罗南湖盆钾盐矿区水文地质特征及地下水系统分析

王 刚，王保山

（新疆地矿局第三地质大队，新疆 库尔勒 841000）

罗布泊盐湖沉积区面积近2万km2，10余年来，中国地质科学院矿产资源研究所和新疆地质矿产勘探开发局第三地质大队等单位开展了罗布泊盐湖钾盐资源科学调查，开展了罗布泊钾盐开发条件研究，这些工作有力促进了罗布泊钾盐的产业化进程，并为我国其它盐湖及古代盐湖找钾提供理论指导[1]。本文通过钻探对罗南湖盆地区水文地质特征及地下水情况展开了讨论分析。

1 区域地下水循环特征

本区大气降水在山区转变为阿尔金山和库鲁塔格及北山的基岩裂隙水和地表水，基岩裂隙水一部分向深部运动转变为深循环水，通过表面水的蒸发、潜水面的蒸发、植物蒸腾和人工开采等方式排泄，在垂向上地下水系统相对稳定的由下向上运动，水不断交替呈混合型，中深层承压水水头相对较高，通过断层或相对隔水层补给浅层承压水，浅层承压水再补给潜水[2]。

2 地下水系统结构特征

罗布泊罗南湖盆区为次生的断陷盆地，第四系冲积和湖泊碎屑沉积十分发育，地层岩性以粘性土、砂土为主（局部为淤泥质土），化学沉积较少且多分布于湖盆地表，区内赋存有潜水和承压水（组）。

潜水含水层主要分布于15线以东，含水层发育程度较差，平面分布较连续。在东北部、南部以及西南部有地下水的补给。含水层底板稳定性较好，单层厚度大于2.50m，岩性为粘土和淤泥质土。承压水含水层（组）不发育，多由数个薄层或小透镜体组成。

3 地下水系统补给、迳流、排泄条件

地下水系统的形成和地下水运移主要受地形地貌、地层和地质构造的控制，罗南湖盆在上述因素的影响下，具有独自完整的地下水补给、迳流、排泄规律。

3.1 地下水系统补给条件

由于地层岩性、地质构造和地貌等条件的不同，形成的边界补给有：东北部、东部边界的补给、南部边界的侧向补给。

3.1.1 大气降雨入渗补给（Q降）

表1 降水入渗极限埋深数值表

表2 山前戈壁砾石带不同埋深降水入渗系数

罗南湖盆区气候异常干热，年降雨量仅38.5mm，但由于地表盐壳及下伏的包气带岩溶洞十分发育，相互连通性较好，形成的盐溶孔隙为降水入渗补给提供了十分有利的条件。降水入渗的临界深度取决于包气带的岩性（孔隙度），不同岩性的降水入渗限埋深见表1。在降水量和降水时间相同的情况下，渗透性强的岩层，渗水很快达到潜水面补给地下水。因此，随岩层渗透性增大，其极限埋深也挺大。

根据表2，山前戈壁砾石带降水入渗系数不受埋深限制，只是随埋深的增大，降雨入渗系数逐渐变小。根据不同埋深的降雨入渗系数以及其分布面积，可得不同埋深条件下的降雨入渗量。

计算公式：Q降=F·A·β

式中：Q降—大气降水入渗补给量（104m3/a）；A—年有效降雨量，取16.0mm（23.1mm×69.3%），由6月、7月、8月份降水量占全年降水量的百分比得出；β—有效降水入渗系数。

经计算：大气降水入渗补给量为1059.11×104m3/a。

3.1.2 地下水边界侧向补给（Q侧向）

从全区地下水等主要接受来自两个方向边界的侧向迳流补给(东部和南部边界)，补给量采用断面法计算。

计算公式：Q侧补＝365·I·B·K·H

式中：Q侧补—地下水侧向补给量（104m3/a）；I—水力坡度（无量纲），参考新疆若羌县罗北凹地钾盐矿床详查地质报告资料；B—计算断面宽度（m），从水文地质图中量取；K—渗透系数(m/d)，据抽水试验成果取计算断面平均值；H—含水层厚度（m），取断面平均厚度。

3.2 地下水系统迳流、排泄条件

罗南湖盆地下水系统的迳流，受地形地貌、含水层结构的控制，地下水总体流向由东北部、东部以及南部向北部偏西方向（ⅠZK0007附近）汇流。

本次蒸发量计算据吐鲁番盆地长期均衡试验结果类比确定。据青海察尔汗盐湖的资料，潜卤水的临界蒸发深度为1.23mm，临界深度以上潜卤水年平均蒸发量24.82mm。罗南湖盆和青海察尔汗盐湖相比，地质条件基本相同，气候更为干旱。察尔汗年蒸发量3210.9mm，罗南湖盆（根据若羌气象站）多年蒸发量2728mm，按线性相关计算，罗南湖盆潜卤水年蒸发量为21.2mm。

蒸发量计算公式：Q蒸=F·A1

式中：Q蒸—潜水蒸发量（104m3/a）；F—计算区水位埋深的面积；A1—潜卤水年蒸发量，类比戈壁砂砾石潜水不同埋深蒸发量。

4 结语

随着罗南湖盆钾盐矿区开采工程的不断深入发展，水文地质问题成为矿区安全开采的重要前提保障。对区内地下水的分析和勘查能够为矿区开采提供一定的参考和借鉴。同时我们也能够看出地下水的赋存和渗流形态对矿区开采工程的影响已经十分的重要，因此加强对矿区水文地质情况的分析研究勘查，对提高矿区开采工程工作和保护工作人员的生命安全有着举足轻重的地位。