鄭 勇

(江西省水利科學(xué)研究院，江西 南昌 330029；克孜勒蘇柯爾克孜自治州水利局，新疆 克州 845350)

地下水超采將導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，各級(jí)黨委、政府和部門高度關(guān)注，出臺(tái)了一系列法規(guī)和文件?！吨泄仓醒雵?guó)務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》和《國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》明確要求嚴(yán)格地下水管理保護(hù)。水利部2015年2月下發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)地下水資源管理和保護(hù)的函》，要求存在地下水超采區(qū)的各省級(jí)人民政府將地下水管理和保護(hù)納入重要工作議程，盡快組織制定地下水超采區(qū)治理方案，明確治理目標(biāo)、任務(wù)措施、時(shí)限要求和責(zé)任分工，并報(bào)送水利部備案。2015年4月2日，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(“水十條”)，明確提出“著力節(jié)約保護(hù)水資源，嚴(yán)控地下水超采”。2015年5月6日，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》，提出“保護(hù)和修復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)施地下水保護(hù)和超采漏斗區(qū)綜合治理，逐步實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡”。

《新疆維吾爾自治區(qū)地下水資源管理?xiàng)l例》第二十四條要求自治區(qū)水行政主管部門按照國(guó)家和自治區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，組織劃定地下水宜采區(qū)、限采區(qū)、超采區(qū)和禁采區(qū)，經(jīng)本級(jí)人民政府批準(zhǔn)后向社會(huì)公布。2018年8月24日，《新疆地下水超采區(qū)劃定報(bào)告》通知要求各州、市、縣(市)人民政府，結(jié)合實(shí)際情況，堅(jiān)決按照有關(guān)規(guī)定認(rèn)真執(zhí)行。

為嚴(yán)格落實(shí)中央、自治區(qū)關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護(hù)重大決策部署，貫徹落實(shí)“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”新時(shí)期治水方針，進(jìn)一步加強(qiáng)克孜勒蘇柯爾克孜自治州(簡(jiǎn)稱“克州”)地下水資源管理，有效保護(hù)地下水資源，對(duì)克州地下水超采情況進(jìn)行了研究評(píng)價(jià)。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理

克州地處我國(guó)最西端，新疆西南部，地跨天山山脈西南部、帕米爾高原東部、昆侖山北坡和塔里木盆地西北緣。北部和西部分別與吉爾吉斯斯坦和塔吉克斯坦兩國(guó)接壤，東部與阿克蘇地區(qū)相連，南部與喀什地區(qū)毗鄰。東西長(zhǎng)約500km、南北寬約140km，面積7.25×104km2，占全新疆面積的4.3%，占全國(guó)面積的0.75%。轄阿圖什市和阿克陶、烏恰、阿合奇3縣。下轄3個(gè)街道辦事處、39個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(場(chǎng))。

1.2 水文地質(zhì)

基巖裂隙水分布于西部、南部山區(qū)，山區(qū)基巖受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，在降水有利條件下，沿裂隙形成地下徑流，并在深切的溝谷兩旁，以泉水溢出，匯集成溪，其中大部分流到河流中。富水性受水文、構(gòu)造等因素控制，差別很大。

基巖山區(qū)降水入滲直接補(bǔ)給地下水，地下水順著坡向，沿裂隙向下運(yùn)動(dòng)?；鶐r山區(qū)地下水的排泄方式主要以泉的形式溢出地表，最后匯集于溝谷潛流之中，成為河谷潛水的補(bǔ)給源。

圖1 2000—2017年各縣市地下水開采量變化柱狀圖

山區(qū)河(溝)谷第四系孔隙潛水，其補(bǔ)給來源為地表水滲入、基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給，河(溝)谷潛水向下游運(yùn)移，在極窄或拐彎處，又溢出成泉補(bǔ)給河水，地表水和地下水幾經(jīng)轉(zhuǎn)化，最后以地表徑流和地下徑流兩種形式進(jìn)入盆(谷)地。

1.3 地下水資源

1.3.1地下水資源量與可開采量

地下水資源量與可開采量是超采區(qū)劃定的基礎(chǔ)，根據(jù)《克州水資源利用規(guī)劃報(bào)告》，克州平原區(qū)地下水資源量69106×104m3，地下水可開采量28157×104m3，各縣市地下水資源量、可開采量見表1。

表1 克州平原區(qū)地下水資源量、可開采量 單位：104m3

1.3.2地下水資源開發(fā)利用狀況

(1)機(jī)井分布情況

克州轄區(qū)內(nèi)共有機(jī)電井1200眼，其中：生活用水井117眼，工業(yè)取水井24眼，農(nóng)業(yè)996眼，生態(tài)綠化25眼，其他取水井38眼。

(2)地下水開采量及近年變化情況

克州2000—2017年地下水開采量總體呈上升趨勢(shì)，阿圖什市平均4796.26×104m3，阿克陶縣平均918.64×104m3，阿合奇縣平均71×104m3，烏恰縣平均87×104m3，全州平均值5875.67×104m3，2014年開采量最大，為10724.79×104m3?？酥莸叵滤_采主要在阿圖什市，占全州開采量的81.63%；其次為阿克陶縣，占15.63%；阿合奇縣和烏恰縣開采量極少，合計(jì)占2.74%。各縣市開采量變化趨勢(shì)如圖1所示。

2 地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)

在一定時(shí)期或區(qū)域內(nèi)，地下水實(shí)際開采量超過可開采量，或由于地下水開采引起地下水水位呈持續(xù)下降態(tài)勢(shì)或產(chǎn)生生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題的區(qū)域，就是超采區(qū)。采用水位動(dòng)態(tài)法、開采系數(shù)法和引發(fā)問題法進(jìn)行超采情況分析。

2.1 水位動(dòng)態(tài)法

水位動(dòng)態(tài)法是依據(jù)地下水位監(jiān)測(cè)資料，繪制評(píng)價(jià)期內(nèi)年均地下水水位下降速率分區(qū)圖，根據(jù)地下水水位年均下降速率的大小，將同一類型相連的超采區(qū)合并處理，圈出不同類型地下水超采區(qū)邊界(包括一般超采區(qū)和嚴(yán)重超采區(qū))。

2.1.1計(jì)算公式及劃分標(biāo)準(zhǔn)

克州地下水監(jiān)測(cè)井主要分布在阿圖什市和阿克陶縣，基本控制了克州的地下水開發(fā)利用區(qū)，且監(jiān)測(cè)時(shí)間系列較長(zhǎng)，基本滿足超采區(qū)劃分的要求。

地下水位(埋深)年均變化速率按下式計(jì)算。

(1)

式中，V—年均地下水位(埋深)變化速率，m/a；H1—2010年地下水位(埋深)，m；H2—2017年地下水位(埋深)，m；Δt—時(shí)間段，a：8年。

克州平原區(qū)主要開采淺層地下水，地下水類型為第四系孔隙水。評(píng)價(jià)期內(nèi)水位年均下降速率劃定超采區(qū)：大于1.0m/a為嚴(yán)重超采區(qū)，1.0～0.1m/a為一般超采區(qū)，小于0.1m/a為未超采區(qū)。

2.1.2工作分區(qū)

依據(jù)水文地質(zhì)單元及監(jiān)測(cè)井分布，在評(píng)價(jià)范圍內(nèi)共分為6個(gè)區(qū)，其中阿圖什市分4個(gè)工作區(qū)為：阿圖什谷地、上阿圖什谷地、阿湖谷地、哈拉峻盆地；阿克陶縣平原區(qū)分2個(gè)工作區(qū)。每個(gè)分區(qū)均有地下水位監(jiān)測(cè)井。烏恰縣和阿合奇縣地下水開采量較小，無監(jiān)測(cè)井，不進(jìn)行水位動(dòng)態(tài)法評(píng)價(jià)。

2.1.3監(jiān)測(cè)井及水位動(dòng)態(tài)

克州境內(nèi)有17眼自動(dòng)采集、傳送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的地下水監(jiān)測(cè)井。其中，阿圖什市10眼，阿克陶縣7眼。阿圖什市3眼、阿克陶縣3眼井建于2008年年底，其余11眼監(jiān)測(cè)井在2009年年底建成，主要監(jiān)測(cè)地下水埋深及水溫。

根據(jù)地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制水位埋深變化曲線圖，分析克州各工作分區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化特征，判斷地下水位是否持續(xù)下降。阿圖什市、阿克陶縣平原區(qū)地下水下降速率分區(qū)如圖2—3所示。

2.1.4劃分結(jié)果

根據(jù)地下水位監(jiān)測(cè)井多年動(dòng)態(tài)變化分析，克州阿圖市區(qū)和阿克陶縣城17眼監(jiān)測(cè)井中，僅有3眼地下水位呈下降狀態(tài)，14眼為穩(wěn)定區(qū)或上升趨勢(shì)。根據(jù)下降速率統(tǒng)計(jì)，穩(wěn)定區(qū)面積1047.41km2，占88.23%；下降區(qū)面積80.28km2，僅占6.76%；上升區(qū)面積59.46km2，占5.01%。

具體分析地下水位下降的這3眼監(jiān)測(cè)井，阿圖什市一眼監(jiān)測(cè)井，2010—2013年水位上升，2014—2016年水位下降，但2017年又上升，沒有持續(xù)下降，故不能判定為超采；阿圖什市另一眼監(jiān)測(cè)井，地下水埋深較淺，僅0.16～2.51m，地下水位變化也是有升有降，不是持續(xù)下降，不能判定為超采；阿克陶縣一眼監(jiān)測(cè)井，2010—2011年水位上升，2012—2017年水位下降，也不是持續(xù)下降，也不能判定為超采。故從地下位下降速率來分析，克州平原區(qū)不超采。

圖2 阿圖什市平原區(qū)地下水下降速率分區(qū)圖

圖3 阿克陶縣平原區(qū)地下水下降速率分區(qū)圖

表2 克州地下水開采系數(shù)法計(jì)算結(jié)果表 單位：104m3

2.2 開采系數(shù)法

開采系數(shù)法是以地下水開采系數(shù)為評(píng)判指標(biāo)進(jìn)行超采區(qū)劃定的方法。

2.2.1計(jì)算公式及劃分標(biāo)準(zhǔn)

開采系數(shù)計(jì)算。

(2)

式中，K—年均地下水開采系數(shù)；Q實(shí)采—評(píng)價(jià)期(2008—2017年)內(nèi)年均地下水開采量，104m3，采用本次收到地下水開采量數(shù)據(jù)。并根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地下水礦化度小于2g/L分布面積所占比例，計(jì)算了礦化度小于2g/L的地下水開采量，對(duì)于礦化度大于2g/L的地下水開采量按照非常規(guī)水源利用，不計(jì)入開采系數(shù)評(píng)價(jià)中；Q可采—多年平均地下水可開采量，104m3，采用復(fù)核后的地下水可開采量，也即礦化度小于2g/L的地下水資源量。

開采系數(shù)K>1.3為嚴(yán)重超采；1.0

2.2.2計(jì)算單元

阿圖什市和阿克陶縣地下水開采量的統(tǒng)計(jì)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元，地下水可開采量已分解到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，故以鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)為單元計(jì)算開采系數(shù)。烏恰縣和阿合奇縣開采量很少，以縣級(jí)行政區(qū)為單元計(jì)算開采系數(shù)。

2.2.3劃分結(jié)果

經(jīng)計(jì)算，從全州來計(jì)算，地下水開采系數(shù)為0.24，不超采；從各縣市來看，阿圖什市開采系數(shù)0.34，阿克陶縣0.18，阿合奇縣0.04，烏恰縣0.03，均不超采。從各鄉(xiāng)鎮(zhèn)來看，開采系數(shù)全部小于1.0，也不超采?？酥莸叵滤_采系數(shù)法計(jì)算結(jié)果見表2。

2.3 引發(fā)問題法

引發(fā)問題法以地下水開采引發(fā)的生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題作為評(píng)判指標(biāo)進(jìn)行超采區(qū)劃定的方法。

2.3.1引發(fā)問題分析

地下水超采可能引發(fā)的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題包括地面沉降、地面塌陷、地裂縫、泉流量衰減、土地沙化、海(咸)水入侵、地下水水質(zhì)惡化等現(xiàn)象。

(1)地面沉降、地面塌陷和地裂縫

地面沉降、地面塌陷、地裂縫等現(xiàn)象，在新疆沒有開展相關(guān)監(jiān)測(cè)工作，也未見群眾反映或報(bào)導(dǎo)。克州大部分開采區(qū)處于山間谷地或沖洪積平原區(qū)，含水層巖性為砂礫石、中粗砂，上覆地層自重壓力主要由巖土顆粒形成的骨架和孔隙水壓力共同承擔(dān)。開采地下水會(huì)引起孔隙水壓力降低，含水層巖土顆粒承擔(dān)的上覆壓力增加，但粗顆粒地層壓縮變形很小，一般不會(huì)產(chǎn)生地面沉降、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。

(2)泉水流量變化

2000年阿圖什谷地泉及泉溝排泄量(含自流井量)為3300×104m3/a，阿圖什市2015年泉水溢出量3723×104m3，近15年來，阿圖什市的泉水流量并沒有減少。阿克陶縣2015年泉水溢出量9559×104m3，近10多年來，阿克陶縣的泉水溢出量并未減少。據(jù)此判斷，克州境內(nèi)地下水開采沒有引起泉水流量顯著減少。

(3)水質(zhì)變化分析

克州境內(nèi)無專門的地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)井，采用不同時(shí)期水質(zhì)評(píng)價(jià)成果，分析水質(zhì)變化情況。對(duì)比阿圖什市2000年和2015年地下水質(zhì)情況，其地下水質(zhì)一直較差，地下水開采并未引起水質(zhì)變差。阿克陶縣地下水水質(zhì)普遍較好，多為Ⅱ類或Ⅲ類水；阿合奇縣地下水質(zhì)量差異較大，部分地區(qū)良好，為Ⅱ類或Ⅲ類水；部分地區(qū)較差，為Ⅳ類水。主要超標(biāo)指標(biāo)有：總硬度、礦化度、氯化物、硫酸鹽(高于Ⅲ類)，個(gè)別指標(biāo)有：氨氮、硝酸鹽(高于Ⅲ類)。地下水水質(zhì)并未發(fā)生明顯惡化現(xiàn)象。

(4)草場(chǎng)或綠洲退化、土地鹽漬化、土地沙化分析

克州阿圖什市和阿克陶縣均存在草場(chǎng)或綠洲退化、土壤次生鹽漬化、土地沙化現(xiàn)象。草場(chǎng)退化主要為過渡放牧導(dǎo)致。土壤鹽堿化特別是土壤次生鹽堿化，除土壤母質(zhì)、水文地質(zhì)條件等自然因素外，主要是不合理水土開發(fā)造成的。如排渠設(shè)置間距和深度均達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，不能很好地起到排水的作用。灌溉渠系建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，渠道滲漏嚴(yán)重，毛灌溉定額很大，使灌區(qū)的地下水位不斷上升，土地鹽堿化加重。鹽漬化土地摞荒，進(jìn)一步沙化。

克州境內(nèi)草場(chǎng)或綠洲退化、土地鹽漬化、土地沙化并不是由于開采地下水造成的，相反，開采地下水，降低地下水位，減少潛水蒸發(fā)，有利于改良鹽堿地。

2.3.2劃分結(jié)果

通過地下水超采可能引起的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題分析，克州境內(nèi)未發(fā)生地面沉降、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)環(huán)境問題，泉水流量也未明顯衰減，草場(chǎng)或綠洲退化、土地鹽漬化、土地沙化現(xiàn)象存在，但也不是由于開采地下水引起的，地下水水質(zhì)惡化現(xiàn)象不明顯，不存在咸水入侵現(xiàn)象。故從引發(fā)問題法來分析，克州地下水不超采。

2.4 超采區(qū)劃定結(jié)果

采用水位動(dòng)態(tài)法劃定，在阿圖什市、阿克陶縣大部地區(qū)地下水位穩(wěn)定，個(gè)別地區(qū)存在地下水位下降，也不是持續(xù)下降，故從地下水位動(dòng)態(tài)來分析，克州地下水不超采。

采用開采系數(shù)法劃定，克州境內(nèi)地下水開采系數(shù)均小于1.0，也不超采。

采用引發(fā)問題法劃定，克州境內(nèi)開采地下水未引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題，也不超采。

綜合上述三種分析方法，克州境內(nèi)地下水不超采。

3 地下水資源管理建議

采用水位動(dòng)態(tài)法、開采系數(shù)法、引發(fā)問題法分析了地下水超采情況，得出克州境內(nèi)地下水不超采結(jié)論，但是仍需進(jìn)一步加強(qiáng)地下水資源管理，建議如下：

(1)制定地下水量、水位控制指標(biāo)。根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)地下水資源管理?xiàng)l例》，克州地下水雖未超采，但仍需落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度，制定地下水量、水位控制指標(biāo)。地下水用水量應(yīng)根據(jù)《關(guān)于新疆用水總量控制方案的批復(fù)》確定的各縣(市)地下水用水總量控制指標(biāo)，分解到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，嚴(yán)格按照控制指標(biāo)開采地下水?？酥莸叵滤豢傮w穩(wěn)定，局部存在中速和慢速下降區(qū)。地下水位控制的目標(biāo)是保護(hù)總體穩(wěn)定狀態(tài)，防止水位下降。地下水埋深下限控制指標(biāo)的制定，可采用歷史動(dòng)態(tài)經(jīng)驗(yàn)法，依據(jù)各監(jiān)測(cè)井年均地下水埋深與開采量關(guān)系，推求規(guī)劃年地下水埋深下限控制指標(biāo)。

(2)完善地下水監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。一是完善地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。依據(jù)GB/T51040—2014《地下水監(jiān)測(cè)工程技術(shù)規(guī)范》，克州境內(nèi)共需要建設(shè)31～57眼地下水位基本監(jiān)測(cè)站。已有17眼監(jiān)測(cè)井，至少還需新增14眼監(jiān)測(cè)井。二是完善地下水取水計(jì)量?？酥菥硟?nèi)共有1200眼機(jī)井，大部分機(jī)井未安裝開采量計(jì)量設(shè)施，無法準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)地下水開采量?？赏ㄟ^安裝IC卡水表準(zhǔn)確計(jì)量每眼井的開采量，并通過測(cè)試每眼井的單方水耗電量來核準(zhǔn)每眼井開采期的供電量。對(duì)所有機(jī)井信息逐個(gè)摸底排查，登記造冊(cè)，對(duì)單井水量、電量進(jìn)行測(cè)算，實(shí)現(xiàn)“以水定電、以電控水”。

(3)加強(qiáng)地下水資源管理。一是嚴(yán)格實(shí)施地下水取水許可。對(duì)已發(fā)放的地下水取水許可證進(jìn)行全面核查，不符合要求的堅(jiān)決吊銷許可證，并責(zé)令停止開采地下水資源。二是完善水價(jià)形成機(jī)制、加大地下水資源費(fèi)征收力度。運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿引導(dǎo)用水戶優(yōu)先使用外調(diào)水、當(dāng)?shù)氐乇硭⒃偕人?，建立合理的生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等不同行業(yè)的水價(jià)制度，合理確定用于直接替代地下水開采的其他水源供水水價(jià)。加大地下水水資源費(fèi)征收力度，加強(qiáng)取用水計(jì)量監(jiān)控，嚴(yán)格執(zhí)行水資源費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)，做到應(yīng)收盡收，提高征收率。適當(dāng)提高地下水水資源費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)，使地下水水價(jià)高于地表水，充分體現(xiàn)水資源緊缺程度、促進(jìn)水資源節(jié)約保護(hù)和高效利用。三是調(diào)整開采強(qiáng)度，控制地下水位下降。對(duì)地下水位下降區(qū)，如阿圖什市市區(qū)、阿克陶縣玉麥鄉(xiāng)和皮拉力鄉(xiāng)適當(dāng)調(diào)整開采強(qiáng)度，或調(diào)整開采井布置，控制地下水位下降速率，完成地下水位控制指標(biāo)。

4 結(jié)論

地下水作為水資源的重要組成部分，是關(guān)系經(jīng)濟(jì)社會(huì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，是生態(tài)環(huán)境的控制性要素，是水利行業(yè)“強(qiáng)監(jiān)管”的重要內(nèi)容之一，為有效保護(hù)克州地下水資源，以地下水資源量和可開采量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)了地下水資源開發(fā)利用和地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用水位動(dòng)態(tài)法、開采系數(shù)法、引發(fā)問題法分析了地下水超采情況，得出克州境內(nèi)地下水不超采結(jié)論，為進(jìn)一步加強(qiáng)地下水資源管理，提出了制定地下水量、水位控制指標(biāo)，完善地下水監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)和加強(qiáng)地下水資源管理等建議，可供地下水資源超采評(píng)價(jià)和管理參考。由于地下水監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)量偏少，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)系列還不夠長(zhǎng)，評(píng)價(jià)分析的精準(zhǔn)度還有待進(jìn)一步提高。