新疆吐魯番盆地坎兒井的變化特征

張曉++程強++賴增錚

摘要：吐魯番的坎兒井是至今已有2000多年歷史的古代水利工程，是吐魯番綠洲的生命之源。由于主要是開采第四系松散巖類孔隙潛水，井壁結構多為原狀土石質(zhì)，經(jīng)常因為井壁坍塌堵塞而斷流，開采地下水的能力較低。隨著水資源需求的增加，地下水的開發(fā)方式改變了以往的單純依靠坎兒井、泉水的被動模式，變?yōu)楸辈可絽^(qū)修建水庫、渠引水道、南部平原區(qū)機電井抽水的開采模式。本文試圖通過坎兒井的歷年在數(shù)量、流量等方面的變化特征，說明隨著社會經(jīng)濟的加速發(fā)展地下水的開發(fā)方式也將發(fā)生轉(zhuǎn)變。

關鍵詞： 坎兒井；開采模式；水資源量

1 坎兒井的發(fā)展歷史

吐魯番的坎兒井是至今已有2000多年歷史的古代水利工程，被人們譽為“奇跡”。它與長城、京杭大運河被稱為中國古代的三大工程?？矁壕砂登?、豎井、明渠、澇壩（蓄水池）等四個部分組成。暗渠一般高度為1.5m至1.7m，寬度為0.6至0.7m，總長5km左右，最長的可達到20km。坎兒井取用地下水，主要是開采第四系松散巖類孔隙潛水[1]。

在1957年之前，坎兒井是吐魯番盆地唯一的地下水開發(fā)利用工程。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，機電井應運而生，逐漸成為吐魯番盆地地下水資源開發(fā)的主力軍。截止到2010年，在用的機電井數(shù)量達到了5732眼，坎兒井僅剩下208條出流，機電井的數(shù)量大大超過坎兒井的數(shù)量。機電井開采地下水可以根據(jù)需要隨時取用，不會造成水資源的浪費，而坎兒井的水量無法控制，只能開采淺層地下水，一年四季都在流淌，造成水資源大量浪費。

吐魯番地區(qū)在1957年有水坎兒井1237條，年出水量達到了5×108m3，90年代減少到700余條，到2009年，有水坎兒井有242條，年出水量1.427×108m3。2011年，本次工作調(diào)查的有水坎兒井有208條，年出水量1.197×108m3。

2 坎兒井干涸的原因

2.1 坎兒井一直作為一種民間工程，自生自滅

由于在維修資金、人力和物力的投入上都很少，致使坎兒井開鑿、維護等施工技術一直未能改進提高。在科學技術高速發(fā)展的今天，坎兒井的施工技術依然停留在千百年來一成不變的狀況下，這是導致其衰減的重要原因之一。

2.2 坎兒井分布和其它水利工程利用不合理

多年來，由于在吐魯番盆地的最要水源區(qū)的天山山區(qū)修建了一批水利工程，引水到下流灌區(qū)，減少了坎兒井水源的補給。吐魯番盆地雖然地下水資源豐富，但由于地下水開發(fā)利用的科學規(guī)劃，未能做到使建設和原有的坎兒井體系合理布局。地表水資源的引用、調(diào)配上也缺乏一定的合理性，如把大部分徑流直接引向下游，破壞了原有的地表水、地下水資源轉(zhuǎn)化途徑，這些都對坎兒井的運行環(huán)境造成了重大不利影響。

2.3 坎兒井不能適應當前水利建設的需要

坎兒井自身存在一定的缺陷，越來越不能適應目前水利建設的要求如坎兒井只能集引表層地下水，對地下水位變化的適應性很差；冬季坎兒井水無法充分利用，造成水資源浪費；此外坎兒井輸水段滲漏損失大。

3 機電井逐步取代坎兒井

自1957年以來吐魯番盆地出現(xiàn)機電井，地下水的開采量呈現(xiàn)出逐年增長的勢頭。二十世紀六十年代后期，水資源的開發(fā)改變了以往的單純依靠坎兒井、泉水的開發(fā)模式，變?yōu)楸辈可絽^(qū)修渠引水、南部平原區(qū)打井抽水的開發(fā)模式，真正體現(xiàn)了人類改造自然的能力。隨著社會的發(fā)展，到1988年，吐魯番盆地擁有機電井2896眼，年開采量為3.320×108m3；2004年擁有機電井5254眼，年開采量為6.416×108m3；2010年在用農(nóng)灌機電井5 732眼，年開采量為7.82×108m3。

地下水的開采利用最早是以利用泉水發(fā)展到采用豎井、暗渠結合的坎兒井，直到今天的管井，開采地下水的垂向空間范圍擴展了，吐魯番地區(qū)最深的機電井已經(jīng)達到了380m（位于吐魯番市紅柳河園藝場東南部的砂石料廠）。而水平空間上，機電井從過去的城市供水井發(fā)展到農(nóng)田灌溉井、草原灌溉井，分布范圍逐步擴展，從城市到農(nóng)村，到荒原，在吐魯番盆地的戈壁地帶、綠洲區(qū)到處都散布著機電井，這足以體現(xiàn)吐魯番盆地機電井開采地下水的普遍性以及機電井在地下水開采中的重要性[2]。

4 坎兒井的保護

要保護坎兒井這一寶貴的文化物質(zhì)遺產(chǎn)，可以從以下幾個方面著手：①首先應該做好科學規(guī)劃。針對目前坎兒井迅速衰減的原因，制定科學合理的水資源開發(fā)利用體系，確?？矁壕哂辛己玫倪\行環(huán)境。②充分利用干旱區(qū)降水-地表水-地下水三水轉(zhuǎn)化規(guī)律，實現(xiàn)地表水與地下水的聯(lián)合調(diào)度和開發(fā)利用。在實際水資源開發(fā)利用過程中，遵照上述規(guī)律，切實落實上游應用地表水，中游用泉水和坎兒井水，布置適當機井補充調(diào)濟水源，下游用機井灌溉為主，河水作為補充水源的方針。③大力推廣實用節(jié)水新技術，包括滴灌、工業(yè)用水的循環(huán)利用技術、污水或中水利用等。④積極爭取獲得國家政策和資金的支持。⑤將坎兒井的保護納入法制管理軌道，力爭建立坎兒井自然保護區(qū)，以避免在新的開發(fā)建設中造成新的破壞。⑥在保護中適度開發(fā)，最大限度地開發(fā)利用坎兒井資源，讓更多的國內(nèi)外游客在若干年后仍能有幸一睹這一偉大的“地下長城”，使坎兒井這份歷史遺產(chǎn)得以永續(xù)利用。這樣，才能有效保證現(xiàn)有的坎兒井的運行環(huán)境，提高水資源的重復利用率，改良生態(tài)環(huán)境的效益。

5 結語

通過坎兒井的發(fā)展過程所經(jīng)歷的興旺-衰落，表明如果對地表水、地下水的使用不進行科學合理的管理，吐魯番盆地的坎兒井將逐漸消亡。如何利用干旱區(qū)降水-地表水-地下水三水轉(zhuǎn)化規(guī)律，實現(xiàn)地表水與地下水的聯(lián)合調(diào)度和開發(fā)利用，使坎兒井這份歷史遺產(chǎn)得以永續(xù)利用，是擺在我們面前重要課題。

參考文獻

[1]新疆坎兒井協(xié)會，2009年新疆坎兒井復查分析研究報告[M].新疆，2010.

[2]張明江，劉娟等，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項目報告[R].新疆，2012.

基金項目：新疆自治區(qū)人民政府與國土資源部合作“三五八”項目（項目編號：2010005）；

作者簡介：

張曉（1984-01-14），女，新疆烏魯木齊，畢業(yè)于長安大學，水工環(huán)專業(yè)技術人員，本科，研究方向：水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、工程地質(zhì)，工作單位：新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊。endprint