新疆库尔勒地区地下水形成及赋存条件分析

王 凯

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)



新疆库尔勒地区地下水形成及赋存条件分析

王 凯

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)

以库尔勒地区地下水为研究对象，对研究区地下水的形成和赋存条件进行研究。研究结果表明：研究区内地下水主要赋存在第四系孔隙中，尤其是孔雀河冲洪积平原是区内地下水最富集，最具有供水意义的地带；此外，研究区地下水的赋存和富集主要受地质构造、地貌、岩性以及气象等条件的影响。通过对库尔勒地区地下水形成及赋存条件的分析，可以为当地经济的可持续发展、地下水资源的合理开发利用和保护提供决策依据。

地下水资源；形成条件；赋存条件；库尔勒

研究区位于新疆维吾尔自治区塔里木盆地东北缘、天山支脉霍拉山、库鲁克塔格山山前孔雀河流域。行政辖区隶属于巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市、尉犁县及自治区直辖的铁门关市，面积约771 km2。研究区内铁路、各级道路网密布，交通便利。为了提高我国西北大型盆地主要城镇、国家重点项目及国土开发重点地区的水文地质、工程地质、环境地质研究程度，本文在在参考相关研究成果的基础上[1-5]，以库尔勒地区地下水为研究对象，通过资料收集、遥感解译、综合水文地质测绘、物探、钻探、井探以及抽水试验等研究手段，对研究区地下水的形成和赋存条件进行了研究，进而可以为当地经济的可持续发展、地下水资源的合理开发利用和保护提供决策依据。

1 地下水的形成

1.1 山区

山区地下水的形成受气候、水文、岩石、地质结构构造等因素控制，与自然条件和储水空间紧密相关。

1.1.1 气候

相对平原区，北部及东部山区高程由西部的1 700余m向东递减到1 200 m左右，气候较湿润，降水量也有所增加。根据库尔勒气象站多年监测资料，地势每升高100 m，降水量增加20 mm/a，这样，山区降水可达72～78 mm/a，而蒸发量要比平原区小得多，因此大气降水对山区地下水的形成、补给是有意义的。另外，山区暴雨过后形成的季节性洪流，通过沟谷运移，对山前倾斜平原地下水的形成和补给具有普遍的意义。

1.1.2 水文

水文因素对地下水形成至关重要，是地下水形成的基本因素。山区水文网均比较发育，发育有大致垂直山体的树枝状、梳状沟谷，多为干沟，只在雨季形成洪流外泄，每年约有62.7万 m3的洪水泄入平原。除沿途沟谷内有少量洪水渗漏转化形成地下水外，大部分渗入山前倾斜平原，成为区内平原地下水补给来源之一。

1.1.3 岩石、地质结构构造

地下水的形成除了有必要的补给源外，补给途径和储水空间也是形成地下水必不可少的重要条件。

山区地质构造复杂，经历了漫长地质大时期的多次构造变动，各类岩石均发育有不同程度的节理裂隙，经后期风化剥蚀表层节理裂隙逐步扩张、相互贯通，同时有少量的碎屑物质充填，为大气降水的直接渗入形成地下水提供了良好的通道和储水空间。大气降水沿这些节理裂隙下渗，当达到当地侵蚀基准面或受局部构造(如断层、褶皱、侵入岩等)的影响时，裂隙中的水分达到饱和，从而形成基岩裂隙水。

山区地下水的形成还受地质构造的严格控制，尤其是霍拉山山前主干断裂，山前隐伏断层均为阻水断层，成为山前和平原区地下水的隔水边界，并造成相对孤立、自成体系的基岩裂隙水循环带。次一级的断层对地下水赋存、运移、富集、埋藏条件进一步复杂化，但褶皱构造对地下水的形成、控制作用不十分明显。

因此，对山区而言，大气降水是地下水形成最主要的、最根本的因素，而岩石性质、地貌形态、节理裂隙发育程度是地下水形成的必经通道，地质构造是地下水形成的控制条件和储水空间。

1.2 平原区

平原区地下水的形成受气候、水文、岩石、地质结构构造等因素控制，与自然条件和储水空间紧密相关，分述如下：

1.2.1 气候

区内地处欧亚大陆腹地，属典型的大陆性气候。北部的天山山脉阻止了北冰洋潮湿气流的南下，南部为极为干旱的塔克拉玛干沙漠。因此区内干旱少雨，空气干燥、炎热，温差悬殊，蒸发强烈。据库尔勒气象站近15年资料：多年平均降水量为52.89 mm，而多年蒸发量达2 522.64 mm，为降水量的40余倍。大气降水大部分消耗于蒸发，对区内地下水的形成、补给意义不大。

1.2.2 水文

孔雀河作为区内唯一的常年性河流，是平原区内地表水系和地下水的主要来源。该河2014年来水量为9.426×108m3(铁门关水库数据)，穿过铁门关峡谷后，通过各级水利枢纽被引入到各级渠系，沿途渗漏和通过农业灌溉、绿化等方式补给地下水，成为地下水的主要补给源。根据塔里木河流域管理局资料，孔雀河自第一分水枢纽以下不到2km的距离内，主河道的渗漏损失量为8 315.73×104m3/a，占总下泄流量的8.8%；同时，调查区内渠系密集，根据库尔勒市水利局监测资料，渠系有效利用率为85.6%，据此计算区内干支渠每年约有7 745.46×104m3/a地表水渗漏补给地下水；田间、渠系水除部分消耗于蒸发、植物蒸腾外，其余尚有约1 207.62×104m3/a回渗补给地下水。

1.2.3 岩石、地质结构构造

区内地形平坦，广布的第四系松散堆积物透水、导水性良好，使地表水系、渠系在流动过程中有充分的时间、良好的通道下渗转化形成地下水，尤其是山前戈壁带和冲洪积平原顶部，除部分地段地表覆盖厚度不厚的粉土外，大部分为卵砾石裸露，孔隙发育，极利于地下水的下渗，广阔的细土平原地层颗粒相对变细，渗透性减小，但由于果园、农田广布，地表水体、灌溉机井众多，因此渠系、灌溉水回渗量并不减少。

此外，平原区处于山前坳陷，接受了大厚度的第四系松散堆积层，为地下水提供了储水空间。从山前向平原下部，岩性、岩相结构的变化，使平原区地下水形成第四系单一潜水和多层结构的潜水及承压水。

因此，对平原区而言，地下水形成的基本因素是水文因素，岩性结构、地貌形态、孔隙发育程度、水文网密集程度是地表水转化形成地下水的主要通道，而大厚度的第四系松散堆积物、良好的孔隙空间则是地下水的储水场所。地层结构、地质构造则起着控水作用。

2 地下水的赋存条件

区内地下水的赋存条件受地质构造，岩性结构控制，也就是储水空间的特性决定了区内地下水赋存及分布。根据地下水赋存的空间特性可分为，基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和第四系松散岩类孔隙水。

2.1 基岩裂隙水

主要赋存于研究区北部霍拉山和库鲁克塔格山基岩节理裂隙中，受南侧阻水断层严格控制，除东南部山区少量基岩裂隙水侧向流入平原转化为第四系松散岩类孔隙水外，基本是自成循环系统的含水岩系。其特点是地下水的赋存受补给源、岩石裂隙节理发育程度、地质构造综合控制，尤其是断层的控水作用极为明显。因此地下水埋藏条件变化大，径流方向复杂多变，很难构成统一的地下水自由水面，水力特性多变，地表水与地下水转化频繁。

2.2 碎屑岩类孔隙裂隙水

主要赋存于研究区东北角塔什店、龙山及东部西尼尔水库附近的新近系层状沉积岩的裂隙孔隙中。地下水的赋存的条件受岩石裂隙孔隙发育程度和岩层结构严格控制，地质构造控制作用不十分明显。因此地下水埋藏条件变化不大。层状地层，粗细相间的地层结构决定了地下水的水力特点，大部分为层间水或承压水。

2.3 第四系松散岩类孔隙水

主要赋存于平原区第四系松散孔隙中，包括霍拉山及库鲁克塔格山山前平原、孔雀河冲洪积平原，由于补给条件、储水空间，岩石结构的不同，各地段的赋存条件、富集程度有较大的差别，现分述如下。

2.3.1 霍拉山山前倾斜平原

由于山体急剧上升，山前主干断裂新构造运动强烈，使南部山前坳陷接受了200～300 m厚的第四系松散堆积物，基底为弱透水层的黏性土(稳定低阻值)，形成良好的储水空间。但由于山前主干断裂为阻水断层，基岩裂隙水很难侧向流入平原；同时。无常年性地表水系，降水稀少、对地下水埋藏深的戈壁平原无实际补给意义，因此戈壁平原只靠每年的暴雨洪流渗漏和十八团干渠渗漏补给，上部赋存以卵砾石为主的潜水含水层；倾斜平原中下部松散层深部多为含泥沙较多的互层结构，赋存双层-多层结构第四系孔隙潜水-承压水。

2.3.2 库鲁克塔格南麓山前倾斜平原

据本次物探解译成果，山前倾斜平原第四系厚度约为10～300 m，库尔勒市东北龙山一带大部分为透水不含水层，下伏基岩；倾斜平原中下部赋存有双层-多层的第四系孔隙潜水-承压水，分布面积不大，含水层结构单一。

2.3.3 孔雀河冲洪积平原

由第四系等厚度图可知：该地段地处山前坳陷，堆积了大厚度的第四系松散物，为孔隙水的赋存提供了良好的场所，同时纵横发育的渠系地表水渗漏转化为地下水，使区内赋存着极为丰富的第四系孔隙水，其特点：分布均匀、径流通畅。此外由于松散堆积层沉积韵律由下而上岩石颗粒逐渐加粗、孔隙率不断增强，使含水层层次由上部向中下部逐渐增多，在现有勘探深度内由单一结构潜水逐渐变为双层结构承压水或层间水、多层结构承压水。即是第四系孔隙水赋存普遍、厚度大、水平和垂直变化规律性强。

因此，研究区内地下水主要赋存在第四系孔隙中，尤其是孔雀河冲洪积平原是区内地下水最富集，最具有供水意义的地带。

3 结语

研究区位于新疆维吾尔自治区塔里木盆地东北缘、天山支脉霍拉山、库鲁克塔格山山前孔雀河流域。通过对研究区地下水形成和赋存条件的分析，地下水的形成受气候、水文、岩石、地质结构构造等因素控制，同时也与自然条件和储水空间紧密相关；研究区地下水按照赋存的空间特性可分为，基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和第四系松散岩类孔隙水，其中主要赋存在第四系孔隙中，尤其是孔雀河冲洪积平原是区内地下水最富集，最具有供水意义的地带。

[1]韩青, 周金玲. 新疆沙湾县西戈壁镇地下水赋存条件[J]. 地下水. 2004, 26(3): 170-171.

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[4]孙建平, 魏玉梅, 吴宏涛. 西北典型缺水地区地下水赋存模式探讨[J]. 南水北调与水利科技.2007, 5(5): 100-102.

[5]胡汝骥, 樊自立, 王亚俊, 等. 中国西北干旱区的地下水资源及其特征[J]. 自然资源学报.2002, 17(3): 321-326.

P641.1

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1004-1184(2016)06-0253-02

2016-08-14

王凯(1981-)，男，安徽太和人，工程师，主要从事水文地质、工程地质和环境地质方面的工作。