蒋玉坤，陆 波，吴 建

(华东电力设计院，上海 200063)

1 概述

达累斯萨拉姆是坦桑尼亚第一大城市，作为国家经济、文化中心，相对集中的承接了我国投资、合资和援建项目。然而该地区淡水资源的匮乏成为各项工程开展的瓶颈。

目前仅有少数当地学者对该区域水文地质特征进行专门研究，如KA Msindai(2002)通过搜集钻孔资料，简单绘制了达市地貌图和地质图；Said S.Bakari(2012)利用水文化学和同位素法研究了坦桑尼亚东南沿海含水层的补给历史；Yohana Mtoni(2010)对沿海地下水质和海水入侵进行了评价。Y.Mtoni(2011)研究了雨季旱季降水对地下水的补给速率和补给量；JaphetJ.Kashaigili研究了地下水供应现状、开采潜力以及地下水资源管理；I.C.Mjemah(2013)在对达市主要含水层研究的基础上，调查了海水入侵和硝酸盐污染对水质的影响；IbrahimuChikiraMjemah(2009)通过调查39个水井抽水试验资料，对主要含水层的水力参数进行了统计计算。本文依托坦桑尼亚KINYEREZI燃气电站项目，对达市水文地质特征进行调查和浅析，为当地需水工程的开展提供参考。

2 水文地质概况

本文研究区域大致为南纬6°44′到7°00′，东经 39°00′到 39°19′，面积 700 km2。图 1 为本区域地质图。由图可知，该区域主要分布有四类地层：中央平原第四纪河流—三角洲相沉积的砂层；西北部、东南部出露的中—上新世三角洲相沉积的粘质砂层；西部早中新世河流相沉积的Pugu山砂岩；东北半岛更新世海相沉积的珊瑚灰岩。

图1 研究区域地质图

绘制C—C′地层剖面见图2。地层层序简单明了，Pugu山以西为岩石地层，局部上覆粘质砂土。Pugu山以东的平原地层层序自上而下依次为第四纪砂层，平均厚度约150 m，局部夹10 m～50 m的粘性土，将该层砂分为上部的潜水含水层和下部的半承压含水层；下伏中—上新世粘质砂层，由于其含有较高的粘质成分，渗透性和富水性很差，而且厚度可达1000 m，所以该层不仅作为隔水层，而且是该区域所有地下水资源的底板。沿海的珊瑚灰岩受海水入侵影响，地下水盐度高，难以作为生活生产用水。

图2 C—C′地层剖面图

3 气象条件及地下水补给

达累斯萨拉姆年平均降雨量(1971—2009年)约为1114 mm，78.6%的降雨主要发生在3—5月大雨季和10—12月小雨季两个时段，6—9月为旱季，少有降雨。月平均最高气温32.4℃，月平均最低气温18.3℃。月平均最高辐射量20.76 MJm-2，月平均最低辐射量16 MJm-2，辐射量同潜在蒸发量PET呈同规律增减。月平均风速在4.44 ms-1～6.79 ms-1。

本区域降水是地下水的主要补给来源，地下水位受降水量、潜在蒸发量PET等的影响发生季节性变化。图3为1971—2007年达市地下水补给量统计曲线。历年补给量整体呈现下滑趋势，地下水最大补给量为1986年的569.2 mm，1971、1980、1985、2003等年份的补给量十分有限，2003年几乎为0。

图3 地下水补给统计曲线

据图3计算36年的补给量平均值为240.7 mm，由图1粗略估算含水砂层分布面积约为340 km2，因此平均补给量等价于81.8×106m3。即年均1114 mm的降水量有21.6%进入了地下水系统。

4 地下水开采现状

达累斯萨拉姆市自1943年开始采取地下水，直到1997年地下水仅在极小范围内开采，河水一直作为达市主要水源，1997年坦桑尼亚发生严重干旱，政府将大范围修建水井作为紧急措施，现有的许多水井都是建于这一时期。Mjemah(2009)于2004—2005年调查了1300口水井，其中约70%水井正常使用，其余由于干枯、盐度高、涌水量低等原因而废弃。根据取水用途分别估算地下水开采量：居民用水为1.76×106m3，市政供水5.51×106m3，工业用水1.32×106m3，共计 8.59×106m3。

但是达市缺少有效的地下水管理网络，私人水井大量存在，涌水量较大的私人水井甚至向村民卖水。

Mato(2010)统计达市共有登记水井3500眼，Y.Mtoni(2011)调查结果表明考虑另有2/3的未登记私人水井，达市总水井数约为10500眼。由此推算达市地下水年开采量可达69.3×106m3。约占补给量的85%，远远不能满足可持续开采。这将加剧海水入侵，提高淡水—含水分界面。即便如此，地下水供给量仅满足达市17.8%的供水需求Mato(2002)。

5 地球物理探测

坦桑尼亚KINYEREZI燃气电站项目位于Pugu山以东约5 km，(9242625.59，516272.58)、(9242335.91，517291.54)、(9241334.13，517004.79)、(9241607.28，515983.01)四点围成的矩形区域。可行性研究阶段利用大地电磁和电测井两种方法进行了厂区水文地质勘察。

5.1 大地电磁测深

大地电磁测深(EH4)法将大地看作水平介质，大地电磁场是垂直投射到地下的平面电磁波，则在地面上可观测到相互正交的电磁场分量为Ex，Hy；Hx，Ey。通过测量相互正交的电场和磁场分量，可确定介质的电阻率值。其计算公式为：

式中 ：f为频率 (Hz)；ρ为电阻率 (Ω• m)。

由于地下介质是不均匀的，因而计算的ρ值称为视电阻率值。在均匀大地和水平层状大地情况下，波阻抗Z是电场E和磁场H的水平分量的比值。

选取本次布设的6条测线中代表性的两条，绘制测深剖面进行详述。图4、图5分别是由西向东、由北向南穿越厂区的两条测深剖面。由图可得以下判断：探测深度可达600 m，探测深度范围内岩土体基本呈现水平层状分布；图4西侧约400 m长度范围内，其下地层呈现高阻异常，结合图2 C—C′区域地层剖面图，推测可能为断层错动所致，红色高阻区可能为Pugu砂岩；图4东侧约600 m长度范围和图5有着相似的成层规律，结合厂区工程勘察钻探成果进行解释，浅部约50 m低阻区域为粉质粘土，50 m～150 m(图5南侧深度超过150 m)阻值略高，为粉细砂层；150 m以下均为粘质砂层，较高的粘质含量，降低了其所呈现的电阻率值。

图4 大地电磁测深剖面(由西向东)

图5 大地电磁测深剖面(由北向南)

5.2 电测井

自然电位法见图6左图所示，在井内放一测量电极M，地面放一测量电极N，将M电极沿井筒移动，即可测出一条井内自然电位随深度变化的曲线。自然电位曲线的变化与岩性有密切关系，特别是能用明显的异常显示出含水层的渗透性。电阻率法见图6右图所示，在井内放一电极系(底部梯度电极系)，电极系由供电电极A、测量电极M、N组成，地面放一供电电极B，将电极系沿井筒移动，即可测出一条井内视电阻率随深度变化的曲线。

图6 电测井原理示意图

通常同一钻孔中的两条曲线是可以互相对应的，高电阻率地层又对应低自然电位(负相关)，这类地层是很好的含水层，低电阻率、自然电位无异常地层是很好的隔水层。

图7为204 m深钻孔(孔位516731，9241702)中电测井成果曲线。图中纵轴代表深度，左侧为自然电位曲线，右侧为是电阻率曲线。

图7 电测井曲线

由图7可知，该孔位地层56 m以上，以粉质粘土为主，56 m～135 m以粉细砂为主，粘质含量很高，所以此段地层电阻率都不高，最大仅达到11 Ω·m，从自然电位曲线也可以看出自然电位差别小，反映地层渗透性差，也说明地层粘质含量高。135 m～200 m整体电阻率也不高，最大约为18 Ω·m，对应钻探资料，以粉细砂、中细砂、细砂为主夹粘土层，根据经验这样的砂层电阻率至少30 Ω·m～40 Ω·m以上，这说明砂层粘质含量高。综合分析两条曲线，135 m～142 m、146 m～149 m、167 m～176 m、180 m～182 m、189 m～195 m段渗透性相对较好，可能由于粘质含量有所降低，但仍不可视为可用含水层。

6 结论与建议

坦桑尼亚达累斯萨拉姆市的主要地下含水层为中央平原第四纪河流—三角洲相沉积的砂层，该层被局部出现的均厚度约50 m的粘性土层分割为上部潜水含水层和下部半承压含水层，降水作为含水层主要补给来源，补给量不能以满足达市用水总量需求。KINYEREZI燃气电站厂区的地球物理探测结果表明，构成半承压含水层的粉细砂，同样具有较高的粘质含量，作为含水层，渗透性较差，尤其在旱季，涌水量小且不持续。下伏的粘质砂层，可根据电测井细分为若干亚层，局部渗透性相对较好，但仍不能作为可用含水层。

建议达市对地下水资源进行统筹规划，做到可持续开采。工业大量用水的情况下，可尝试沿海灰岩地层取水或直取海水，并进行海水淡化处理。

[1]KA Msindai.Engineering geological mapping of Dar es Salaam city,Tanzania[J].Tanz.J.Sci.2002,28(2):83-95.

[2]Said S.Bakari,Per Aagaard,Rolf D.Vogt,FridtjovRuden,Matthias S.Brennwald,Ingar Johansen,SteinarGulliksen.Groundwater residence time and paleorecharge conditions in the deepconfined aquifers of the coastal watershed,South-East Tanzania[J].Journal of Hydrology,2012,(466–467): 127–140.

[3]Yohana Mtoni,Kristine Walraevens.Saltwater intrusion in the quaternary aquifer of the Dar es Salaam region,Tanzania[C]// SWIM21- 21st Salt Water Intrusion Meeting,June 21-26,2010:158-161.

[4]Y.Mtoni,I.C.Mjemah,M.Van Camp,K.Walraevens.