青海省茫崖市供水水源地下水天然资源量评价

张国强，赵生军，陈 龙

(1.青海省环境地质勘查局，青海 西宁 810007；2.青海省环境地质重点实验室，青海 西宁 810007)

1 水文地质概况

随着茫崖市经济快速发展，急需建设集中供水水源地，但尕斯戈壁地表水匮乏，且地表水时空分布极为不均，加之冰冻期长，地表水难以满足城镇供水要求。山前冲洪积平原含水层厚度大，适合利用地下水供水。但区内地下水源研究工作滞后，急需提高该地区水文地质研究程度，提交具有供水前景的地下水富集区，见图1。

图1 研究区地形示意图

研究区地处阿拉尔盆地西北侧，分布着大面积的第四系沉积物，厚度400～600 m，含水层主要为第四系松散岩。依据现有的收集资料，研究区南北两侧山前洪积平原及中部斯巴利克河—阿达滩河冲洪积平原的中部-后缘，为单一的潜水层，从中部-前缘地带递变为上部潜水，下部为承压水的双层结构。它们为同一补给来源，由于所处地貌部位、埋藏条件和含水岩性的不同，其水量水质有明显的差别。水文地质钻探及测井结果显示：洪积平原的垂向沉积特征，冲洪积物地层在垂向上分层明显，区内根据钻孔岩芯资料厚度小于150 m以上主要岩性为砂砾石、含泥砂砾石，砾石主要成分为花岗岩、石英、砂岩、变质岩等，磨圆度整体中等，分选性差，该层为富水性较好层位[1]。

依据其地形地貌、水文地质条件及已有钻孔资料，结合地面物探和水文地质钻探及测井工作成果综合分析认为：研究区上部200 m以浅主要含水层以砂砾卵石、砂砾石为主，该层岩性颗粒相对较粗、泥质含量少，为富水层段，下部砂砾卵石中的泥质含量增加，透水富水性相对较差形成弱含水层；200 m以深泥砂质粘土形成多个有一定厚度的透镜体状隔水层。研究区由南向北第四系主要岩性颗粒由粗变细、含水层由厚变薄，地下水位埋深变浅，透水富水性由好变差；由西往东第四系地层岩性颗粒由细变粗、含水层由薄变厚、透水富水性由差向好，与研究区地下水含水岩性的水平分布(水文地质)规律相吻合。

2 天然资源量计算

研究区内地下水主要补给源为大气降水入渗补给、地下水侧向径流补给，地下水主要排泄途径为地下水开采、地下水蒸发、地下水侧向径流排泄及再生河排泄。本次地下水计算区主要通过断面径流量法以及补给量总和法计算研究区天然资源量[2]，通过对比分析进行研究区资源量评价。

由于研究区降雨量少，因此区内天然资源量主要为地下水径流补给量，而区内地下水径流补给量主要受控于祁漫塔格山区河流渗漏形成地下水径流，通过径流到达研究区南边界(Ⅱ-Ⅱ/断面)，所以研究区南边界(Ⅱ-Ⅱ/断面)断面径流量即可认为是研究区的天然资源量。

根据本次研究工作，祁漫塔格山区以降雨和冰雪融水形成主要的河流为阿达滩河和斯巴利克河，根据收集资料并与本次实测资料进行分析，阿达滩河多年平均径流量为33.37×104m3/d，斯巴利克河多年平均径流量为39.89×104m3/d，总计73.26×104m3/d。暂不考虑河水蒸发的情况下，认为河流径流量全部在出山口渗漏形成地下水径流最终排泄于尕斯库勒湖，因此研究区内南边界(Ⅱ-Ⅱ/断面)的径流量为河流渗漏形成地下水径流量的一部分。由区域地形地貌特征可知，地下水径流从渗漏段向尕斯湖形成喇叭状，即越靠近尕斯湖断面越宽，依据上述分析，估算在尕斯库勒湖边缘地带形成的断面宽度约为40 km(图2)，本次研究区南边界(Ⅱ-Ⅱ/断面)的宽度为13.55 km，研究区Ⅱ-Ⅱ/断面宽度占总断面宽度的33.87%，据此估算进入研究区Ⅱ-Ⅱ/断面的地下水径流量为24.78×104m3/d。

图2 天然资源量论证示意图

2.1 断面径流量计算

研究区地下水主要靠两侧山区河流通过河道渗漏补给，在洪积及冲洪积平原的中下部地带，截取地下水径流流量，可视为对研究区地下水的补给量，故选用断面法进行计算，根据地下水径流条件和补给形式、含水层的埋藏条件和地下水的赋存方式以及水质水量特征，划分为阿哈提山山前洪积平原块带(Ⅲ-Ⅲ/断面)及阿达滩—斯巴里克河冲洪积平原块段(Ⅱ-Ⅱ/断面)。

地下水断面径流量采用达西公式计算，计算公式为：

Q=KIF

(1)

式中：Q为地下水断面径流量(104m3/d)；K为渗透系数(m/d)；I为水力坡度(‰)；F为过水断面面积(m2)。

过水断面面积：一般过水断面面积为断面宽度与含水层厚度的乘积。

Ⅱ-Ⅱ/断面丰水期断面径流量为19.92×104m3/d。

Ⅲ-Ⅲ/断面径流量为1.45×104m3/d。

2.2 地下水补给量总和法

2.2.1 降雨入渗量

计算公式： Q降=α×F×X ÷365

(2)

式中：Q降为降水入渗补给量(m3/d)；α为入渗系数；F为计算区面积(m2)；X为降水量(m)

经计算，降水入渗补给总量为1 023.84 m3/d。

2.2.2 地下水径流量

计算区内地下水径流补给主要由两部分组成，一是由南部的斯巴里克河和阿达滩河渗漏后形成地下水径流到达研究区南边界(Ⅱ-Ⅱ/断面)补给区内地下水，另外是由阿哈提山基岩裂隙水通过地下水径流到达补研究区北边界(Ⅲ-Ⅲ/断面)补给区内地下水。通过前述计算Ⅱ-Ⅱ/断面径流量为丰水期断面径流量为19.92×104m3/d，Ⅲ-Ⅲ/断面径流量为1.45×104m3/d，因此径流补给总和为21.37×104m3/d。

综上研究区地下水补给量总和为21.47×104m3/d。

3 天然资源量评价

通过对研究区地下水资源计算，可以看出区内地下水天然资源量是极为丰富的，两种方法计算相差不大(表1)。

表1 研究区资源量计算统计表

断面法计算结果，在勘探深度以内的断面径流量为21.37×104m3/d，其中阿达滩—斯巴利克河冲洪积平原断面径流量为19.92×104m3/d，阿哈提山洪积平原断面径流量为1.45×104m3/d，可以看出阿达滩—斯巴利克河冲洪积平原断面径流量远大于阿哈提山洪积平原断面径流量。更加印证了区内补给来源于于阿达滩河，斯巴利克河渗漏径流补给。由于在阿达滩—斯巴利克河冲洪积平原本次施工钻孔及收集勘探钻孔较多，断面径流量的控制精度较好，可以认为阿达滩—斯巴利克河冲洪积平原断面径流量即为本次研究区内的天然资源量主要部分。

综上所述，研究区内天然资源量取补给量总和，即由南冲洪积平原(Ⅱ-Ⅱ/断面)断面径流量、北部阿哈提山洪积平原(Ⅲ-Ⅲ/断面)断面径流量以及降雨入渗量三部分组成，根据前述计算补给量总和为21.47×104m3/d，因此研究区的天然资源量21.47×104m3/d，其中利用断面径流法计算研究区南部阿达滩—斯巴利克河冲洪积平原区地下水天然资源量为19.92×104m3/d。

4 结语

(1)研究区上部200 m以浅主要含水层以砂砾卵石、砂砾石为主，该层岩性颗粒相对较粗、泥质含量少，为富水层段，下部砂砾卵石中的泥质含量增加，透水富水性相对较差形成弱含水层；200 m以深泥砂质粘土形成多个有一定厚度的透镜体状隔水层。故而修建水源成井时建议成井深度小于200 m。

(2)利用补给量总和法以及断面径流量法相互验证，最终确定研究区地下水天然资源量为21.47×104m3/d，为修建茫崖市第一个集中供水源提供了资源量依据。