吐魯番市2020 年地下資源評價分析

藺悅霞

（新疆水利廳網(wǎng)絡(luò)信息中心，新疆 烏魯木齊 830000）

吐魯番屬于典型的大陸性暖溫帶荒漠氣候，降雨稀少且大風(fēng)頻繁，故有“火洲”“風(fēng)庫”之稱。為了滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水需求，吐魯番市地下水開采占年用水量的51%。但是隨著區(qū)內(nèi)地下水位逐年下降，綠洲內(nèi)部和邊緣地帶生態(tài)系統(tǒng)退化，水資源供需矛盾日顯突出。為了科學(xué)規(guī)劃用水，需對2020 年吐魯番市地下水資源進(jìn)行預(yù)測和評價分析。

1 流域分區(qū)對地下水的補(bǔ)給量分析

吐魯番市地下水主要來自河水的滲漏的補(bǔ)給。在特殊的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造下，地下水在天山山前以泉水形式出露地表，轉(zhuǎn)而滲入北盆地并向南流動。在鹽山、火焰山一帶，又以泉水形式溢出地表，通過火焰山、鹽山后滲入進(jìn)入南盆地（通過構(gòu)造缺口直接進(jìn)入南盆地），至艾丁湖附近溢出地表補(bǔ)給湖水（見圖1）。

圖1 吐魯番盆地地下水補(bǔ)徑排條件示意圖

現(xiàn)分別給予探討分析計算

1.1 山前側(cè)向補(bǔ)給量計算

山前地下水側(cè)向補(bǔ)給量同現(xiàn)狀年，即吐魯番市山前地下水山前側(cè)向補(bǔ)給量為6946×104m3。

1.2 河道滲漏量計算

河道滲漏計算公式為：

式中：Q河滲為河水滲漏補(bǔ)給量，104m3；Q河徑為河道剩余徑流量，104m3；M 為河道滲漏系數(shù)，0.55。

吐魯番市分區(qū)流域河流經(jīng)水利工程引水后，河道剩余水量除河道滲漏外，其余全部蒸發(fā)蒸騰。河道水量通過河道滲漏公式計算。經(jīng)計算吐魯番市河道滲漏補(bǔ)給地下水總量為2535×104m3，河道蒸發(fā)蒸騰水量1322×104m3。相關(guān)參數(shù)取值及計算結(jié)果見表1。

表1 吐魯番市流域分區(qū)河道滲漏補(bǔ)給量及蒸發(fā)計算匯總表單位：104 m3

1.3 項目區(qū)水庫滲漏與蒸發(fā)

吐魯番市除葡萄溝水庫為中型水庫外，其余水庫均屬小（一）型水庫。水庫基本為引水蓄庫。計算水庫水入滲公式為：

式中：Q庫滲為水庫水入滲補(bǔ)給量，104m3；Q庫為水庫興利庫容，104m3；α庫為水庫入滲補(bǔ)給系數(shù)。

水庫水面蒸發(fā)計算公式為：

式中：Q庫蒸為水庫水面蒸發(fā)量，104m3；F 為水庫水面面積，km2；ε 為水面蒸發(fā)量系數(shù)，E20=2716 mm，ε=0.63×E20=1711.1 mm；c為水庫水面積變化率。

相關(guān)參數(shù)取值及計算結(jié)果見表2。

表2 吐魯番市流域分區(qū)水庫滲漏補(bǔ)給量及蒸發(fā)計算匯總表

從上表可知，吐魯番市水庫滲漏及水面蒸發(fā)量分別為680×104m3、9920×104m3水庫蓄水總損失水量為1672×104m3。

1.4 渠系滲漏及田間入滲補(bǔ)給計算

據(jù)吐魯番市規(guī)劃資料，2020 年灌溉面積全部實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉—滴灌方式，滴灌45.07×104畝。渠系利用系數(shù)為0.73；田間水入滲系數(shù)為0.07，年引地表水量為20547×104m3。經(jīng)計算匯總，項目區(qū)地表水灌溉渠系干支渠和斗農(nóng)渠滲漏補(bǔ)給量分別為600×104m3和923×104m3，兩項總水量為1524×104m3；田間灌溉入滲補(bǔ)給量為1039×104m3。

1.5 井灌回歸補(bǔ)給量計算

井灌回歸補(bǔ)給量的本質(zhì)含義是從含水層中取出的地下水，在利用過程中再次對地下水含水層產(chǎn)生補(bǔ)給量。項目區(qū)井灌回歸補(bǔ)給量包括機(jī)電井水、坎爾井水及泉水灌溉入滲回歸補(bǔ)給。根據(jù)收集規(guī)劃資料，全市農(nóng)業(yè)井水利用量為5004×104m3；坎兒井利用水量2299×104m3；平原區(qū)泉水利用水量為2732×104m3，三項合計水量為10034×104m3。農(nóng)業(yè)井灌回歸入滲量計算方法同地表水渠系滲漏及田間入滲相同。全市農(nóng)業(yè)井灌回歸入滲補(bǔ)給量為1368×104m3，其中，井灌回歸渠系滲漏補(bǔ)給量為753×104m3，井灌回歸田間入滲615×104m3。

通過流域分區(qū)渠系滲漏及田間入滲補(bǔ)給計算，吐魯番市渠系滲漏補(bǔ)給量為2276×104m3，田間入滲補(bǔ)給量為1654×104m3。

1.6 未利用坎爾井水及泉水回歸補(bǔ)給量

吐魯番市坎兒井及泉水出流水量在非灌溉季節(jié)沒有利用，其水量在自然流動過程中，對地下水具有回歸補(bǔ)給作用。據(jù)規(guī)劃估算，全市未利用坎兒井水量為1797×104m3，泉水未利用水量3584×104m3，兩項未利用水量為5381×104m3。全市未利用坎兒井及泉水量回歸滲漏補(bǔ)給量為1488×104m3；其余水量則在出流過程中被區(qū)內(nèi)生態(tài)植被所消耗。

1.7 城鎮(zhèn)居民生活、農(nóng)村人畜及工業(yè)用水規(guī)劃

吐魯番市2020 年規(guī)劃年工業(yè)總用水量為6860×104m3，人畜生活用水量為1012×104m3，全市城鎮(zhèn)人畜用水入滲補(bǔ)給量為202×104m3；工業(yè)用水入滲量為1235×104m3。

2 地下水排泄量分析

2.1 地下水側(cè)向排泄量計算

地下水向下游區(qū)側(cè)向排泄量，受規(guī)劃年地下水補(bǔ)給的減小，地下水側(cè)向流出的水力坡度將有所減低。地下水向下游區(qū)側(cè)向排泄量，采用達(dá)西公式計算，其公式如下：

式中：Q側(cè)排為地下水側(cè)向排泄量，104m3；K 為含水層滲透系數(shù)，m/d；I 為地下水水力坡度，‰；L 為側(cè)向排泄斷面寬度，m；H 為側(cè)向排泄斷面含水層厚度，m。

相關(guān)參數(shù)及計算結(jié)果見表3。

表3 吐魯番市流域分區(qū)地下水側(cè)向排泄量計算匯總表

由此可知，全市地下水側(cè)排泄量為999×104m3。2020 年規(guī)劃年地下水埋深小于5 m 的埋深較上年度有所減小，全市潛水蒸發(fā)蒸騰量為624×104m3。

2.2 井水開采量統(tǒng)計

據(jù)吐魯番市流域規(guī)劃，分區(qū)地下水開采主要用于農(nóng)田灌溉，其次是城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村人畜,區(qū)內(nèi)地下水規(guī)劃總開采量為5834×104m3。吐魯番市的泉水及坎兒井出流水量分別估算為5476×104m3和4095×104m3。

3 流域分區(qū)地表水進(jìn)出區(qū)水量

吐魯番市河道地表總徑流量為29124×104m。吐魯番市進(jìn)區(qū)水量，主要由托克遜縣白楊河水系大草湖泉水形成，其年出流泉水量估算為2800×104m3；同時市內(nèi)分區(qū)河流有向臨區(qū)調(diào)水的出區(qū)水量,見表4。

表4 吐魯番市流域分區(qū)調(diào)水進(jìn)出區(qū)統(tǒng)計表 單位：104 m3

根據(jù)以上計算，將吐魯番市流域分區(qū)地下水補(bǔ)給項和排泄項列入表5，由表可見，吐魯番市規(guī)劃年地下水總補(bǔ)給量17018×104m3，地下水總排泄量17029×104m3，地下水總排泄量略大于總補(bǔ)給量，使得地下水呈現(xiàn)負(fù)均衡狀態(tài)，區(qū)內(nèi)地下水位呈下降狀態(tài)。2020 年規(guī)劃年各分區(qū)流域（除大河沿河區(qū)、恰勒坎河區(qū)外）開采地下水靜儲量為11×104m3。

全市地下水總補(bǔ)給量為17018×104m3。地下水補(bǔ)給主要仍以山前側(cè)滲、河道滲漏、渠系滲漏和田間入滲為主，分別占總補(bǔ)給量的40.8%、14.9%、13.4%和9.7%。

全市地下水總排泄量為17029×104m3。地下水排泄仍以機(jī)井開采、泉水及坎兒井出流為主，分別占總排泄量的34.3%、24.1%和32.2%。由此可以看出，區(qū)內(nèi)地下水開采量較大，地下水的大量開采一方面減少了側(cè)向排泄，并奪取了一定的潛水蒸發(fā)蒸騰水量，另一方面，也動用開采了區(qū)內(nèi)的地下水靜儲量。

表5 2020 年規(guī)劃年吐魯番市流域分區(qū)地下水補(bǔ)給量匯總表 單位：104 m3

4 結(jié)語

通過水均衡分析可知, 吐魯番市2020 年地下水總補(bǔ)給量為17018×104m3，地下水排泄量為17029×104m3，地下水略呈下降態(tài)勢, 應(yīng)加強(qiáng)地下水資源的保護(hù)和減少地下水資源的開發(fā)。吐魯番市2020 年規(guī)劃開采地下水量14422×104m3，小于補(bǔ)給量，井水可開采量為5834×104m3，滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水需求。