西北内陆盆地水文地质参数系列

如题所述

一、柴达木盆地参数系列

(一)降水入渗系数(α)

在柴达木盆地西部和中部地区,多年平均降水量在16~100mm,格尔木地区多年平均降水量只有42.3mm,其降水主要消耗于蒸发,对地下水的渗入补给量几乎为零。盆地东部的都兰县、乌兰县、德令哈等地区以及海拔相对较高的大柴旦、哈尔腾山前地带,降水量较大,多年平均降水量在150~190mm,降水入渗系数在山前戈壁带砂砾石层中为0.10~0.12,粉砂、亚砂土层中为0.08~0.09。盆地周边的山区降水量大于平原区降水量,多年平均降水量为90~250.93mm;阿尔金山和阿拉尔北部山区最小,降水量为90mm,大气降水入渗系数0.07~0.14。乌兰地区山区降水量达到219.76mm,盆地东南部的都兰、香日德等南部山区降水量在250.93mm,大气降水入渗系数在0.1~0.23。

(二)灌溉入渗系数(β)

诺木洪农场干渠用卵石和漂砾衬砌,其渗漏系数为0.091;格尔木市东西干渠部分渠段因年久失修,其渗漏系数为0.11。渠道损坏程度较大的干渠,渗漏系数为0.2左右。支渠和毛渠一般不衬砌,但大多分布在细土平原带,土层透水性较差,其渗漏量也较小。柴达木盆地渠道的平均渗漏系数为0.12。农田灌溉通常是大水漫灌,弃水量大。田间灌溉入渗系数平均为0.18。

(三)渗透系数(K)

1.柴达木盆地周边山间河谷盆地

柴达木盆地周边的山区,发育有众多的河流,在河流上游及源区分布着不同规模的山间盆地及较大的河谷谷地。这些盆地或谷地均赋存着第四系松散岩类单层结构大厚度潜水含水层,含水层岩性多为砂砾卵石,渗透系数多在10~100m/d之间;大哈勒腾河谷地含水层渗透系数最大为100.64~110.83m/d,乌兰盆地部分地段最小仅为0.84m/d(表3-2-13)。

表3-2-13 柴达木盆地周边山间河谷盆地第四系孔隙含水层渗透系数

续表

2.柴达木盆地山前冲洪积平原

柴达木盆地的山前冲洪积平原分布于盆地周边,为山前一系列河流冲洪积扇和冲湖积平原。在山前堆积了巨厚的第四系地层,从山前到细土平原,含水层由粗颗粒单一的大厚度含水层结构变化为细粒的、多层含水层结构;地下水由潜水转化为承压-自流水。各冲洪积扇含水层渗透系数分布情况见表3-2-14。

表3-2-14 柴达木南北盆地各冲洪积扇含水层渗透系数

续表

3.南、北盆地冲湖积平原

南盆地承压-自流水含水层沿冲洪积扇前缘平行展布,分布广泛,并具连续性。在300m以内有4~7层承压-自流水含水层,含水层厚度一般不超过50m,含水层岩性一般为中细砂、粗中砂和粉细砂,隔水层主要由不透水的亚砂土、亚粘土、粘土等。含水层地下一般小于10m/d,在香日德地区第Ⅳ含水层最大为30.16m/d。

北盆地承压-自流水分布不及南盆地广泛,主要分布在祁连山—阿尔金山山前冲洪积扇前缘和冲湖积、湖积平原。承压-自流水含水层多达8层,含水层岩性多为粉细砂、中细砂及砂砾石。各含水层由于岩性不同,其渗透系数变化较大,小柴旦湖以北地区Ⅰ~Ⅱ承压含水层渗透系数最大为73.02m/d,渗透性较差的含水层小于1m/d。

南、北盆地冲湖积平原各承压含水层渗透系数变化见表3-2-15。

表3-2-15 南、北盆地冲湖积平原承压含水层渗透系数

续表

续表

4.盐湖区含水层渗透系数

柴达木盆地盐湖区包括尕斯库勒湖—东西台吉乃尔湖区、西达布逊湖区、南北霍布逊湖区和大柴旦湖—小柴旦湖区。地下水类型有潜水和承压水,含水层岩性多为中粗砂、中细砂、粉砂、石盐、含石膏粘土石盐等,渗透系数变化较大(表3-2-16)。

含水层渗透系数的分布规律:山前倾斜平原大型冲洪积扇轴部含水层颗粒粗大,透水性好,渗透系数一般大于150m/d;扇间或较小的洪积扇,尤其是暂时性流水形成的扇裙带,由于含水层颗粒相对较细,加之受补给条件的制约,其富水性、渗透性能减弱,渗透系数5~50m/d;在细土平原带,分布有冲湖积、湖积中细砂、细砂、细粉砂、粉砂、亚砂土及亚粘土、粘土等,渗透系数小于5m/d。

表3-2-16 柴达木盆地盐湖区含水层渗透系数

续表

(四)冲洪积扇潜水含水层垂向参数变化规律(渗透系数K、给水度μ、导水系数T、水位传导系数a)

那陵格勒河洪积扇、格尔木河洪积扇和诺木洪河洪积扇中下部,水量丰富的潜水径流带进行了大厚度潜水含水层垂向水文地质试验(表3-2-17)。

表3-2-17 各洪积扇水文地质参数变化

渗透系数值随着深度的增加而减小,其变化范围在54.95~188.76m/d。含水层的给水度与渗透系数有关,从表中可以看出,其变化规律同样是随着深度的增加给水度逐渐减小。导水系数和水位传导系数的变化是多因素决定的,其值的分布与深度增减的关系不明显。

(五)承压含水层垂向参数变化规律[导水系数T、渗透系数K、压力传导系数a、给水度和释水系数]

柴达木盆地冲湖积平原区广泛分布亚粘土、亚砂土、粉砂、细砂及中粗砂等细颗粒的冲湖积物,构成多层承压-自流水含水层,格尔木洪积扇前缘的冲湖积平原中部承压水越流试验参数(表3-2-18)。该区上部为潜水含水层,其下为有6层承压自流含水层,试验在Ⅰ~Ⅲ层承压自流含水层及其弱透水层中进行,第Ⅰ层为承压水,其他两层是自流水,下层水水头高于上层水的水头。

表3-2-18 格尔木洪积扇前缘的冲湖积平原中部各承压含水层水文地质参数

(六)格尔木河流域含水层水文地质参数

格尔木河流域具有西北内陆盆地的一般特征。从昆仑山前到达布逊湖主要分为山前戈壁砾石区、细土平原区和盐沼地区。其含水层参数反映了柴达木盆地从山前到湖积平原水文地质参数分布和变化规律(表3-2-19)。

表3-2-19 格尔木河流域含水层水文地质参数

二、准噶尔盆地参数系列

(一)降水入渗系数(α)

总体来看,准噶尔盆地环盆地的山前地带以及盆地内地下水浅埋地带降水入渗补给系数大,其他地段的补给系数小;盆地南部入渗补给系数大,北部小,在戈壁区地下水位埋深变化对降水入渗量不明显,只对一次性降水量大小反映明显。

准噶尔盆地南部的降水入渗系数由山前向下游由大变小;以河床为中心,降水入渗系数向河床两侧逐渐变小。四棵树河以东天山北麓山前地带降水入渗补给系数一般为0.1,以西的山前地带为0.065,由山前带向下游降水入渗补给系数变小,一般为0.04。阿尔泰山南麓山前平原一带,地表地层渗透性强,降水入渗补给系数为0.1;阿克萨拉以西的额尔齐斯河两岸冲洪积平原,地表岩性渗透性较差,降水入渗补给系数为0.02;吉木乃北部的冲洪积平原一带降水入渗补给系数为0.07;阿克萨拉以东的额尔齐斯河两岸冲洪积平原,水位相对较浅,降水入渗补给系数为0.07;东部北屯镇以南,水位埋深加大,降水入渗补给系数为0.02。

(二)灌溉入渗系数(β)

灌溉入渗主要分布于农业耕种区,其余地段不产生灌溉对地下水入渗补给。南部山前包气带普遍为颗粒粗大的卵石、卵砾石、砂砾石,水位埋深多大于50m,近山前地带水位埋深可大于100m,灌溉入渗对地下水的补给较弱,系数为0.08~0.10;在北部的细土平原区,包气带岩性颗粒变细,水位埋深变浅,其灌溉入渗系数为0.07~0.22,在水位埋深小于5m的部分地段,其灌溉入渗系数可达到0.30(表3-2-20)。盆地北部农业耕种区主要分布于阿尔泰山南麓山前平原一带和乌伦古河北部的冲洪积平原一带,包气带岩性大部分为粗颗粒的卵砾石、砂砾石,在水位埋深较小地带,灌溉入渗系数为0.22,其余地段系数为0.15。

表3-2-20 准噶尔盆地田间入渗补给系数

(三)河道入渗系数(βr)

河道入渗量的大小受河道年径流量和包气带岩性控制。年径流量越小,河道入渗系数越大,反之则越小,河道入渗系数在山前戈壁区大于平原区。年径流量小于1×108m3的河流在山前带入渗系数最大可达0.6~0.8,在平原区入渗系数为0.5;年径流量大于10×108m3的河流在山前带入渗系数只有0.1~0.25,在平原区仅为0.05~0.2(表3-2-21)。

表3-2-21 准噶尔盆地河道入渗系数

(四)含水层渗透系数(K)

准噶尔盆地含水层渗透系数总体来看,盆地南缘山前冲洪积含水层渗透系数大于盆地北缘山前的冲洪积地层渗透系数,盆地中部的沙漠地带渗透系数为最小;渗透系数的分布变化规律具有流域分带的特征,较大河流冲洪积地层渗透系数大于小河流冲洪积地层,冲洪积扇上游地带渗透系数大于下游,河谷区渗透系数大于河间地段(表3-2-22)。

渗透系数由山前向下游由大变小;以河床为中心,渗透系数向河床两侧逐渐变小;单一结构含水层渗透系数普遍大于多层结构含水层渗透系数。单一结构含水层分布于山前带,玛纳斯河、呼图壁河、奎屯河、博尔塔拉河等河流的河床及其两侧渗透系数一般为60~100m/d,玛纳斯河与呼图壁河一带大于100m/d,由G312线向北,渗透性减弱,渗透系数小于50m/d。盆地中部多层结构含水层分布区上部潜水含水层渗透性普遍较弱,渗透系数一般小于1m/d,在溢出带附近为5~10m/d。下伏承压含水层渗透性由溢出带向下游减弱,呼图壁河-玛纳斯河中下游的芳草湖—莫索湾一带为15m/d;至沙漠前缘,渗透性极弱,渗透系数小于2m/d,部分地段为0.8m/d。

准噶尔盆地中部沙漠区含水层岩性以细颗粒的砂土、亚砂土为主,其渗透性差,渗透系数一般小于1m/d;沙漠南缘与细土平原接触带,分布有下伏承压含水层,其渗透系数可达1~5m/d。

(五)给水度(μ)

准噶尔盆地潜水给水度与含水层岩性和结构变化规律相对应,盆地南部大于北部,环盆地山前地带大于盆地细土平原和沙漠地带,河床带大于河床两侧地带;由冲洪积扇轴部向两侧逐渐变小(表3-2-22)。

天山北麓的奇台-阜康以南山前地带给水度为0.18~0.20,呼图壁河、玛纳斯河、博尔塔拉河等河床及近河床地带给水度可达0.22~0.25;在平原区溢出带由于颗粒变细,给水能力减弱,给水度一般小于0.12;在河流下游给水能力弱,给水度为0.05~0.08,艾比湖周边及沙漠前缘,给水度小于0.05。

阿尔泰山南麓山前平原一带,含水层给水能力强弱分带性与河流分布关系明显,含水层给水能力强的地段给水度为0.12~0.18;额尔齐斯河南部的山前地带给水度为0.02,额尔齐斯河上游河谷地段给水度为0.08。吉木乃县北部的冲洪积平原一带,含水层颗粒较细,含水层给水能力差,其给水度一般为0.05。

准噶尔盆地中部沙漠区含水层岩性以细颗粒的砂土、亚砂土为主,其给水能力差,给水度一般为0.05或小于0.05。

表3-2-22 准噶尔盆地渗透系数

(六)潜水蒸发(腾)系数(C)

潜水有效蒸发深度受潜水水位埋深、包气带岩性、气候以及地表植被覆盖情况、植被类型等影响。随着地下水位埋深的增加,潜水蒸发系数逐渐减小;当地下水位大于5m时,潜水几乎没有蒸发(表3-2-23)。

表3-2-23 潜水蒸发系数一览表

三、西北内陆盆地水文地质参数特征

1)降水主要分布在盆地周边山区,降水入渗透系数大,降水入渗系数在山前戈壁带砂砾石层也较大,细土平原区降水很少,对地下水的渗入补给量几乎为零。

2)含水层渗透系数平面分布规律。山区的山间盆地和较大的河谷谷地,含水层结构多为单层结构大厚度潜水含水层,渗透系数较大;山前大型冲洪积扇轴部含水层颗粒粗大,透水性好,渗透系数大;扇间或较小的洪积扇,尤其是暂时性流水形成的扇裙带,由于含水层颗粒相对较细,加之受补给条件的制约,其富水性、渗透性能减弱,渗透系数小;细土平原带,分布有冲湖积、湖积中细砂、细砂、细粉砂、粉砂、亚砂土及亚粘土、粘土等,该区潜水位埋深小于5m,渗透系数小;盐湖区一般渗透系数小,如果含水层以石盐为主时,则渗透系数大。

3)含水层渗透系数垂向分布规律。冲洪积扇中上部潜水渗透系数值一般随着深度的增加而减小,冲湖积平原各承压含水层一般随深度增加而增大。

4)由山前冲洪积扇中上部单一结构—到湖积平原多层结构,潜水给水度一般逐渐减小,承压水储水系数一般由逐渐增大趋势。

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