張 曉，董宏志

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

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吐魯番盆地平原區(qū)地下水潛力評價

張 曉，董宏志

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

地下水是吐魯番盆地的主要供水水源，近年來，隨著地下水開采量的逐年增加，引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題，制約了盆地經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，甚至影響到了盆地的可持續(xù)發(fā)展。本文基于“新疆東疆煤炭基地地下水勘查吐魯番-哈密盆地地下水勘查”項目研究資料和成果，以行政區(qū)為單元進(jìn)行了盆地平原區(qū)地下水潛力評價。研究結(jié)果表明，吐魯番盆地平原區(qū)地下水開采潛力系數(shù)為0.437 6，整體嚴(yán)重超采，無開采潛力。但空間分布不均，托克遜縣的伊拉湖鄉(xiāng)、博斯坦鄉(xiāng)西部等局部地段還有一定的開采潛力。從分質(zhì)供水的角度看，盆地平原區(qū)的地下淡水、微咸水已嚴(yán)重超采，無開發(fā)利用潛力，而咸水、鹽水、鹵水基本無人類開采，可適當(dāng)擴(kuò)大開采。該研究成果將有助于吐魯番盆地地下水資源管理、規(guī)劃和調(diào)配，為實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置、經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)。

吐魯番盆地；地下水；開采潛力；可持續(xù)發(fā)展

吐魯番盆地?fù)碛胸S富的礦產(chǎn)、土地、光熱、旅游等資源，是新疆重要的能源、化工、新型建材基地、特色農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)基地和國內(nèi)外知名的旅游目的地。盆地位于歐亞大陸腹地，降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈、水資源匱乏，匱乏的水資源已經(jīng)成為制約吐魯番社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素[1]。

地下水是盆地的主要供水水源，近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，地下水開采量逐年增加，與地下水開采密切相關(guān)的地下水位持續(xù)下降、含水層疏干、濕地干涸、植被退化、水質(zhì)惡化、土地沙化、風(fēng)沙天氣劇增等一系列生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題隨之而來，甚至已經(jīng)影響到了區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展[1]。

本文基于“新疆東疆煤炭基地地下水勘查吐魯番-哈密盆地地下水勘查”項目研究資料和成果，以行政區(qū)為單元進(jìn)行計算和分析，對整個吐魯番盆地平原區(qū)地下水開發(fā)潛力進(jìn)行評價。本研究成果將有助于吐魯番盆地地下水資源管理、規(guī)劃和調(diào)配，為實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置、經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)[2]。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理

吐魯番盆地位于新疆中部偏東地區(qū)，為天山南麓的一個山間盆地。該盆地南北部高，中部低，是典型的“三山夾兩盆”的封閉式盆地[1]。盆地地處亞歐大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，為典型的大陸性暖溫帶干旱沙漠氣候。主要特點是干燥高溫多風(fēng)，盆地內(nèi)年日照時數(shù)長，蒸發(fā)量大，降水量少，但局地性強(qiáng)[3]。

盆地內(nèi)共發(fā)育大小河流14條，均發(fā)源于西北部中高山區(qū)，補(bǔ)給源為冰雪融水和山區(qū)降水，其徑流方向由山區(qū)到平原，最后進(jìn)入盆地中心(艾丁湖)內(nèi)。吐魯番盆地天然地表水總徑流量為10.619 5×108m3[4]。

1.2 水文地質(zhì)概況

吐魯番盆地平原區(qū)廣泛分布第四系松散巖類孔隙含水層。其中，北盆地以單一結(jié)構(gòu)潛水含水層為主，含水層巖性以卵礫石、砂礫石為主；僅在南部的勝金鄉(xiāng)和七克臺鎮(zhèn)一帶有雙層及多層結(jié)構(gòu)的潛水-承壓水(自流)含水層，含水層巖性以中粗砂和砂礫石為主；環(huán)南盆地四周以單一結(jié)構(gòu)的潛水含水層為主，南盆地中部是以雙層及多層結(jié)構(gòu)的潛水-承壓水(自流)含水層為主，含水層巖性以中砂、細(xì)砂和粉砂為主。盆地平原區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源是河道滲漏補(bǔ)給，其次是山區(qū)河谷潛流的側(cè)向流入補(bǔ)給、大氣降水入滲補(bǔ)給。

1.3 地下水開采情況

吐魯番盆地平原區(qū)地下水開采以機(jī)電井為主，坎兒井和泉水為輔，2010年實測地下水開采量為10.396 2×108m3(見表1)。其中，托克遜縣的地下水開采量為1.950 9×108m3(占比18.77%)，吐魯番市為4.228 4×108m3(占比40.67%)，鄯善縣為4.216 9×108m3(占比40.56%)；礦化度含量小于1 g·L-1的地下水開采量為7.721 2×108m3·a(占比74.27%)，1～3 g·L-1的地下水開采量為2.675 0×108m3·a(占比25.73%)，大于3 g·L-1的地下水基本未開采。

1.4 地下水可開采資源量

地下水可開采資源量，是指在一定技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件下，開采過程中不會誘發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問題，可以持續(xù)開采利用的地下水量[5]。本次利用實測或收集的含水層滲透系數(shù)、降水量、暴雨洪流量、河流徑流量、渠道引水量、地下水開采量、暴雨洪流入滲補(bǔ)給系數(shù)、河道滲流補(bǔ)給系數(shù)等數(shù)據(jù)，采用均衡法、數(shù)值模擬法計算了盆地平原區(qū)2010年地下水可開采資源量。

經(jīng)計算(見表1)，盆地平原區(qū)2010年地下水可開采資源量為4.549 9×108m3·a。其中，托克遜縣為1.132 0×108m3·a，吐魯番市為1.278 9×108m3·a，鄯善縣地下水可開采量最高，為2.139 0×108m3·a。從水質(zhì)分布來說，盆地內(nèi)可開采資源以淡水(礦化度含量<1g·L-1)為主，其可采資源量為3.854 6×108m3·a(占比84.72%)；其次為微咸水(礦化度含量1～3 g·L-1)，其可采資源量為0.518 8×108m3·a(占比11.40%)；而咸水、鹽水甚至鹵水(礦化度含量>3 g·L-1)可采資源量為0.176 5×108m3·a(占比3.88%)。

2 盆地平原區(qū)地下水潛力評價

2.1 地下水潛力評價方法

地下水潛力是指地下水資源在開發(fā)利用的現(xiàn)狀條件下，尚可挖掘的潛在供水能力，反映地下水資源的開采和利用方向。由地下水開采潛力和利用潛力兩部分組成。本次依據(jù)《地下水潛力評價技術(shù)要求》(GWI-D4)[6]中的地下水潛力評價方法，按地下水潛力系數(shù)進(jìn)行評價。評價時本文著重考慮開采潛力[包括微(半)咸水、咸水、鹵水等的可擴(kuò)大開采]，不考慮地下水利用潛力。具體方法如下：

1)地下水開采潛力系數(shù)

α=Q開資/Q開采

(1)

式中：Q開資為地下可開采資源量(108m3·a)；Q開采為地下水已開采量(108m3·a)；α為地下水開采潛力系數(shù)。

2)地下水開采潛力分級

考慮到吐魯番盆地平原區(qū)地下水資源及其開采情況，參考《地下水潛力評價技術(shù)要求》(GWI-D4)[6]，依據(jù)表2對開采潛力系數(shù)計算結(jié)果進(jìn)行評價分級。

2.2 盆地平原區(qū)地下水潛力評價

以2010年盆地平原區(qū)地下水可開采量和已開采量為基準(zhǔn)，采用式(1)計算地下水開采潛力系數(shù)，并利用表2進(jìn)行潛力評價分析。盆地平原區(qū)地下水開采潛力系數(shù)計算與評價結(jié)果見表1、表3和圖1。

盆地平原區(qū)地下水開采潛力系數(shù)計算與評價結(jié)果表明，吐魯番盆地平原區(qū)地下水開采潛力系數(shù)為0.437 6，整體嚴(yán)重超采，無開采潛力。但由于開采程度不同，開采潛力也表現(xiàn)出空間分布的差異性，總體規(guī)律為：盆地西部、北部和東部的山前沖洪積平原上部，由于地下水埋深較大，開采程度低，有開采潛力；向盆地中部，地下水嚴(yán)重超采，無開采潛力；到盆地南部的艾丁湖，由于地下水礦化度高(大于3 g·L-1)，地下水基本不開采，有開采潛力。

從行政區(qū)劃上看，托克遜縣開采潛力系數(shù)為0.580 2，嚴(yán)重超采，已無開采潛力。但伊拉湖鄉(xiāng)、博斯坦鄉(xiāng)西部，地下水開采潛力系數(shù)3.416 9，開采潛力大，可在考慮生態(tài)環(huán)境、不影響下游地下水開采的前提下擴(kuò)大開采該區(qū)域地下水；吐魯番市地下水開采潛力系數(shù)0.302 5，已嚴(yán)重超采。但大河沿鎮(zhèn)和艾丁湖附近，地下水基本未開采，開采潛力大，勝金鄉(xiāng)北部的單一結(jié)構(gòu)潛水地帶，地下水開采潛力系數(shù)為1.378 2，開采潛力較大，可在考慮生態(tài)環(huán)境、不影響下游地下水開采的前提下擴(kuò)大對其的地下水開采；鄯善縣平原區(qū)地下水開采潛力系數(shù)為0.507 2，整體超采嚴(yán)重，無開采潛力，但鄯善縣城、七克臺鎮(zhèn)北部和迪坎兒鄉(xiāng)南部的地帶開采潛力系數(shù)4.406 8，有一定的開采潛力，可在考慮生態(tài)環(huán)境、不影響下游地下水開采的前提下擴(kuò)大對其的地下水開采。園藝場開采潛力系數(shù)0.808 9，處于采補(bǔ)平衡和超采的臨界狀態(tài)，只能維持現(xiàn)狀而不能擴(kuò)大開采。

圖1 吐魯番盆地平原區(qū)地下水開采潛力系數(shù)分區(qū)

從分質(zhì)供水的角度看，吐魯番盆地平原區(qū)的地下淡水(礦化度含量小于1 g·L-1)、微咸水(礦化度含量1～3 g·L-1)已嚴(yán)重超采，無開發(fā)利用潛力，必須采取措施控制并逐年減小對其的開采。而咸水(礦化度含量3～10 g·L-1)、鹽水(礦化度含量10～50 g·L-1)、甚至是鹵水(礦化度含量大于50 g·L-1)基本無人類開采，開采潛力為0.176 5×108m3·a，可以在保證目前生態(tài)、環(huán)境條件不惡化的前提下，適當(dāng)擴(kuò)大開采。

表1 吐魯番盆地平原區(qū)地下水開采潛力系數(shù)計算與評價表

表2 地下水開采潛力評價分級標(biāo)準(zhǔn)

表3 吐魯番盆地平原區(qū)礦化度地下水開采潛力系數(shù)計算與評價表

3 結(jié)語

(1)吐魯番盆地地下水宏觀上已經(jīng)嚴(yán)重超采，無開采潛力，必須采取措施控制并逐年減少超采地區(qū)地下水開采量。但由于開采程度不同，開采潛力也表現(xiàn)出空間分布的差異性，總體呈現(xiàn)盆地西部、北部和東部的山前沖洪積平原上部，有開采潛力，向盆地中部，地下水嚴(yán)重超采，無開采潛力，到盆地南部的艾丁湖，地下水基本不開采，有開采潛力的規(guī)律。

(2)從行政區(qū)劃上看，托克遜縣、吐魯番市、鄯善縣地下水均嚴(yán)重超采，無開采潛力。但托克遜縣的伊拉湖鄉(xiāng)、博斯坦鄉(xiāng)西部，吐魯番市的大河沿鎮(zhèn)和艾丁湖附近，鄯善縣城、七克臺鎮(zhèn)北部和迪坎兒鄉(xiāng)南部等地帶，有一定的開采潛力，可在考慮生態(tài)環(huán)境、不影響下游地下水開采的前提下擴(kuò)大開采該地帶的地下水。

(3)從分質(zhì)供水的角度看，吐魯番盆地平原區(qū)的地下淡水、微咸水已嚴(yán)重超采，無開發(fā)利用潛力，必須采取措施控制并逐年減小對其的開采強(qiáng)度。而咸水、鹽水、鹵水基本無人類開采，可以在保證目前生態(tài)、環(huán)境條件不惡化的前提下，適當(dāng)擴(kuò)大開采。

[1]張明江,劉娟,劉新新,等.新疆東疆地區(qū)煤炭基地地下水勘查吐魯番盆地地下水勘查報告[R].新疆：新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊.2013.1,34,389.

[2]錢永,張兆吉,費宇紅,等.華北平原淺層地下水可持續(xù)利用潛力分析[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報.2014,22(8):890-897.

[3]蔡月梅,王文祥,張明江,等.吐魯番盆地地表水與地下水主要化學(xué)成分的形成與演化[J].現(xiàn)代地質(zhì).2016,30(3):681.

[4]阿不力米提.阿不力克木.新疆吐魯番盆地地表徑流特征[J].冰川凍土.2014,36(3):717-723.

[5]中國地質(zhì)調(diào)查局.水文地質(zhì)手冊[M]. 北京:地質(zhì)出版社.2012.138.

[6]王貴玲,劉志明,陳浩,等.地下水資源調(diào)查評價技術(shù)方法匯編[M]. 北京:地質(zhì)出版社.2010.146-154.

Evaluation of Groundwater Potential in Plain Area of Turpan Basin

ZHANG Xiao，DONG Hong-zhi

(No.1 Hydrogeology & Engineering Geology Exploration Team of XinJiang Geology & Mineral Bureau, Urumqi 830091, China)

Groundwater is the main water supply source in Turpan Basin. In recent years, with the increase of groundwater exploitation, a series of ecological and environmental problems have been triggered, which has restricted the economic and social development of the basin and even affected the sustainable development of the basin. Based on the research data and achievements of the groundwater survey of Turpan-Hami basin in Xinjiang Dongjiang coal base, this paper evaluates the groundwater potential of the basin plain area with the administrative area as the unit. The results show that the potential coefficient of groundwater exploitation in the plain area of Turpan Basin is 0.4376, the overall serious over-exploitation and no exploitation potential. But the spatial distribution of uneven, Toksun County, Lake Township, Bostan Township and other local areas there are some mining potential. From the perspective of quality water supply, the basin of plain water, brackish water has been seriously over-exploitation, no development and utilization potential, and salt water, salt water, brine is basically no human exploitation, may be appropriate to expand mining. The research results will contribute to the management, planning and deployment of groundwater resources in the Turpan Basin, and provide guidance for the sustainable development of water resources and the sustainable development of economy and society.

Turpan Basin；groundwater；exploitation potential；sustainable development

2017-02-23

新疆自治區(qū)人民政府與國土資源部合作“三五八”項目(2010005)

張曉(1984-)，女，陜西商南人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)相關(guān)領(lǐng)域的勘查工作。

P641.8

A

1004-1184(2017)02-0018-03