Surfer软件在罗布泊地下含钾卤水资源管理中的应用探讨

马宝成，李文学

（国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司矿产资源部，新疆 哈密 839000）

罗布泊盐湖是我国继青海察尔汗后迄今发现的超大型的含钾卤水矿床，位于塔里木盆地东部，地处新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌县境内，是一个以液相矿为主、固液并存，并以钾、钠、镁盐等为主的大型矿床，其地下卤水共分7层，为1层潜卤水层（W1）和6层承压卤水层（W2-W7）[1]。

目前，国投罗钾公司在罗北矿区近2 000km2范围内共布设6条输卤渠，147口采卤井，抽取W1层潜卤水，2017年生产硫酸钾160万t。国投罗钾自2008年开始规模生产至今已近10年，年采卤量约2.5亿m3。不同于固体矿产资源的开采，在2 000 km2范围内大规模采卤，要精确掌握地下卤水水位及钾资源储量变化情况非常困难。本文以Surfer软件在罗布泊地下含钾卤水资源管理中的应用为例，探讨了一种更为便捷、直观、准确的地下卤水资源管理方法。

1 Surfer软件简介

Surfer是美国Golden Software公司编制的一款以画三维图为主的软件，它具有强大的插值功能和绘制图件能力，它已被广泛地应用于地学领域。Surfer内设12种插值方法，用户可以根据不同的需要选择不同方法来进行插值，它能迅速将离散点的测量数据通过插值转换为连续的数据曲面，进一步生成等值线图、矢量图、三维立体图等。另外，其还具有体积和面积计算、坡度、坡向、趋势面分析、剖面、平面、水平曲率分析等功能[2]。Surfer可以与主流的地质行业绘图软件MapGIS进行图件转换，这更增加了它的便捷性。

2 Surfer在罗布泊地下含钾卤水矿动态长观中的应用

目前，国投罗钾公司在罗北、东台地、西台地近5 000km2范围内共设有96个水位观测孔，其中罗北45个，东台地27个，西台地24个，用来观测地下卤水水位变化，观测周期为月。利用Surfer对卤水动态长观数据处理步骤如下：

（1）在取得测量数据并去除异常值后，以长观孔坐标为X、Y，地下卤水水位高程为Z值，在全面分析了Surfer自带的12种插值方法优缺点后，采用克里金法对数据进行网格化操作，得到GRD文件[3]。

（2）在得到GRD文件后，利用Surfer新建一个3D曲面图，其颜色、采光、反光等属性均可自行调节，以满足不同需求。

（3）在3D曲面图的基础上，利用相同的GRD文件，添加生成等值线图形，这使得高程数据更直观。等值线图的显示频次、间隔、透明度等均可调节。

（4）在完成三维表面图和等值线图后，以长观孔坐标为X、Y，在图上添加Surfer散点图，这样观测孔点位便一目了然。

笔者以2017年12月罗布泊罗北、腾龙、新庆矿区地下卤水水位数据处理为例，生成的效果图如图1所示。

利用此长观数据制作成三维图效果图，人们能更直观地掌握水位及大规模开采时地下卤水漏斗中心、影响范围等变化情况，并且指导采卤井、渠开启与转换等采输卤系统关键生产环节，实现对地下卤水资源更高效、可持续的利用。

3 Surfer在罗布泊地下含钾卤水矿储量管理中的应用

根据国土资源管理部门提出的《矿山储量动态管理要求》规定及企业生产管理所需，国投罗钾公司每年都要编制矿山储量年报，目的是适时、准确掌握矿山资源储量保有、变化情况及变化的原因。在编制新疆若羌县罗北凹地钾盐矿储量年报的过程中，编制单位沿用了编制详查报告的估算方法——地质块段法[4]。其储量计算公式为：

图1 2017年12月罗北、腾龙、新庆矿区地下水位效果图

式中，Pk、Pg分别为孔隙度储量、给水度储量（×106t）；S为矿体块段水平投影面积（km2）；为矿体块段平均厚度（m）；矿体块段平均密度（t/m3）；为矿体块段有用组分平均品位（%）；为矿体块段平均孔隙度（%）；为矿体块段平均给水度（%）。

在编制矿山储量年报时，为了确保储量估算与前人工作的对应性，块段分割沿用前人详查报告。由于目前开采仅限于W1层潜卤水，并未涉及下部承压卤水，密度、品位、孔给度等均沿用详查报告，所以人们仅需计算各块段厚度变化，而平均厚度为所计算块段内各工程矿体厚度的算术平均值。

该方法具有两个缺点：（1）在罗北凹地近1 600 km2范围内仅有45个点位观测数据，而详查时参与储量计算的钻孔个数达到115个，块段厚度计算时钻孔数据严重偏少；（2）在罗北凹地近1 600 km2范围内大规模开采过程中，卤水矿层形态由详查时的似层状特征变为漏斗形状，产状并非层矿、水平，卤水具有动态连续变化特征，而利用块段法并不能反映卤水空间变化特征。

以计算2017年罗北凹地矿区卤水变化量为例，为了克服以上两个缺点，更准确地计算卤水储量变化，笔者利用Surfer对2016年12月和2017年12月罗北矿区长观观测数据进行以下操作：

（1）利用Surfer自带的克里金插值法分别对2016年12月及2017年12月罗北矿区长观数据进行网格化处理，形成GRD文件；（2）用W1层潜卤水矿体边界数据生成一个BLN文件，利用此BLN文件将GRD文件进行白化处理；（3）利用Surfer自带的体积计算功能，分别用白化后的2016年12月罗北长观GRD文件及2017年12月罗北长观GRD文件计算体积。将得到的体积相减，就得到2017年罗北凹地W1层潜卤水变化体积量。再乘以详查报告时的孔隙度、给水度各块段加权平均值，即得到了2017年罗北凹地W1层潜卤水孔隙度、给水度变化量。

地质块段法与Surfer计算体积法所得2017年罗北凹地W1层潜卤水孔隙度、给水度变化量对比结果如表1所示。根据对比结果可见，孔隙度卤水变化量差0.96%，给水度卤水变化量相差0.37%，二者差值几乎可以忽略不计。考虑到后期开采过程中，矿区地下卤水漏斗影响范围逐渐扩大，界时，地质块段法计算卤水化量的缺点会进一步放大，利用Surfer计算卤水体积变化量方法会更有价值。

表1 罗北凹地W1层潜卤水2017年变化量计算对比

4 结语

在地下卤水动态长观中，利用Surfer将长观数据制作成三维图，能更直观地掌握水位及大规模开采时地下卤水漏斗中心、影响范围等变化情况，并且指导采卤井、渠开启与转换等采输卤系统关键生产环节，实现对地下卤水资源更高效、可持续的利用。同时，利用Surfer自带体积计算功能，结合矿体密度、品位、给水度等数据，能更能便捷、及时、准确地掌握其所含资源储量变化情况。相比于地质块段法，它克服了块段计算时数据少、没有考虑地下卤水动态连续性等缺点。