李　慧

(新疆石河子水文勘測(cè)局，新疆 石河子 832000)

石河子灌區(qū)地下水位變化規(guī)律分析

李慧

(新疆石河子水文勘測(cè)局，新疆 石河子 832000)

[摘要]石河子灌區(qū)位于我國(guó)西北典型干旱內(nèi)陸河流域，水資源分布不均且缺乏，水資源問題已成為影響該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。因此，本文根據(jù)灌區(qū)近20年(1990～2007年)地下水觀測(cè)數(shù)據(jù)資料，對(duì)地下水變化規(guī)律進(jìn)行分析。結(jié)果表明：灌區(qū)地下水受人為因素和自然因素共同影響，在不同地帶、不同季節(jié)變化差異較大，可劃分為水文型、開采型及季節(jié)型三種類型；灌區(qū)地下水年際變化具有多年調(diào)蓄特性，豐水年水位恢復(fù)，枯水年水位下降，補(bǔ)給以側(cè)向入滲和河流入滲為主，排泄以人工開采和潛水蒸發(fā)為主。

[關(guān)鍵詞]干旱內(nèi)陸河流域；石河子灌區(qū)；地下水位

近年來隨著我國(guó)西北干旱區(qū)內(nèi)陸河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生了一定負(fù)面影響，例如流域地下水位持續(xù)下降、部分地區(qū)土壤次生鹽堿化、平原區(qū)泉水溢出量減少以及下游河流斷流等一系列生態(tài)環(huán)境問題[1-2]，這勢(shì)必會(huì)制約當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；因此，從水資源可持續(xù)利用的角度出發(fā)，分析流域地下水資源動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，評(píng)估地下水資源維持生態(tài)環(huán)境及社會(huì)發(fā)展的能力，對(duì)于流域水資源合理開發(fā)利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展以及改善生態(tài)環(huán)境都具有重要意義[3]。綜上所述，本文以瑪納斯河流域石河子灌區(qū)為例，分析灌區(qū)地下水位年內(nèi)、年際變化特征，總結(jié)灌區(qū)地下水資源特點(diǎn)，提出水資源保護(hù)措施及建議，以確保瑪納斯河流域的生態(tài)環(huán)境安全及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

圖1　研究區(qū)地下水觀測(cè)井點(diǎn)分布

1研究區(qū)域概況

瑪納斯河流域位于新疆天山北麓，準(zhǔn)葛爾盆地南緣，流域集水面積5 156 km2?，敿{斯河是流域最大的水系，發(fā)源于天山北麓依連哈比爾尕山山脈，年平均徑流量為，干流全長(zhǎng)約324 km，其獨(dú)特的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)使其水資源循環(huán)特征與其他內(nèi)陸河流域相比有所不同，地表水與地下水的轉(zhuǎn)化關(guān)系更加復(fù)雜；石河子灌區(qū)是瑪納斯河流域最大的綠洲農(nóng)耕區(qū)，總面積為1 326.15 km2，位于新疆天山北坡經(jīng)濟(jì)帶中心，地理位置為東經(jīng)84°43′～86°35′，北緯43°21′～45°20′；該區(qū)域?yàn)榈湫偷纳脚杞Y(jié)構(gòu)，平均海拔為300～500 m,氣候條件干燥，冬季長(zhǎng)而寒冷，夏季短而炎熱，年均氣溫為7.5℃～8.2℃，年降水量為180～270 mm，年蒸發(fā)量為1 000～1 500 mm，年蒸發(fā)量明顯大于年降水量[4，5]；灌區(qū)內(nèi)包括八師石河子市及146團(tuán)、152團(tuán)2個(gè)大型農(nóng)牧團(tuán)場(chǎng)(圖1)。

2地下水年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化

通過分析灌區(qū)近20年(1990～2007年)地下水?dāng)?shù)據(jù)資料，發(fā)現(xiàn)灌區(qū)地下水在不同地帶、不同季節(jié)內(nèi)變化差異較大；在東西方向上，年內(nèi)地下水位高峰值滯后時(shí)間與瑪納斯河的距離遠(yuǎn)近密切相關(guān)，距離河流越近，滯后時(shí)間越短，相反越長(zhǎng)(圖2)；在南北方向上，年內(nèi)地下水位變幅從南向北大致呈遞減趨勢(shì)，以灌區(qū)內(nèi)石河子市為例，其南部152團(tuán)3連的年內(nèi)地下水位變幅為25.36 m左右，市區(qū)中心的年內(nèi)地下水位變幅為9.89 m左右，其北部石總場(chǎng)北泉鎮(zhèn)的年內(nèi)地水位變幅為2.88 m左右。灌區(qū)地下水動(dòng)態(tài)變化主要受自然因素和人為因素共同影響，可劃分為水文型、開采型及季節(jié)型三種類型。

圖2　灌區(qū)地下水位高峰值與河流位置關(guān)系

水文型：灌區(qū)東部地下水屬單一結(jié)構(gòu)潛水，靠近瑪納斯河，河流入滲為主要補(bǔ)給方式，地下水開采較少，地表水利用較多，故人為影響因素較小，但地下水位動(dòng)態(tài)變化與徑流量豐枯變化密切相關(guān)。根據(jù)灌區(qū)東部瑪納斯河周邊地下水位觀測(cè)井水位動(dòng)態(tài)變化資料(2007年)和瑪納斯河年徑流量變化資料(2007年)，分析得出7～8月份瑪納斯河徑流量最豐，此時(shí)地下水位開始回升，11月達(dá)到峰值，水位峰值滯后近4個(gè)月，水位變幅2.3 m左右(圖3)。

圖3　灌區(qū)地下水埋深與徑流量變化關(guān)系

開采型：灌區(qū)內(nèi)石河子市、石總場(chǎng)、152團(tuán)及146團(tuán)一帶地下水均呈現(xiàn)出人工開采型動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)。根據(jù)灌區(qū)內(nèi)18個(gè)長(zhǎng)觀井(圖1)1990～2007年地下水埋深觀測(cè)資料，得出每年4月份以后灌區(qū)進(jìn)入春灌時(shí)期，地下水開采量開始急劇增加，導(dǎo)致地下水位迅速下降，1～9月份水位埋深由85.3 m增大至88.4 m，9月份以后隨開采量的減少，地下水位又開始回升，到12月份地下水埋深恢復(fù)至87.0 m左右(圖4)。

圖4　灌區(qū)地下水埋深與人工開采量變化關(guān)系

圖5　灌區(qū)地下水埋深與季節(jié)變化關(guān)系

季節(jié)型：對(duì)于灌區(qū)地下潛水埋深，季節(jié)變化對(duì)其有一定的影響(見圖5)。每年春季(3～5月)，由于冰雪融水補(bǔ)給，地下水埋深開始減?。?月份以后進(jìn)入夏季，氣溫高蒸發(fā)量也大，使地下水埋深逐漸增大，雖然這期間降水量也有所增加，但對(duì)地下水影響較小，6～8月份地下水埋深出現(xiàn)最大值；9月份以后進(jìn)入秋季，氣溫開始降低蒸發(fā)量減少，地下水位開始回升，到冬季12月份基本恢復(fù)至初始最高水位。因此，季節(jié)變化對(duì)潛水埋深的影響主要表現(xiàn)在冰雪融水補(bǔ)給和蒸發(fā)排泄兩方面。

3地下水年際動(dòng)態(tài)變化

隨著石河子灌區(qū)農(nóng)業(yè)耕地面積的增加，地下水開采量也逐年增大，導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降，灌區(qū)內(nèi)的石河子市、石總場(chǎng)、152團(tuán)及146團(tuán)，由于所處的地理位置以及人為因素影響情況都略有不同，所以地下水位年際變化也呈現(xiàn)出不同的變化幅度及特點(diǎn)；例如灌區(qū)北部146團(tuán)靠近蘑菇湖水庫(kù)、大泉溝水庫(kù)，受水庫(kù)滲漏補(bǔ)給影響，地下水位相對(duì)較高，變化幅度也較小，而位于灌區(qū)南部的石河子市，由于人口密集，工業(yè)產(chǎn)業(yè)集中，生活工業(yè)用水需求量大，地下水開采量較多，地水位相對(duì)較低，年際變化幅度大；同時(shí)灌區(qū)內(nèi)地下水位變幅與豐枯水文年關(guān)系密切，灌區(qū)內(nèi)近50年年均降水量與年均徑流量分別為166.27 mm、12.38億 m3；由圖6可知，1998年、1999年、2001年、2002年和2007年的降水量與徑流量都明顯超過多年均值，所以是豐水年，以石河子市馬家坪地下水觀測(cè)井為例，1998年、1999年、2001年和2002年馬家坪觀測(cè)井水位均呈上升趨勢(shì)，尤其是1998年和2002年比平水年份上升了1.0 m多；而2003年為偏枯年份，地下水位下降幅度較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過多年平均下降速率0.4 m/a，馬家坪觀測(cè)井水位下降至432.0 m左右(圖7)。

圖6　石河子灌區(qū)降水、徑流多年變化情況

圖7　馬家坪觀測(cè)井地下水位年際變化(1995～2005)

圖8　石河子市地下水位年際變化(1990～2007)

根據(jù)石河子市周邊地下水觀測(cè)井近20年(1990～2007年)的長(zhǎng)觀資料可知，灌區(qū)南部地下水位總體呈階段性下降，1990～1994年地下水位連續(xù)下降4.0 m左右，1995～2002年地下水位較穩(wěn)定，變幅在2.0 m內(nèi)，2003～2007年水位又下降3.6 m左右，降幅明顯增大(圖8)。以灌區(qū)北部146團(tuán)的地下水位觀測(cè)井近10年(1998～2007年)的長(zhǎng)觀資料為依據(jù)，分析地下水動(dòng)態(tài)變化情況。146團(tuán)地下水埋深較

淺，一般在3.5 m左右，近10年146團(tuán)地下水埋深變幅平均在0.25 m/a，說明灌區(qū)北部地下水位年內(nèi)、年際變化都不明顯，但總體呈緩慢上升趨勢(shì)，近10年上升0.8 m左右，主要是由于受周圍水庫(kù)、灌渠及河道滲漏給影響而穩(wěn)定。

4結(jié)語(yǔ)

灌區(qū)地下水年內(nèi)變化在不同地帶、不同季節(jié)差異較大，具體可劃分為水文型、開采型及季節(jié)型三種類型。地下水位變幅從南向北大致呈遞減趨勢(shì)，南部比北部變幅明顯；相比于其它季節(jié)，夏季(6～8月)地下水埋深最大，這是受自然因素和人為因素共同影響的結(jié)果。夏季農(nóng)田灌溉需水量大，氣溫高潛水蒸發(fā)量大，導(dǎo)致地下水量消耗急劇上升，冬季隨著人工開采量和潛水蒸發(fā)量的減少，地下水位又基本回升到年初水平。灌區(qū)地下水年際變化具有多年調(diào)蓄特性，豐水年水位恢復(fù)，儲(chǔ)存量增加，枯水年水位下降，儲(chǔ)存量減少，同時(shí)受人為因素與自然因素影響也較大，人工開采量、蒸發(fā)量大的年份，地下水位往往也相對(duì)較低；灌區(qū)南部地下水位年際變化幅度較大，呈逐年下降趨勢(shì)，北部地下水位年際變化幅度較小，總體保持穩(wěn)定，主要受周圍水庫(kù)、灌渠及河道滲漏補(bǔ)給影響，地下水位甚至出現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)。

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[收稿日期]2016-03-21

[作者簡(jiǎn)介]李慧(1982-)，女，新疆石河子人，工程師，主要從事水文水資源勘測(cè)工作。

[中圖分類號(hào)]P641.74

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)03-0043-02