新疆阜康地下水資源動態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)

新疆阜康地下水資源動態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為實例，通過對觀測井數據進行分析，得出該地區地下水埋深動態變化規律，并對其影響因子、可開采量進行了分析。

新疆阜康；地下水；動態變化；可開采量

新疆維吾爾自治區位于我國西北內陸，其面積約占我國總面積的1/6。經權威部門統計：在2016年，新疆社會用水總量超過610億m2，水資源開發利用率已超過72%，嚴重超過了國際指定的關于干旱及半干旱區水資源利用率不宜超過60%的警戒線。作為西部大開發的重要對象，新疆地區緊缺的水資源已成為制約當地經濟發展和人們生活水平的重要因素。

1 項目區域概況

阜康市位于新疆維吾爾自治區中北部昌吉回族自治州境內，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]。經地質勘查：阜康市境內石油儲量高達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。但隨著地下礦產資源的不斷開采，必然造成該地區地下水系統遭到嚴重破壞[2]。

2 阜康地區地下水埋深動態變化分析

結合阜康市境內的27處觀測井數據(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域地下水埋深變化情況(2008—2014年資料)。根據已探明的富水區域和人口聚集區，將阜康市分為山前傾斜平原、沖洪扇緣溢出帶、沖洪積細土平原三部分(不考慮北部廣大沙漠區)。

圖1 阜康市地下水觀測井分布

2.1 山前傾斜平原區地下水埋深變化

山前傾斜平原區包括頭工村、五工梁村、雙河村沿線以南的廣闊平原。該區域地下水補給以潛流、地表水入滲為主。該區有7處觀測井，在此取這7處觀測井數據的平均值做統計。山前傾斜平原區地下水埋深變化見圖2。

圖2 山前傾斜平原區地下水埋深變化

經地質勘測統計可知，該區域地下水埋深較大，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，該區域有11處觀測井，在此取這11處觀測井數據的平均值做統計。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

該區域地下水埋深相對于山前傾斜平原區較小，平均15m左右。總體來看該區域地下水埋深變化較小，平均下降速率為0.71m/a。

2.3 沖洪積細土平原區地下水埋深變化

沖洪積細土平原區包括溢出帶以北、沙漠區以南的廣大牧場區域，該區域有9處觀測井，在此取這9處觀測井數據的平均值做統計。沖洪積細土平原區地下水埋深變化見圖4。

該區域地下水埋深相對最小，平均不到5m，而且該區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 沖洪積細土平原區地下水埋深變化

3 阜康地區地下水變化的影響因素分析

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

3.1 降水影響

阜康市由南向北降水量逐步減少，其中南部山區可達550～700mm，且存在較多冰川和積雪；而中北部平原區降水較少，但蒸發強烈；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。因此，南部山區是重要的地下水補給源頭。2013年阜康地區地下水埋深空間插值見圖5[4]。

圖5 2013年阜康地區地下水埋深空間插值

3.2 蒸發影響

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

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

(1)

圖6 沖洪積細土平原區地下水埋深的季節性變化

3.3 人類活動影響

人類活動對阜康地區這類綠洲型干旱區影響最為明顯。由于阜康市年降水量遠小于蒸發量，因此農業用水主要取自于地下水和地表水。隨著本地經濟開發規模的擴大，人口和耕地也在不斷擴展，這就對水資源需求逐步增加。通過調研可知：2015年阜康市地下水用量分配中，僅農業灌溉就占到85%以上，可見在該地區發展節水灌溉刻不容緩[5]。

3.4 地表水補給影響

阜康市境內有7條河流發源于南部山區，多年來其來水量穩中有增，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重破壞。在人口聚集的平原區，其地下水主要來源是地表水滲漏補給(徑流、渠道、田間)，但該地區蒸發量巨大，由于補給量小于開采量，因此大面積平原區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用地下水數值模型，通過對阜康市三工河流域的地下水進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——穩定(天然)側向補給量，取值4.8×107m3/a；

M1——引入流域地表總水量，取值2.27×108m3/a；

M2——流域轉化補給量，取值1.07×108m3/a。

4.2 可開采系數法

阜康市開采條件較好，開采系數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 語

阜康地區特殊的地理位置，造成其屬缺水地區，地下水資源集中在南部山區，且中部平原區的人口聚集區用水量逐步擴大，導致用水矛盾逐步顯現。本文通過數據統計對阜康市平原區地下水資源動態變化進行了分析，大部分地區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地下水資源平衡系統，發展節水灌溉、合理建設水利設施和開采地下水資源已成為當地可持續發展的重要途徑。

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

[2] 馬堯.新疆某水源地地下水資源評價及開發潛力分析[D].烏魯木齊：新疆農業大學，2014.

[3] 王水獻，王云智，董新光，等.新疆平原區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.新疆喀什地區的地下水資源特征分析[J].干旱區研究，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