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新疆天文台南山站水源地水文地质调查及供水方案设计

新疆地质工程勘察院

20XX年4月

新疆天文台南山站水源地水文地质调查及供水方案设计

设计编写：

技术负责：

项目负责：

审核：

审定：

总工程师：

院长：

新疆地质工程勘察院

20XX年4月

目录

附图：新疆天文台南山站水源地水文地质调查及供水方案工作布置图（1：50000）

第一章前言

第一节任务来源

新疆天文台南山站水源地供水水源为截取水源地泉口泉水及上游入渗补给的第四系潜水作为供水水源，供水量为10-30立方米/天，20XX年因菊花台公路的修建，阻断了原供水工程水源地上游补给的第四系潜水，导致目前水源地干涸，天文台南山站生活用水不能自给，需外运生活用水满足天文台南山站生活用水需要，为彻底解决供水问题，中国科学院新疆天文台委托新疆地质工程勘察院结合原供水工程对原供水水源地进行水文地质调查，并提出供水方案。

20XX年4月，我院积极组织技术力量进行现场踏勘，并着手编制了《新疆天文台南山站水源地水文地质调查及供水方案设计》。

第二节目的与任务

一、工作目的

查明调查区水文地质条件，概略评价地下水资源及开发利用潜力，确定调查区范围富水地段，结合南山天文站对水资源的需求及原供水管道工程布设，提出水资源开发利用优化配置方案，为天文台南山站水源地恢复供水30立方米/天提供水文地质依据。

二、工作任务

1、调查与收集调查区自然地理和社会经济概况、水文气象、水资源开发利用现状等资料；

2、调查区域各地下水系统环境背景特征，主要含水层特征及地下水转化与运移规律，地表水与地下水的水力关系；

3、按生活饮用水要求对水源地地下水的水质进行评价。

4、分析原供水工程断水原因，圈定可供开发的供水水源地，提出经济合理的供水可行性方案。

三、勘查要求

以满足供水要求，结合原供水工程管道布设，合理圈定一般调查区及重点调查区范围，一般调查区采用1:50000比例尺精度，重点调查区采用1:5000比例尺精度，野外手图采用1:25000比例尺精度，地理底图采用1980西安坐标系，1985黄海高程。

第三节设计编写依据

一、主要文件

①、中国科学院关于“新疆天文台南山站水源地水文地质调查及供水方案”项目的委托书。

②、新疆天文台南山站水源地水文地质调查及供水方案合同。

二、标准和规范

本次工作设计主要参照的国家和行业标准和规范如下：

（1）《供水水文地质勘察规范》GB50027—20XX

（2）《生活饮用水水质标准》GB5749—20XX

（3）《地下水质量标准》GB/T14848—93

（4）《电阻率测深法技术规程》（DZ/T0072—1993）

（5）《工程测量规范》GB50026—20XX

（6）《水文地质手册》及《供水水文地质手册》。

（7）《地下水资源调查评价技术方法汇编》中国地调局，20XX

第四节调查区交通及范围

一、调查区的位置和交通

本次调查区位于乌鲁木齐南山甘沟乡以南低山区，距乌鲁木齐直线距离55公里，行政区划隶属乌鲁木齐市辖区。由乌鲁木齐市经永丰乡、甘沟乡至沟口有公路相通，沟口经小水沟至天文台南山站有简易公路直达，沟口经大水沟至原水源地有菊花台公路直达，交通条件

便利，见交通位置图1。

调查区范围为东经：87°05′～87°12′、北纬：43°24′～43°30′，调查区近条带形，呈南西-北东向展布，长约12km，最大宽度约2km，面积约15km2。

图1 交通位置图

二、调查区范围的确定依据

一般调查区面积约14 km2，范围为大水沟整个沟谷的流域边界；重点调查区面积约1 km2，结合原供水工程管线布置，重点调查区范围为：上边界起自大水沟上游距原水源口200m处两小支沟交汇处，

下边界起自大水沟沟内海拔高程2160m以上地段（为保证天文站原供水管道形成自压供水，以管线翻越的山脊最高高程点2160m为准），两侧边界以大水沟沟谷两侧各150米左右为界。

第五节水文地质研究程度

一、水文地质研究程度

调查区以往开展过的地质、水文地质成果如下：

①新疆地质矿产局第一工程勘察设计院乌鲁木齐分院1992年4月完成的《中国科学院乌鲁木齐天文站南山25m甚长基线站供水水文地质工程地质初堪报告》，该报告对调查区的自然地理、地质、水文地质有较详细的论述，对本次工作有一定的参考意义。

②、新疆地质工程勘察院1996年完成的《中国科学院乌鲁木齐天文站南山基线站供水工程竣工报告》，该报告对天文站原供水管道布设有较详细的论述，对本次工作有一定的参考意义。

③、新疆地质工程勘察院20XX年7月完成的《中国科学院南山天文站供水系统检修报告》，该报告对天文站原供水管道增加设施有较详细的论述，对本次工作有一定的参考意义。

二、存在问题

以往水文地质研究距今已20年，自然气候及水资源开发利用导致调查区水文地质条件变化，特别是调查区人类工程活动，如菊花台公路的修建对天文台水源地有较大影响。

第六节自然地理

一、气象、水文

调查区位于北天山北麓。据邻近地区气象资料，该区四季不十分明显，年平均气温2.1-5.2℃，极端最高气温30℃左右，最低气温-35℃，降水较充沛，年降水量400-535毫米，年蒸发量1700毫米。

调查区所在的大水沟内无常年性流水，有季节性洪流，洪流可流出沟口外，洪流切割宽度为4-7米，切割深1-3米，4月中旬实测流量为6升/秒。调查区水源口有一侵蚀泉出露，流量小于1L/S。

二、地形地貌

调查区位于北天山低山丘陵区，为丘陵状河间台地，地形起伏较大，整体地形西南高，北东底，绝对高程1900-3424米，相对高差300米，台地被沟谷切割，主沟呈南西-北东向展布，坡降为5%，为V型谷，谷底宽50-100米，谷坡20°-50°，主沟上部较陡，下部较缓。沟西北坡植被稀少，主要为荒草；沟东南坡被茂密的松林覆盖。与主沟延伸方向垂直的羽状浅沟发育。

第二章地质、水文地质概况

第一节地质概况

一、地层

调查区内没有基岩出露。第四系由老至新出露下更新统洪积层（Q1Pl），中更新统冲洪积层（Q2aPl），上更新统-全新统冲洪积层（Q3-4aPl）和残坡积层（Q4edl）。

下更新统洪积层（Q1Pl）：（即西域砾岩）在沟西北坡下部呈带状出露，呈土黄色-灰黄色，以卵砾石为主，砾间被粘土质成分充填，泥质胶结，透水性差，卵砾石成分以硅质、凝灰质岩石为主，含少量紫红色泥岩，泥质砂岩，砾径多在10厘米以下，次棱角至次滚圆状，分选型较差，具有不规则的层状构造，层面微向北倾，倾角2°左右。

中更新统冲洪积层（Q2aPl）：与下更新统整合接触，岩性为卵砾石层，灰黑至灰黄色，较松散，砾石成分以砂岩、凝灰岩和硅质岩石为主，砾径大部分在10厘米以下，亦有不少直径大于10厘米的漂砾，分选性较差，砾间被黄土状土充填，层厚20-25米。

上更新统-全新统冲洪积层（Q3-4aPl）：沿沟底呈带状分布，为灰黑色卵砾石层，松散、透水，物质成分以硅质和凝灰质岩石为主，砾径大部分在10厘米以下，最大砾径达80厘米，次圆至次棱角状，分选性较差。

全新统残坡积层（Q4edl）：在沟东南坡呈带状分布，厚度不大，岩性主要为灰黄色碎石土，表层0.5米为灰棕至棕黑色，富含腐植质。

二、构造

调查区在大地构造上隶属于准噶尔—北天山地槽褶皱系一级构造单元，北天山优地槽褶皱带二级构造单元，伊连哈比尕复向斜三级构造单元，调查区以北为柴窝堡中新生代凹陷，其间为一条近东西向的长达数百公里山前隐伏断裂相隔。

进入第四纪以来，新构造运动时强时弱，交替反复进行，较为强

烈的构造活动发生在早更新世末期，常造成小规模的褶皱隆起，使调查区下更新统西域砾岩组普遍向北微倾，在36330部队附近上更新统隆起，在大小水沟汇合处形成小范围的第四系沉积凹陷，地下水径流受阻，水位上升。

第二节水文地质概况

一、地下水的补、径、排条件

中高山区丰沛的大气降水是大水沟地下水的最主要的补给源，大水沟主支流源于海拔3500米以上的中高山区。据海拔高程近似的天山气象站（海拔高程3539米）资料。多年平均降水量436.6毫米，另一支流源于海拔2800米以上的中山区，年均降水量也接近400毫米。中高山区大量的大气降水是地表水的产流区，也是基岩山区地下水道的形成区，部分大气降水沿岩石裂隙孔隙下渗，成为基岩区分布不均匀的空隙裂隙水。山区地下水大部分经深切割的沟谷又汇入河流或沿基岩裂隙由南向北径流直接排泄于山前冲洪积倾斜平原，部分大气降水则直接成为地表径流顺大水沟呈SW—NE向径流，在三、四月份融雪期和夏季大气降水集中季节，地表水可经甘沟乡流出山口，而在枯水季节，地表水仅流至大水沟中游即渗失殆尽，全部变为地下水。地下水以沟谷潜流的形式顺沟谷以SW-NE向向下径流至海拔1890米处与小水沟地下潜流汇合，出山口后即排泄于山前冲洪积倾斜平原。

二、地下水类型及其富水性

依据地下水赋存条件划分出调查区地下水类型主要为基岩裂隙水及第四系松散岩类孔隙水。因原供水管道为在大水沟截取沟谷潜流，故仅对河谷第四系含水层的富水性作一叙述，山区基岩裂隙水从略。

第四系含水层岩性为全新世冲洪积砂卵砾石层，潜水埋深0.4米，单位涌水量为0.37升/秒米，渗透系数为14.81米/日，含水层富水性较好。水化学类型为HCO3-Ca型，矿化度为0.2克/升。

第三章工作部署

第一节工作部署原则

一、工作部署原则

1、工作方法满足勘查目的。工作方法以进一步研究水文地质条件及地下水资源评价方法为依据，选择具体的工作方法及合理布置工作量。

2、区域展开、重点控制。一般调查区以地下水系统为基本单元，查明大水沟空白区、富水地段的水文地质条件；重点调查区以勘察目的结合原供水管道布设主要工作量。

3、坚持野外工作与室内综合研究相结合，资料收集与野外作业相结合；野外工作中要加强对已取得资料的综合研究，随着勘查工作的陆续展开及对水文地质条件认识的不断深入，适时调整勘查工作方法、工作手段及勘探工作量。

4、在充分收集、分析、利用已有资料的基础上布置工作，使得工作量能够满足《供水水文地质勘察规范》（GB50027－20XX）的要求。

第二节工作思路

在综合考虑技术、经济等各方面的因素，对本次工作提出以下的工作思路：

1、首先对重点调查区进行数字化测图，为水文地质测绘提供基础资料。

2、在数字化测图完成后进行一般调查区及重点调查区水文地质测绘，为物探准确位置提供依据。

3、利用物探查明第四系厚度及基底起伏情况，并进行探井施工进行验证。

第三节工期和进度计划

1、工期

工作从20XX年4月底开始，至20XX年6月中旬结束，历时1个半月。

2、进度计划

确定工作进度如下：

（1）20XX年4月20日—20XX年4月29日，完成设计的编写及审查，完成资料收集工作。

（2）20XX年5月3日—20XX年5月10日，完成数字化测图工作。

（3）20XX年5月11日—20XX年5月20日，完成水文地质测绘工作。

（4）20XX年5月21日—20XX年5月25日，完成物探工作。

（5）20XX年5月26日—20XX年5月28日，完成探井工作。

（6）20XX年6月10日前，完成《新疆天文台南山站水源地水文地质调查及供水方案》的编写工作，并提交院审查。

第四节设计工作量

依据规范要求和实际情况，布置的设计工作量见表1。

第四章实施方案

本次调查主要采用的技术手段为数字化测图、水文地质测绘、水文地质物探、人工水文地质浅井、室内试验等，所采用的各种技术手段要满足相关的技术规程和要求，为天文台南山站水源地恢复供水30立方米/天要求服务。

在开展水文地质调查时，调查精度一般调查区满足1:50000的要求，重点调查区满足1:5000的要求，调查手图采用1:25000及1：5000地形图结合使用。

第一节水文地质综合测绘

一、工作目的

通过水文地质综合测绘，基本查明调查区内的地形地貌、地质、构造条件，查明地下水露头和地表水分布状况，查明地下水的埋藏、分布和形成条件。

二、工作任务

1、完成地貌调查。

2、完成地层调查。

3、完成地质构造调查。

4、调查泉水。

5、调查地表水。

6、调查水质。

7、用人工方法施工水文地质探井。

三、工作方法

1、资料收集。

充分收集前人关于调查区水文地质工作成果和调查区内已有的自然地理、地貌、构造、地质、水文地质（岩矿分析、地下水开采量、

地下水动态监测、地下水水位等）、环境地质、水文物探、水文钻探等资料，通过对以往地质资料的整理与综合分析，使本次调查工作目的明确，有的放矢。

2、用1：25000的地形图作为水文地质测绘工作手图，在工作手图上布置观测路线和观测点。

3、在水文地质测绘过程中，填写各类卡片，包括地质点卡片、水井卡片、河流渠道卡片、泉水卡片、探井卡片等。

4、在水文地质测绘工作中，采集地下水的水化学分析样品。

四、工作布置

1、本次调查区的范围为东经87°05′～87°12′，北纬43°24′～43°30′，面积15km2，按照《供水水文地质勘察规范》GB50027—20XX的要求一般调查区进行1：5万的水文地质综合测绘，重点调查区进行1：5千的水文地质综合测绘。

2、由于调查区位于大水沟沟谷内，因此，本次外业调查的调查线路布置以横向穿越沟谷调查为主。对地质点、地貌点、地质界线点、泉点、机民井、地表水点等进行调查，并填写相应的调查卡片，一卡一点。

3、根据《供水水文地质勘察规范》中对水文地质测绘的要求，本次调查工作，共布置调查路线2条，总长度约20km；布设调查点28个，点间距约0.7km。当遇到水点、地质界线点时需加密调查。

4、由于调查区位于山区无人区，已有的天然水点和机电井较少，因此水点的调查数量以实际调查数量为准。

5、布设的水样采集点，既要考虑水文地质调查目的的要求，又要考虑对全区地下水和地表水的控制。

6、布设的探井重点布置在重点调查区调查剖面上，探井深度确定以掌握第四系松散堆积物、揭露潜水位及满足取样要求及可做简易抽水实验为原则，一般不超过5m，开口口径以满足开挖人员施工为

原则，一般 1.2m×0.8m。若进行提桶抽水试验则应至少保持0.40m 水深。设计探井9个，总进尺27m。外业工作结束后，应根据编录的分层情况，绘制探井柱状图。取样情况应该在相应的层位上表示出来。

第二节水文地质物探

一、工作目的

通过水文地质物探工作，初步查明调查区范围内的第四系岩性、厚度的变化规律；查明第四系含水层的埋藏深度、含水层厚度；初步查明第四系底板高程的变化规律和基底构造格局（隐伏隆起、隐伏凹陷、隐伏断裂）。

二、工作方法

考虑到调查区内沟谷地形起伏较小，第四系覆盖层较薄，本次物探工作主要采用高密度电阻率法。

高密度电阻率法用于测定调查区第四系厚度的变化规律，推测第四系地层岩性，划分第四系和基底的界限。

三、工作布置

1、工作布置原则

布置工作时考虑了如下因素：能够控制水文地质条件在垂直沟谷方向上的变化；能够控制第四系的厚度变化。如发现断层分布，在断层附近进行物探点加密。

2、工作布置

高密度电阻率法剖面主要在重点调查区主沟内沿垂直沟谷布置，共布置剖面3条，总长度600m，物探控制点120个。物探线间距400m，物探控制点间距5m。

四、提交的资料

1、第四系等厚度图。

2、第四系底板等高线图。是否有必要？