孫 靜，雷曉云

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊 830001)

1 水源地概況

1.1 基本情況

青格達湖水源地地處準噶爾盆地東南的天山北坡，烏魯木齊河、三屯河和頭屯河沖積平原下游的潛水溢出帶，五家渠市猛進水庫南緣。青格達湖水源地1963年開始建設(shè)，1979年建成一定規(guī)模并運行。經(jīng)過歷次更新改造，現(xiàn)有機井72眼，井深80～330 m，單井額定流量125～330 m3/h。其中，農(nóng)用機井60眼，主要在場界溝和老干渠兩條機井匯流渠沿線分布，猛進水庫多年平均抽水量3 200×104m3左右。從2000年開始，又作為五家渠市生活供水水源，之前僅用于農(nóng)業(yè)灌溉和土壤鹽堿化改良，現(xiàn)有8眼生活供水井，年設(shè)計供水能力990×104m3。青湖開發(fā)區(qū)生產(chǎn)生活井4眼，年設(shè)計供水能力550×104m3。水源地自建設(shè)以來，為猛進水庫的儲水、下游灌區(qū)的農(nóng)業(yè)用水以及五家渠市和青湖經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的生活用水發(fā)揮了巨大的作用。

1.2 地下水補徑排條件

青格達湖水源地300 m深度內(nèi)地下水的賦存以第四系孔隙水為特點，淺部為潛水含水層，中深部為承壓含水層。補給來源為上游地下水的側(cè)向流入，猛進水庫、各條引水渠系的滲漏補給，以及機井自流水、上游稻田地排水和農(nóng)田灌溉水的入滲補給。潛水和承壓水的徑流均較通暢，且越靠近渠系，徑流條件越優(yōu)。 排泄以人工開采為主，側(cè)向流出次之，還有蒸發(fā)蒸騰及冬季承壓自留井排泄的水量。

2 區(qū)域水資源利用情況

2.1 地表水

青格達湖水源地近10年平均過境地表水量為5 338×104m3/a。其中，烏魯木齊河水通過水源地西側(cè)的和平渠穿境而過，近10年平均引水量1 105×104m3。頭屯河水自水源地西北部穿越水源地入猛進水庫，水源主要是頭屯河水庫的排洪水、沖砂水及沿線的工業(yè)廢水，近10年平均引水量2 851×104m3。西延干渠水量自場界溝分水閘進入猛進水庫，主要作為抗旱補充水源，近10年平均引水809×104m3。老龍河水源主要是上游水磨河的冬閑水以及沿程的工業(yè)和生活廢水，2006年秋季，猛進水庫開展水環(huán)境治理，不再引老龍河水，只有當下游渠道超負荷運行時才短時引分洪水，近10年平均引水量616×104m3。

2.2 地下水

青格達湖水源地老干渠和場界溝兩條機井匯流渠近10年平均引水量分別為1 301×104和1 928×104m3。

3 地下水可開采量計算分析

3.1 水均衡法

3.1.1 水均衡計算

根據(jù)水源地機井多孔、單孔抽水試驗得到的孔深、井徑、含水層厚度、濾水管長度、動靜水位埋深、降深等數(shù)據(jù)，運用Aquifer Test軟件計算承壓含水層滲透系數(shù)K，計算結(jié)果見表1。潛水變幅度給水度、水庫入滲補給系數(shù)、渠系和河道水滲漏補給系數(shù)以及潛水蒸發(fā)系數(shù)等參數(shù)直接選取經(jīng)驗值、推薦值或參照相關(guān)規(guī)范進行取值。

表1 青格達湖水源地含水層滲透系數(shù)計算結(jié)果 /m·d-1

采用青格達湖水源地2007～2016年近10年資料系列的均值，同時考慮地下水補給、排泄條件及地表水與地下水之間轉(zhuǎn)化關(guān)系的變化，結(jié)合選取的各參數(shù)取值，對青格達湖水源地地下水的補給量、排泄量進行均衡計算，結(jié)果見表2～表3。

表2 地下水補給量計算匯總表 /104 m3

表3 地下水排泄量計算匯總表 /104 m3·a-1

由以上結(jié)果可得：均衡差=補給量-排泄量=101×104m3/a。

3.1.2 水均衡分析

區(qū)域水均衡分析時,多年平均地下水補給量、排泄量和儲變量應(yīng)滿足：

Q總補-Q總排±ΔW=X

(1)

式中：X為絕對均衡差，104m3/a；δ為相對均衡差。

經(jīng)計算，承壓含水層多年儲變量△W為0.72×104m3/a。

則有：X=(101+0.72)×104m3/a≈102×104m3/a，δ=(102/7065)×104=1.4%，即|δ|≤10%。

計算結(jié)果說明地下水均衡計算精度滿足規(guī)范和細則要求。

3.1.3 地下水可開采量

從均衡計算可以看出，青格達湖水源地區(qū)域地下水補給量大于排泄量，說明地下水開采量合理，還有富余的水量。水源地地下水在開采的同時，每年都有部分潛水蒸發(fā)，由于潛水埋深較淺，致使水源地及周邊鹽漬化程度加劇，南側(cè)部分居民家中菜窖積水嚴重，經(jīng)過冬季的恢復(fù)，每年2月初就有部分潛水溢出，應(yīng)考慮將潛水蒸發(fā)量拿回。因此，水源地可開采量應(yīng)為實際開采量+潛水蒸發(fā)量+均衡差=(4 785+285+101)×104m3/a=5 171×104m3/a。

3.2 動態(tài)分析法

根據(jù)青格達湖水源地1963～2016年的開采量資料和1977～2016年的長觀資料，對歷年開采量與年末水位埋深進行對比分析，總結(jié)不同時段年末水位埋深隨開采量及各種影響因素的變化規(guī)律，確定科學(xué)合理的可開采量。見圖1。

圖1 歷年開采量與水位變化過程圖

根據(jù)水位埋深變化趨勢，將圖1分為以下3個時段進行分析：第一時段1977～1986年，隨著開采量的增大，水位埋深呈明顯的下降狀態(tài)，最低值為24.13 m，對應(yīng)的開采量為最大開采量8 050×104m3/a。第二時段1987～2000年，隨著開采量的減少，水位埋深也逐漸得到回升，2000年開采量降低至1 386×104m3/a時，水位埋深也回升到1.01 m。第三時段2001～2016年，開采量在1 000×104～6 000×104m3/a之間，平均為4 008×104m3/a，水位埋深在0.3～6.5 m之間，平均為2.5 m。41年全時段水源地平均開采量為4 140×104m3/a，水位埋深10 m。根據(jù)以上3個時段年開采量與水位埋深的關(guān)系分析，為了使地下水水位埋深維持在科學(xué)合理的范圍內(nèi)，建議水源地年開采量保持在近16年的均值4 008×104m3/a以上。

對以上3個時段的年開采量和水位埋深進行回歸分析，得到第三時段的水位埋深隨年開采量的變化關(guān)系最密切，相關(guān)性良好，見圖2。

圖2 青格達湖水源地第三時段年開采量與水位埋深回歸分析圖

利用第三時段年開采量與水位埋深回歸方程，可反算出水源地水位埋深在5 m范圍內(nèi)的開采量為5 437×104m3/a,10 m范圍內(nèi)的開采量為7 778×104m3/a。根據(jù)前面的分析，水源地匯流渠有544×104m3/a的水量滲漏回歸,5 m范圍內(nèi)的實際開采量為4 893×104m3/a。

4 結(jié)論與對策

4.1 結(jié) 論

1) 對青格達湖水源地進行水均衡計算分析，得到絕對均衡差與相對均衡差精度均滿足規(guī)范和細則要求，地下水可開采量為5 171×104m3/a。

2) 動態(tài)分析法計算得地下水可開采量為5 437×104m3/a。

3) 以上兩種方法得到的地下水可開采量基本一致。但地下水均衡是地下水動態(tài)的內(nèi)在原因，地下水動態(tài)是地下水均衡的外在表現(xiàn)，不管哪種評價方法得出的地下水可開采量，必須要經(jīng)受也能經(jīng)受區(qū)域水均衡這個大準則的檢驗與約束，所以青格達湖水源地地下水可開采量推薦使用水均衡分析結(jié)果5 171×104m3/a。

4.2 青格達湖水源地地下水資源保護管理對策

1) 地下水資源保護。根據(jù)青格達湖水源地地下水開采情況與水質(zhì)現(xiàn)狀，第六師政府應(yīng)從水質(zhì)和水量兩個方面對地下水資源進行保護。首先應(yīng)加強水質(zhì)保護，防止水土污染，定時定點處理各種垃圾,嚴格控制化肥、農(nóng)藥的用量,工業(yè)、企事業(yè)及污水處理單位更應(yīng)該自覺遵守排污標準，自覺保護生活環(huán)境。其次，地下水的開采應(yīng)在保證生態(tài)環(huán)境不受破壞的前提下，在允許范圍內(nèi)計劃開采。同時，第六師政府應(yīng)大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，加大各級渠道的防滲襯砌及水利工程的維修養(yǎng)護，盡可能提高水的利用率，以最少的用水量滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需要。

2) 在地下水資源管理方面，第六師水行政主管部門應(yīng)建立健全地下水資源管理機構(gòu)、建立完善水資源管理檔案體系和水資源監(jiān)控系統(tǒng)、加強地下水動態(tài)監(jiān)測，以青格達湖水源地地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃為基礎(chǔ)，建立地下水資源開發(fā)利用的申報審批制度，并對開發(fā)利用的單位和個人照章收取水資源費。