 m，是流域区内的淡水含水层，为流域区研究的主要对象；下部砂层为细砂和粉砂互层，为微咸水、咸水含水层。

3.2含水层的空间位置

塔里木河河床及其滩地浅层淡水体，在平面上呈条带状弯曲分布于广大咸水区域内。

其南北界线，基本是塔里木河南、北岸（个别地方在两岸外500 m左右），两岸以外为微咸水区，两岸以内为淡水区。

淡水体在河床处最大，一般最大厚度为50～60 m，由河床向两岸，淡水体厚度逐渐变薄，到两岸外消失。沿河流方向淡水体厚度向下游方向逐渐变薄[1-3]。

3.3含水层厚度及富水性

含水层厚度是含水层顶底板之间距离，即是砂层厚度。试验区内砂层以外的粉土之类地层是弱透水层，砂层和粉土的总厚度不大，而且以潜水为主，底部具有微承压性，故本文将淡水体的厚度视为含水层的厚度。

河床处，淡水含水层厚度最大为50～60 m。其中砂层累计厚度35～50 m，砂层岩性为粉细砂和细砂，细砂占60%～98%。

由河床向两边含水层厚度逐渐变薄，在两岸附近只有30～50 m，砂层累计厚度为25～35 m，岩性为粉砂和细砂，细砂占50%～80%。

淡水层的导水性和富水性都很好，特别是在砂层厚度大、颗粒粗的河床地带更为明显。根据口径450 mm的混凝土管水源井做抽水试验，降深12 m时（短时间抽水）的单井涌水量，靠近河床单井涌水量为1300 m3/d左右，远离河床单井涌水量为850～1300 m3/d，河堤附近单井涌水量为700～800 m3/d。由此可见距离河床越远，地层的导水性、富水性越差。

堤外的微咸水、咸水层，砂层更薄、颗粒更细，其导水性和富水性更差。

3.4含水层的补给、径流和排泄

3.4.1补给来源

塔里木河的淡水资源主要是接收塔里木河水渗透补给而形成的，其次为灌溉补给。

降水季节在每年的7月～9月间，且降水很小，降水对地下水的补给已经基本失去了作用，农作物在用塔里木河水灌溉时，才有一部分水真正补给地下水[4-5]。

3.4.2径流条件

在自然状态下，浅层地下水的总体运动方向与塔里木河河流方向是一致的。

由于塔里木河河床及滩地面积比较大，因此在垂直河流方向上，地下水由河床向河床外运动，即堤内地下水补给河床及滩地地下水。河床外的地层由于导水性很差，地下水运动速度很慢。

3.4.3排泄方式

河床及滩地浅层地下淡水，因砂层厚度较大，以沿河流方向为主、垂直河流方向为辅进行径流排泄。

另外人工开采地下水、耕地排渠排水和蒸发也是一种排泄方式。

蒸发排泄除受干燥多风的气候条件影响外，还受浅层地下水位的影响，地下水位在5 m以下，其蒸发可以忽略不计。

河床以外地下水位很浅，地层导水性差，地下水的排泄以耕地排渠排水为主。

3.4.4浅层地下水水化学特征

试验区内地下水水化学特征具有明显的水平和垂直带状分布规律。

在水平方向上，河床以内，浅层地下水为淡水，水化学类型为HCO3·SO4·C1—Mg·Ca·Na型水，矿化度为0.1～1.0 g/L，在淡水体的边缘和底部矿化度稍有升高。河床以外为微咸水，其水化学类型为C1—Na型，矿化度为1.0～3.0 g/L。在微咸水区以外是咸水区。

在垂直方向上，穿过淡水体底部的隔水层，就是咸水层，其水化学类型为C1—Na型，矿化度为1.0～3.0g/L，往深处矿化度更高[6-7]。

4浅层地下水储量和可开采量

根据水文地质条件确定概念模型：

（1）含水层平面边界条件，即长度定为无限长，宽度为塔里木河两岸河床之间距离，一般为3000 m；

（2）含水层垂直向边界条件，即在垂直于河流方向的剖面上，呈上端张开的“V”字形，底部为粘土隔水层。河床处淡水体厚度最大，达40～50 m，向两边逐渐变薄，到堤岸处为30～40 m左右，在河床外逐渐消失[8]；

（3）含水层岩性基本为均质各向同性。水位受塔里木河断流、气候、人工开采的影响而变化；

（4）塔里木河是浅层地下水定水头补给源；

（5）自然状态下，含水层被水充满处于饱和状态，地表水的补给量是很小的[9]。经过长期开采后，原来的动态平衡被破坏，很小的水力坡度迅速增大，产生了数量很大的激发补给。

根据以上水文地质概念模型，计算试验区12 km2范围内的淡水资源储量为2265×104 m3，其中静储量2122×104 m3、调节储量为143×104 m3。补给量考虑开采条件下的径流补给和降水入渗补给，分别为7260 m3/d和2249 m3/d。

根据静储量、开采条件下激发补给量和降水补给量的计算结果，推算出试验区12 km2范围内的开采量为1.0～2.5×104 m3/d。

利用上述方法，对试验区以下至塔里木河河口滩地的浅层淡水资源作了估算，约7×108 m3。

5周围咸水对浅层地下水开发的影响

塔里木河滩地浅层地下水这个淡水体几乎被咸水所包围，那么开采后会不会引起咸水入侵？

对此，我们作了研究：在开采地下水时，控制开采井深度，距咸水面要有一定距离，下部咸水很难入侵。在水源地的2眼辐射井井底距咸淡水交界面5～10 m，工程完成后进行抽水试验，辐射井经过昼夜连续抽水后，2眼井井水矿化度分别为0.4 g/L和0.46 g/L，PH值分别为7.9和8.3，总硬度分别为256 mg/L和297 mg/L，比勘察时的水质还好，正说明了这一点[10]。

由此说明，在一定深度范围内开采，控制好补采平衡的情况下，是不会引起咸水入侵的。

塔里木河流域地下水资源的开发，具有补给条件好、补给速度快等特点，即使在枯水期地下水位会出现下降，待塔里木河来水时便会得到很快地补给和恢复，因此，合理地开发利用这部分水资源是不会造成水环境的恶化。

6结语与建议

（1）塔里木河河床及滩地是由塔里木河冲积而成的第四系松散层，富存有浅层孔隙淡水，具有潜水和微承压水特性。

这个淡水资源主要是塔里木河水渗透补给形成的，并且补给非常迅速。

经过多年跟踪研究，初步探明了这部分浅层地下水资源的分布规律，对合理开发塔里木河地下水资源有着重要的现实意义和经济意义。

（2）本研究成果对塔里木河下游滩地淡水资源的开发利用有一定的作用，对水文地质条件比下游更好的上、中游滩地更有应用价值。在水资源较紧张的塔里木河沿岸地区，合理开发塔里木河河床及滩地地下水资源作为塔里木河水的补充水源值得重视。

但由于地质条件变化大，开发前必须先作水文地质勘探，在有含水层条件的地方开采。

同时这一水资源的开发不可盲目，应做好地下水的开发规划，有组织有计划地开发利用。

（3）建议建立动态观测网，严格进行水质和水位的动态观测工作，作好水量和水质变化的预测工作，防止地下水质恶化和水量超采。在开采的同时，就水量和水质变化规律、水井布局和井深的合理性等课题继续进行研究。

Abstract： It contains the richer shallow ground water in the Upper-Middle Reaches Area of Tarim River， which is supplied by underground percolation from Tarim River. After massive survey and experimental study， we have found the formation and the distribution of the shallow ground fresh water resources in the upper-middle reaches area of Tarim River， analyzing and appraising the amounts of underground fresh water resources； The ground fresh water resources in the river bed and the beach of Tarim River should be developed reasonably on the base of the well plan for hydrology geological prospecting or development， and developed for the organized and planned use in the region of water-bearing stratum condition； A dynamic observational network should be established to carry out dynamic the monitor work strictly about the quality and amount for water， which can prevent the water quality from worsening and the overmuch amounts， as for the guarantees of sustainable development and the use about the shallow ground water in upper-middle reaches area of Tarim River.

Key words： Tarim River； Development potential； Shallow ground water

参考文献

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