和什托洛盖煤田乌尔禾三角洲水文地质条件分析

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(1.新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091；2.山东省菏泽市地震局，山东 菏泽 274000；3.北京岩土工程勘察院有限公司，北京 100083)

和什托洛盖煤田位于新疆维吾尔自治区的西北部。研究区北以赛米斯台山分水岭与和布克谷地隔山相望，西到吾尔喀夏尔山分水岭(额敏河流域东界)，东与和什托洛盖镇毗邻，南至克拉玛依市白碱滩一带；研究区周边陆运交通发达，距离乌鲁木齐市360 km，距塔城市178 km。该煤田共划分为三个地下水系统，本文主要以乌尔禾三角洲地下水系统为研究对象。乌尔禾三角洲地下水系统位于研究区的东南部，北部以哈拉阿拉特山为界与白杨河谷地地下水系统通过峡口相连，西侧以成吉思汗山分水岭为界，南至克拉玛依市白碱滩一带，东侧以玛纳斯湖与艾里克湖的地表分水岭为界。东西长约159 km，南北约宽20～53 km，总面积6 158.70 km2。因此，本文在相关研究成果的基础上[1-5]，结合野外实地调查和资料收集，对和什托洛盖煤田的乌尔禾三角洲地下水系统的水文地质条件进行分析，进而可以为后期地下水开采的条件以及水源地方案的比选提供基础地质依据。

1 地下水的赋存

1.1 山区地下水的赋存

三角洲的北部为哈拉阿拉特山，该山地势较为低矮，外表仅受剥蚀夷平，形成丘陵山地，为受到强烈的侵蚀切，同时受到东部准噶尔沙漠干旱气候的影响，气候干燥、降水稀少，岩层裂隙水补给条件很差，排泄条件也不好，根据本次实测，地表未见泉水出露，亦未见常年性地表水流，丘陵内很难获得淡水资源，该山对平原地区地下水的补给意义也不大。

西部为成吉思汗山，山势亦低矮，降水稀少，组成山地的古生界地层裂隙虽较发育，但因缺乏补给来源，地下水较为匮乏，仅有来自扎伊尔山的达尔布特河的河谷潜流对平原区有补给意义。

1.2 平原区地下水的形成与赋存

由于三角洲周边山势低矮，降雨少且蒸发强烈，同时受山前控水断裂的影响，阻止山区裂隙水的侧向潜流补给。三角洲上部为白杨河、木哈塔依河及达尔布特河的交汇口，目前三条河流中仅白杨河为常年性有水河流，除乌尔禾一带部分被渠道引流外，其余全部排泄进入艾里克湖；其余两条河流均在进入三角洲区域前已渗漏完毕。地下水的形成主要依靠白杨河渗漏补给以及达尔布特河、白杨河谷地地下水侧向径流补给。

平原区的地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水、新近系碎屑岩类裂隙孔隙水以及白垩系碎屑岩类裂隙孔隙水。乌尔禾洼地一带地下水主要为第四系松散岩类孔隙水及白垩系碎屑岩类裂隙孔隙水。其中第四系地下水主要在乌尔禾一带的河流三角洲、古河道带和河流沿岸分布，补给条件极好，水量十分丰富，多被开发利用；而三角洲内的白垩系碎屑岩类水目前还未得到充分开发，在平面上呈带状和片状分布。白垩系、新近系为一套粗、细粒相间岩层，均以平缓的单斜构造向南东方向倾斜，与河流的流向趋于一致。岩层向河流上游翘起，受切割的岩层易接受河水的渗入补给，并顺岩层倾斜方向逐渐形成承压自流水带。

2 含水层特征

2.1 第四系松散岩类孔隙水

(1)水量丰富(单井涌水量1 000～5 000 m3/d)

主要分布于达尔布特河出山口处。根据本次是施工的钻孔TK21孔揭露，含水层岩性为砂卵砾石，结构松散，颗粒不均，磨圆度尚好，砾径一般为约占30%，5～8 cm常见，大于10 cm少见，总共约占70%。含水层厚度一般在60～200 mm，潜水埋深20 m左右。

(2)水量中等(单井涌水量100～1 000 m3/d)

乌尔禾盆地内的第四系沿白杨河谷分布，厚度在20～30 m，含水层岩性为砂砾石和亚砂土夹薄层砂，水位埋深1～6 m，渗透系数6.93 m/d，单井涌水量小于20 m3/d，为富水性中等的含水层。但因其补给条件良好，存在一定的开采价值，故该层作为乌尔禾盆地内地下水的主要开采层，对区域内地下水的研究有着十分重要的意义。

2.2 碎屑岩类裂隙—孔隙水

2.2.1 新近系承压含水层

三角洲内新近系含水层主要分布在北部一带。区域内新近系属一套山麓河流相沉积地层，岩性为泥岩、砂岩及砂砾岩互层，多层的砂岩及砂砾岩组成了厚度较大的新近系含水层，而其之间存在的泥岩层则构成了隔水层，从而使得新近系含水层普遍存在承压性，且部分区域自流。水量丰富，单井涌水量100～963 m3/d，含水层厚度分布不均，北部大部分水井揭露1～3层，少数井揭露5～6层，厚度5～20 m，中部一般为2～4层，少数井可见8层，总厚度达20～33 m。南部有6～9层，单层厚1～3 m，总厚13～22.5 m。北部含水层渗透系数50～150 m/d。由西北向东南透水性变弱，渗透系数为15～30 m/d。

2.2.2 白垩系承压含水层

白垩系碎屑岩类裂隙孔隙水分布最为广泛，基本全区均存在白垩系含水层。区内白垩系地层与新近系地层呈不整合接触关系，倾向南东，倾角1°～2°，为一单斜构造，地层岩性为泥岩和砂岩互层，其中砂岩组成了白垩系含水层，泥岩构成了白垩系隔水层，并且白垩系与之上覆新近系之间存在着稳定的隔水层，故白垩系含水层与新近系含水层类似，均具有承压自流性。

白垩系碎屑岩类含水层由于其岩层渗透性查，岩层倾斜平缓，地下水在其中运动十分缓慢，水矿化度较高，水量也小。根据收集资料，在百口泉—黄羊泉—白碱滩一带，该层水位埋深5 m左右，单井涌水量16.98～81.05 m3/d，渗透系数0.16～0.39 m/d。

2.3 侏罗系含水层

主要分布在百口泉一带，艾里克湖以北，含水层岩性为中细砂岩，厚度分布不均，根据收集资料单井涌水量143.97～374 m3/d，渗透系数1～3 m/d，勘探深度内，具有3个以上含水层，单层厚度小于10 m。含水层多为砂岩，裂隙、孔隙发育，含水层顶板直接与上覆第四系含水层接触，渗透性能较强，水头高度高于地面1.5～2.0 m，在乌尔禾到艾里克湖北一带地下水自流带。

3 地下水流循环

山丘区受到东部准噶尔沙漠干旱气候的影响，气候干燥、降水稀少，对平原地区地下水的补给意义不大。三角洲大部分补给来源于河流或引水渠的渗漏，大平原区内大气降水多小于10 mm，蒸发作用又极为强烈，故大气降水对平原区补给甚少。地下水主要以潜水蒸发和植物蒸腾形式排泄维持平衡。浅埋潜水为渗入—蒸发型循环，深埋潜水和承压水为渗入—径流型循环。

3.1 乌尔禾洼地

乌尔禾洼地四面被白垩系吐谷鲁组构成的风蚀丘陵所包围，北侧为哈拉阿拉特山。白杨河作为区域内唯一有地表径流的河流，穿越流经乌尔禾盆地最终进入到艾里克湖，该河流在径流过程中大量渗漏，是乌尔禾盆地内第四系孔隙潜水的主要补给源。

乌尔禾洼地内地下水与白杨河河水存在十分紧密的水力联系，地下水的径流方向也基本与白杨河流向一致，即自北西向南东径流，最终汇入艾里克湖周边区域。在盆地内有乌尔禾镇和农七师一三七团两个农灌区，农灌用水除了引用河流渠道地表水外，同时也开采使用盆地内第四系地下水，因此盆地内地下水主要排泄方式为人工开采、地面蒸发、植物蒸腾、向下游径流等。

乌尔禾盆地内白垩系碎屑岩类含水层埋藏较深，目前尚未得到开发利用，白垩系水补给来源主要靠上游的侧向径流，并且以自南向北往下游径流的方式排泄。

3.2 百口泉-黄羊泉山前倾斜平原

区内地下水主要受到木哈塔依河及达尔布特河河水渗漏补给，另外还接受上游白杨河谷地地下水的侧向径流补给。

百口泉-黄羊泉区域地表第四系含水层接受各项补给的形式较为直观，在此不予累述。在区域内广泛分布的新近系和白垩系地层是由多层透水的砂岩、砂砾岩和不透水的泥岩互层组成，整体以平缓的单斜构造向南东倾斜，这些富含易溶盐的岩层在岩溶作用下，溶隙和裂隙均十分发育，为河水的渗漏补给提供了良好的通道，并且河流的流向与岩层倾斜方向基本一致，故当河谷切穿新近系和白垩系含水层后，河水就沿途源源不断的对多层含水层予以补给。部分区域的浅层水再被大量开采抽取后，还有可能接收深层水的顶托补给。

这一区域各层地下水流向与河流流向基本一致，均为自北西向南东径流并最终流向艾里克湖及小艾里克湖区域，地下水水利坡度约为4‰，第四系含水层及上部新近系含水层径流条件较好，下部新近系及白垩系含水层径流条件较差。

区内有百口泉及黄羊泉两个水源地，开采形式为集中式开采，所采地下水类型为第四系、新近系及白垩系混合水。其中，百口泉水源地现有在采机井43眼，开采井深度70～100 m，开采量为486万 m3/a；黄羊泉水源地现有在采机井13眼，水源井井深290～550 m，开采量为195万 m3/a。由于新疆油田公司近年来不断增加地表水的引用量，地下水的开采量呈逐年下降趋势。综上所述认为百口泉-黄羊泉一带地下水的排泄方式主要为人工开采，另外还有向下游径流、地面蒸发和植物蒸腾等方式。目前，百口泉—黄羊泉地区白垩系地下水已被高度开发利用，并且与新近系含水层共同构成了区域内地下水供水的主要目的层。

加之区域内新近系与白垩系是呈不整合接触关系的，故新近系含水层和白垩系含水层之间存在着非常紧密的水力联系，新近系水有可能通过越流补给白垩系地下水，这同样也是新近系水的一种排泄方式。

4 结语

(1)乌尔禾三角洲地下水系统位于研究区的东南部，北部以哈拉阿拉特山为界与白杨河谷地地下水系统通过峡口相连，西侧以成吉思汗山分水岭为界，南至克拉玛依市白碱滩一带，东侧以玛纳斯湖与艾里克湖的地表分水岭为界。东西长约159 km，南北约宽20～53 km，总面积6 158.70 km2。

(2)乌尔禾三角洲内地下水类型主要分为松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙孔隙水。山丘区受到东部准噶尔沙漠干旱气候的影响，气候干燥、降水稀少，对平原地区地下水的补给意义不大。三角洲大部分补给来源于河流或引水渠的渗漏，大平原区内大气降水多小于10 mm，蒸发作用又极为强烈，故大气降水对平原区补给甚少。地下水主要以潜水蒸发和植物蒸腾形式排泄维持平衡。浅埋潜水为渗入—蒸发型循环，深埋潜水和承压水为渗入—径流型循环。