古力皮亞·沙塔爾

(新疆喀什水文勘測局，新疆 喀什 844000)

葉爾羌河流域地下水生態(tài)水位確定分析

古力皮亞·沙塔爾

(新疆喀什水文勘測局，新疆 喀什 844000)

文章對新疆葉爾羌河某流域不同生態(tài)保證率下的地下水生態(tài)水位進(jìn)行了確定，并針對不同保證率進(jìn)行了區(qū)域地下水開采調(diào)控措施的研究。研究結(jié)果表明：研究區(qū)域各生態(tài)保證率(40%、60%、80%、90%)下適宜生態(tài)地下水埋深在3.12-6.95m之間；在豐水期應(yīng)盡量控制地下水開采量，枯水期在減少地下水開采量的同時，需進(jìn)行地下水生態(tài)回灌以保證區(qū)域地下水位處于適宜的生態(tài)水位。研究成果對于區(qū)域地下水生態(tài)保護(hù)提供方法參考。

地下水生態(tài)水位；不同生態(tài)保證率；適宜生態(tài)地下水埋深；新疆葉爾羌流域

0 前 言

當(dāng)前，流域生態(tài)保護(hù)是研究的熱點(diǎn)，對于流域地表水生態(tài)保護(hù)的研究較多，但是對于區(qū)域地下水生態(tài)保護(hù)的研究相對較少，而對于干旱干干旱區(qū)域，區(qū)域地下水生態(tài)保護(hù)尤為重要，近些年，對于區(qū)域地下水生態(tài)保護(hù)的逐步得到國內(nèi)許多學(xué)者的關(guān)注，并取得一定的研究成果[1-7]，但是在新疆葉爾羌流域地下生態(tài)水位研究還較少，新疆葉爾羌河流域位于新疆西南部，地處干旱半干旱區(qū)域，地下水資源為其區(qū)域水資源重要的組成，近些年來，隨著區(qū)域水資源供需日益緊張，地下水開采量也呈現(xiàn)逐年上升的趨勢[8-9]。隨著區(qū)域生態(tài)治理措施的開展，對于新疆葉爾羌流域的地下水生態(tài)保護(hù)的研究也迫在眉睫，為此文章以新疆葉爾羌某流域為研究區(qū)域，對區(qū)域地下水的生態(tài)水位進(jìn)行計算，從而確定區(qū)域適宜的地下水生態(tài)水位區(qū)間，并結(jié)合該適宜地下水生態(tài)水位區(qū)域，提出區(qū)域豐水期和枯水期相應(yīng)的地下水生態(tài)保護(hù)措施。

1 地下水生態(tài)水位確定方法

文章引入孫才志[10]提出的地下水生態(tài)水位的確定方法對區(qū)域地下水生態(tài)水位進(jìn)行確定，其計算方程為：

Ge=max{G1,Zr}

(1)

式中：Ge為計算區(qū)域河道外生態(tài)水位，m；G1為地下水補(bǔ)給最低水位，m；Zr為區(qū)域河底最低點(diǎn)的高程，m。在方程(1)中Ge

在具體計算時，需要確定區(qū)域不同保證率下的地下水生態(tài)需水量，方法首先將區(qū)域逐月地下生態(tài)水量作為模型計算樣本，各月地下水生態(tài)水量樣本系列方程為：

X=(x1,x2,…,xn)

(2)

式中：X為地下水生態(tài)蓄水量樣本數(shù)據(jù)系列；xi為各月份地下水生態(tài)需水量，m3；n=12表示為月份。求解變量解析域方程為：

U=(u1,u2,…,un)

(3)

式中：U為解析域集合；ui為各個月份的地下水生態(tài)水量解析解。該方法采用正態(tài)擴(kuò)散分布函數(shù)對方程進(jìn)行求解，分布函數(shù)的計算方程為：

(4)

式中：h為擴(kuò)散系數(shù)。方法對分布函數(shù)的集合域進(jìn)行構(gòu)建，構(gòu)建方程為：

(5)

式中：C分布函數(shù)的集合域。不同子集對應(yīng)的隸屬度函數(shù)為：

(6)

對隸屬度函數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后，其計算方程為：

(7)

令：

(8)

聯(lián)合上述兩式，則不同保證率下的地下水生態(tài)需水量計算方程為：

(9)

對各月份生態(tài)需水進(jìn)行累計求解可以得到區(qū)域不同保證率下的地下水生態(tài)需水量。

(10)

2 實例應(yīng)用

2.1 區(qū)域地下水概況

文章以新疆葉爾羌某流域為研究區(qū)域，該區(qū)域位于新疆干旱半干旱區(qū)域，區(qū)域內(nèi)有2個地下水位觀測數(shù)據(jù)，區(qū)域多年地下水資源量為8.5億m3，多年地下水埋深為5.3m，區(qū)域內(nèi)主要的地下水臨界深度見表1。

表1 區(qū)域地下水臨界深度值

2.2 不同保證率下的地下水適宜生態(tài)需水量計算

結(jié)合地下水生態(tài)水位確定方法，對區(qū)域內(nèi)不同生態(tài)保證率下的地下水適宜生態(tài)需水量和不同季節(jié)的適宜生態(tài)需水量進(jìn)行了分析計算，計算結(jié)果見表2和表3。

從表2中可以看出，兩個地下水監(jiān)測區(qū)域的適宜生態(tài)需水量在0.11-1.63億m3之間，區(qū)域地下水適宜生態(tài)水位月變化過程較為顯著，在豐水期(5-9月份)，各區(qū)域地下水適宜生態(tài)需水量較高，而在枯水期(10-11月份、1-4月份)其地下水適宜生態(tài)需水量較低，這主要和不同時期的降水量和地下水開采量有關(guān)，在豐水期降水量較為集中，但地下水開采量相對枯水期較大，因此在豐水期區(qū)域地下水適宜生態(tài)需水量較大。而在枯水期，降水量偏少，使得區(qū)域地下水適宜生態(tài)需水量較低。從表3中也可以看出，在各季節(jié)中，夏季和秋季適宜生態(tài)需水量最大，冬季區(qū)域地下水適宜生態(tài)需水量最低。區(qū)域地下水適宜生態(tài)需水量呈現(xiàn)較為明顯的季節(jié)性變化。

表2 不同區(qū)域各生態(tài)保證率下逐月地下水生態(tài)需水計算結(jié)果

表3 區(qū)域各生態(tài)保證率下各個季節(jié)地下水生態(tài)需水計算結(jié)果

2.3 不同保證率下的地下水生態(tài)水位確定

在區(qū)域不用生態(tài)保證率下的適宜生態(tài)需水量確定的基礎(chǔ)上，對新疆葉爾羌河流域不同生態(tài)保證率下的地下水生態(tài)水位進(jìn)行了計算，計算結(jié)果見表4和表5。

表4 不同區(qū)域各生態(tài)保證率下逐月地下水生態(tài)水位計算結(jié)果

表5 區(qū)域各生態(tài)保證率下各個季節(jié)地下水生態(tài)水位計算結(jié)果

從表4中可以看出，研究區(qū)域地下適宜生態(tài)水位和區(qū)域適宜生態(tài)需水量變化一致，在豐水期適宜生態(tài)水位較高，而在枯水期適宜生態(tài)水位較低，總體而言，區(qū)域地下水適宜生態(tài)水位在3.12-6.95m之間。從表5中可以看出，在不同生態(tài)保證率，區(qū)域適宜地下水生態(tài)水位也同樣呈現(xiàn)較為明顯的季節(jié)變化性。在春季和夏季，區(qū)域的地下水適宜生態(tài)水位較高，而進(jìn)入冬季后，區(qū)域地下水適宜生態(tài)水位達(dá)到最低。

2.4 不同生態(tài)保證率下的調(diào)控措施分析

在區(qū)域不同生態(tài)保證率下的適宜地下水生態(tài)需水量和生態(tài)水位確定基礎(chǔ)上，文章對不同時期不同生態(tài)保證率下的區(qū)域地下水開采調(diào)控措施進(jìn)行了分析，主要的調(diào)控措施為：

1)在豐水期，由于降水量較為集中，區(qū)域地下適宜生態(tài)需水量和適應(yīng)生態(tài)水位都較高，可以適當(dāng)調(diào)整區(qū)域地下水開采量，加強(qiáng)豐水期區(qū)域地下水的生態(tài)保護(hù)。

2)在春節(jié)和秋季，由于區(qū)域降水量偏少，可選擇60%-70%的保證率下的適宜生態(tài)水位作為區(qū)域地下水開采的控制紅線，加強(qiáng)對區(qū)域地下水開采量的有效控制。

3)在冬季，應(yīng)適當(dāng)選擇50%保證率下的適宜生態(tài)水位作為區(qū)域地下水開采的控制紅線，并結(jié)合地下水生態(tài)回灌的措施對區(qū)域地下水生態(tài)進(jìn)行有效保護(hù)。

3 結(jié) 語

文章結(jié)合地下水適宜生態(tài)水位的確定方法對新疆葉爾羌流域的適宜生態(tài)需水量和適宜生態(tài)水位進(jìn)行了確定和分析，研究取得以下結(jié)論：

1)區(qū)域地下水適宜生態(tài)需水量和適宜生態(tài)水位存在明顯的季節(jié)變化性，總體而言，新疆葉爾羌流域適宜生態(tài)地下水埋深在3.12-6.95m之間；

2)在豐水期應(yīng)盡量以60%-70%保證率下的適宜生態(tài)水位作為區(qū)域地下水開采的控制紅線，而在枯水期應(yīng)盡量以50%保證率下的適宜生態(tài)水位作為區(qū)域地下水開采的控制紅線。

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DeterminationandAnalysisforGroundwaterEcologicalWaterLevelofYarkantRiverWatershed

Gulipiya Shataer

(Xinjiang Kashi Hydrological Investigation Bureau, Kashi 844000, China)

This paper determined the ecological groundwater levels in various ecological guarantee rates of Yarkant river basin in Xinjiang and studied the control measures of regional groundwater exploration in different guarantee rates. The results show that the ecological groundwater depth buried is suitable for 3.12 meters to 6.95 meters in various ecological guarantee rates of 40%, 60%, 80% and 90% in the study area; the groundwater exploration quantity should be controlled during rainy season, groundwater ecological recharge needs to be conducted so as to guarantee regional groundwater can be in a appropriate ecological water level while the groundwater exploitation quantity is reduced during drought period. The research results will provide an approach and references for the ecological protection on regional groundwater.

ecological water level of groundwater; various ecological guarantee rate; suitable depth of ecological groundwater; Xinjiang Yergqiang river basin

P641.8

B

1007-7596(2017)09-0021-04

2017-09-12

古力皮亞·沙塔爾(1974-)，女，新疆阿圖什人，工程師，研究方向為水文水資源分析與計算。