陳志惠

(阜康市水利管理總站上戶溝水管所，新疆 阜康 831500)

新疆阜康地下水資源動態(tài)變化及可開采量分析

陳志惠

(阜康市水利管理總站上戶溝水管所，新疆 阜康 831500)

水資源是人類賴以生存的基本條件之一，但隨著人類對地下礦產(chǎn)資源開采活動的日益增強，地下水資源賦存條件遭到破壞，其可開采量在不斷減少。本文以新疆阜康地區(qū)為實例，通過對觀測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出該地區(qū)地下水埋深動態(tài)變化規(guī)律，并對其影響因子、可開采量進(jìn)行了分析。

新疆阜康；地下水；動態(tài)變化；可開采量

新疆維吾爾自治區(qū)位于我國西北內(nèi)陸，其面積約占我國總面積的1/6。經(jīng)權(quán)威部門統(tǒng)計：在2016年，新疆社會用水總量超過610億m2，水資源開發(fā)利用率已超過72%，嚴(yán)重超過了國際指定的關(guān)于干旱及半干旱區(qū)水資源利用率不宜超過60%的警戒線。作為西部大開發(fā)的重要對象，新疆地區(qū)緊缺的水資源已成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的重要因素。

1 項目區(qū)域概況

阜康市位于新疆維吾爾自治區(qū)中北部昌吉回族自治州境內(nèi)，總面積1.17萬km2，人口22萬。阜康市地勢自東南向西北緩慢傾斜，南部為山地，中部為平原，北部為沙漠，屬溫帶大陸性干旱氣候，年降雨量205mm[1]。經(jīng)地質(zhì)勘查：阜康市境內(nèi)石油儲量高達(dá)15億t，煤炭84億t，石灰石9000萬t，天然氣1500億m3，資源開采前景良好。但隨著地下礦產(chǎn)資源的不斷開采，必然造成該地區(qū)地下水系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞[2]。

2 阜康地區(qū)地下水埋深動態(tài)變化分析

結(jié)合阜康市境內(nèi)的27處觀測井?dāng)?shù)據(jù)(阜康市地下水觀測分布見圖1)，利用克里格制圖法畫出不同區(qū)域地下水埋深變化情況(2008—2014年資料)。根據(jù)已探明的富水區(qū)域和人口聚集區(qū)，將阜康市分為山前傾斜平原、沖洪扇緣溢出帶、沖洪積細(xì)土平原三部分(不考慮北部廣大沙漠區(qū))。

圖1 阜康市地下水觀測井分布

2.1 山前傾斜平原區(qū)地下水埋深變化

山前傾斜平原區(qū)包括頭工村、五工梁村、雙河村沿線以南的廣闊平原。該區(qū)域地下水補給以潛流、地表水入滲為主。該區(qū)有7處觀測井，在此取這7處觀測井?dāng)?shù)據(jù)的平均值做統(tǒng)計。山前傾斜平原區(qū)地下水埋深變化見圖2。

圖2 山前傾斜平原區(qū)地下水埋深變化

經(jīng)地質(zhì)勘測統(tǒng)計可知，該區(qū)域地下水埋深較大，平均在30m以上。從圖2可知，隨著時間的推移，地下水埋深逐漸增大，平均下降速率達(dá)到1.14m/a，但下降速率呈平緩趨勢[3]。

2.2 沖洪扇緣溢出帶地下水埋深變化

沖洪扇緣溢出帶包括稻香村、大莊子村、大泉、東泉連線及以南范圍，南北寬4.50km，東西向呈條帶狀展開，該區(qū)域有11處觀測井，在此取這11處觀測井?dāng)?shù)據(jù)的平均值做統(tǒng)計。沖洪扇緣溢出帶地下水埋深變化見圖3。

圖3 沖洪扇緣溢出帶地下水埋深變化

該區(qū)域地下水埋深相對于山前傾斜平原區(qū)較小，平均15m左右?？傮w來看該區(qū)域地下水埋深變化較小，平均下降速率為0.71m/a。

2.3 沖洪積細(xì)土平原區(qū)地下水埋深變化

沖洪積細(xì)土平原區(qū)包括溢出帶以北、沙漠區(qū)以南的廣大牧場區(qū)域，該區(qū)域有9處觀測井，在此取這9處觀測井?dāng)?shù)據(jù)的平均值做統(tǒng)計。沖洪積細(xì)土平原區(qū)地下水埋深變化見圖4。

該區(qū)域地下水埋深相對最小，平均不到5m，而且該區(qū)域地下水埋深總體來看呈減小趨勢，平均上漲速率0.21m/a。該區(qū)域觀測井水位變化波動很大，考慮原因是受外界補水影響較大。

圖4 沖洪積細(xì)土平原區(qū)地下水埋深變化

3 阜康地區(qū)地下水變化的影響因素分析

阜康地區(qū)具有干旱區(qū)綠洲型特征，而本地區(qū)地下水埋深變化影響因素較多，主要包括氣象、地質(zhì)、水文、人類活動等，下面針對主要作用因素進(jìn)行詳細(xì)分析。

3.1 降水影響

阜康市由南向北降水量逐步減少，其中南部山區(qū)可達(dá)550～700mm，且存在較多冰川和積雪；而中北部平原區(qū)降水較少，但蒸發(fā)強烈；北部沙漠降水更少。阜康市地下水資源很大一部分來源于南部山區(qū)降水、冰川融水，之后以地上和地下河形式流入中北部平原地帶，最后消失在北部沙漠地區(qū)。因此，南部山區(qū)是重要的地下水補給源頭。2013年阜康地區(qū)地下水埋深空間插值見圖5[4]。

圖5 2013年阜康地區(qū)地下水埋深空間插值

3.2 蒸發(fā)影響

根據(jù)多元線性回歸理論，可用式(1)估算地下水埋深y，從式(1)中可知蒸發(fā)量x5也是重要因素。阜康市屬干旱區(qū)，年蒸發(fā)量超過1500mm，而地下水埋藏越淺，其蒸發(fā)量越大。相對來說沖洪積細(xì)土平原區(qū)的蒸發(fā)量最大，這樣就解釋了為何在每年的5—7月該區(qū)域地下水埋深會陡然增加，在此取10處觀測井?dāng)?shù)據(jù)的平均值做統(tǒng)計，沖洪積細(xì)土平原區(qū)地下水埋深的季節(jié)性變化見圖6。

y=18.314x1+0.608x2+0.001x3-0.004x4+0.002x5

(1)

圖6 沖洪積細(xì)土平原區(qū)地下水埋深的季節(jié)性變化

3.3 人類活動影響

人類活動對阜康地區(qū)這類綠洲型干旱區(qū)影響最為明顯。由于阜康市年降水量遠(yuǎn)小于蒸發(fā)量，因此農(nóng)業(yè)用水主要取自于地下水和地表水。隨著本地經(jīng)濟(jì)開發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大，人口和耕地也在不斷擴(kuò)展，這就對水資源需求逐步增加。通過調(diào)研可知：2015年阜康市地下水用量分配中，僅農(nóng)業(yè)灌溉就占到85%以上，可見在該地區(qū)發(fā)展節(jié)水灌溉刻不容緩[5]。

3.4 地表水補給影響

阜康市境內(nèi)有7條河流發(fā)源于南部山區(qū)，多年來其來水量穩(wěn)中有增，但大量的上游水利工程改變了河流走向和水量，雖然保證了地表灌溉用水，但地下水補給渠道被嚴(yán)重破壞。在人口聚集的平原區(qū)，其地下水主要來源是地表水滲漏補給(徑流、渠道、田間)，但該地區(qū)蒸發(fā)量巨大，由于補給量小于開采量，因此大面積平原區(qū)地下水水位逐年降低。

4 可開采量分析

采用典型流域開采模擬和可開采系數(shù)兩種方法共同估算阜康市地下水的可開采量。綜合兩種方法，估算出阜康市地下水可開采量為1.0×108m3/a。

4.1 典型流域開采模擬法

典型流域開采模擬法主要應(yīng)用地下水?dāng)?shù)值模型，通過對阜康市三工河流域的地下水進(jìn)行評價而得出的辦法，其所用到的公式為式(2)[6]，計算得阜康市地下水可開采量L=8.7×107m3/a。

L=M+min(M1×17%+M2×38%)

(2)

式中M——穩(wěn)定(天然)側(cè)向補給量，取值4.8×107m3/a；

M1——引入流域地表總水量，取值2.27×108m3/a；

M2——流域轉(zhuǎn)化補給量，取值1.07×108m3/a。

4.2 可開采系數(shù)法

阜康市開采條件較好，開采系數(shù)ρ取值0.7，用公式(3)計算，計算得Q可采=1.17×108m3/a。

ρ=Q可采/Q總補

(3)

5 結(jié) 語

阜康地區(qū)特殊的地理位置，造成其屬缺水地區(qū)，地下水資源集中在南部山區(qū)，且中部平原區(qū)的人口聚集區(qū)用水量逐步擴(kuò)大，導(dǎo)致用水矛盾逐步顯現(xiàn)。本文通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計對阜康市平原區(qū)地下水資源動態(tài)變化進(jìn)行了分析，大部分地區(qū)地下水位在逐步下降，并通過理論公式估算出了可開采量。綜合來看，過多的人為改造和活動打破了該地區(qū)地下水資源平衡系統(tǒng)，發(fā)展節(jié)水灌溉、合理建設(shè)水利設(shè)施和開采地下水資源已成為當(dāng)?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展的重要途徑。

[1] 吳紅燕.新疆天山北坡平原區(qū)地下水開采量確定方法淺析[J].干旱區(qū)地理，2013(9)：25-28.

[2] 馬堯.新疆某水源地地下水資源評價及開發(fā)潛力分析[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[3] 王水獻(xiàn)，王云智，董新光，等.新疆平原區(qū)地下水資源評價模型與可開采量分析[J].工程勘察，2010(1)：35-39.

[4] 孫寶林，魏琳，楊瑾，等.新疆地下水資源量及開采潛力分析[J].地下水，2015(7)：63-66.

[5] 朱宏，周宏飛，陳小兵，等.新疆喀什地區(qū)的地下水資源特征分析[J].干旱區(qū)研究，2015(2)：19-23.

[6] 李玉義，逄煥成，陳阜，等.新疆瑪納斯河流域灌溉水資源保證程度及提升策略[J].自然資源學(xué)報，2010(1)：32-42.

Analysis of Xinjiang Fukang groundwater resources dynamic change and allowable withdrawl

CHEN Zhihui

(Fukang City Water Management Station Shanghugou Water Management Office, Fukang 831500, China)

Water is one of the basic conditions for human survival, but as human’s exploitation activites of underground mineral resources are increasing day by day, groundwater resources’s occurrence condition has been damaged, and the allowable withdrawal is shrinking continuously.Taking Fukang region in Xinjiang as an example and through the analysis of observation well data, the dynamic change law of groundwater buried depth in the region has been concluded, and the influence factors and allowable withdrawal have been analyzed.

Xinjiang Fukang; groundwater;dynamic change;allowable withdrawal

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.05.004

TV213.4

A

2096-0131(2017)04- 0017- 03