吐魯番市地下水超采現狀評價與治理措施探究

周 蕾

(吐魯番市水利水電勘測設計研究院，新疆 吐魯番 838000)

1 區域概況

吐魯番市位于新疆維吾爾自治區中部偏東地區，為天山南麓的一個山間盆地，全市土地總面積約7萬km2，占全疆總面積的4.2%，轄高昌區、鄯善縣、托克遜縣。吐魯番市整體地勢四周高、中間低，火焰山橫貫盆地中央，把盆地分為南、北兩部分，山北為傾斜沖積扇，山南為沖積平原。

吐魯番市地處歐亞大陸腹地，由于地形特殊，形成了極端干旱的溫帶內陸荒漠氣候，其主要特點是熱量豐富、極端干燥、高溫多風、降雨稀少、蒸發強烈、無霜期長。火焰山南部和北部熱量資源有顯著差異，山南氣溫高，日照和無霜期長，春季大風頻繁，風沙危害嚴重；山北氣溫較低，無霜期較短，風沙危害小。

吐魯番市干旱少雨，水資源匱乏，生態環境極為脆弱，地表水時空分布不均，季節性缺水嚴重；地下水為區域重要供水水源，多年平均供水量占總供水量的60%以上。多年來地下水超采十分嚴重，地下水位持續下降，導致了含水層趨于枯竭、泉水流量衰竭、坎兒井流量衰減干涸、土地沙化等一系列地質與生態環境問題，危及供水安全和生態安全。

2 地下水超采現狀與評價

2.1 地下水資源量

吐魯番市為相對封閉的內陸盆地，僅有極少量溫濕氣流通過盆地西、北部山區形成降水，其為水資源的主要形成區；平原區降水極少，對地表水、地下水的補給意義不大，是水資源的散發區。吐魯番市水資源總量為12.6億m3，其中地表水資源量為10.6億m3，地下水資源量為2.0億m3；吐魯番市水資源可利用量為11.69億m3，其中地表水資源可利用量為6.32億m3，地下水資源可利用量為5.37億m3，見表1[1]。

表1 吐魯番市水資源量和水資源可利用量一覽表 單位：億m3/a

2.2 地下水資源開發利用現狀

截至2019年底，吐魯番全市已建成水庫13座，設計總庫容9922.66萬m3；有在建水庫5座，設計總庫容11759萬m3。全市建成渠首18座，控灌面積117.88萬畝，建成干、支、斗、農四級渠道6174.9 km，防滲4970.0 km，防滲率80.84%。全市共有機電井6796眼，坎兒井214條[1]。

根據《新疆維吾爾自治區地下水超采區治理方案》和《新疆水資源公報》，吐魯番市地下水資源可利用量為5.37億m3，2019年全市各區縣地下水用水總量為7.87億m3，地下水超采量為2.50億m3。2019年吐魯番市地下水用水結構為農業用水7.38億m3、工業用水0.21億m3、生活用水0.18億m3、生態環境用水0.1億m3，分別占吐魯番市地下水開采總量的93.8%、2.7%、2.3%、1.3%[2]。2019年吐魯番市地下水資源開發利用程度見表2，各區域用水類型用水量統計見表3。

表2 2019年吐魯番市地下水資源開發利用程度統計表 單位：億m3

表3 2019年吐魯番市地下水用水量統計表 單位：億m3/a

2.3 超采區劃分與復核

根據《新疆地下水超采區劃定報告》，劃定吐魯番鄯善超采區和托克遜超采區為淺層地下水超采區，其中吐魯番鄯善超采區為淺層地下水大型嚴重超采區，編碼65212101，分布在吐魯番市的高昌區、鄯善縣平原區灌區，面積為2463 km2，其中禁采區面積11.4 km2；托克遜超采區為淺層地下水中型嚴重超采區，超采區編碼65213102，分布在吐魯番市的托克遜縣平原區，面積為694 km2，全部為限采區[2]。

年平均地下水超采系數按下式計算：

k=(Q開-Q可開)/Q可開

式中：k為年均地下水超采系數，Q開、Q可開分別為地下水開發利用時期內年均地下水開采量和可開采量(108m3)。

根據計算，鄯善超采區的超采系數為0.41，托克遜超采區的超采系數為0.63。

2.4 地下水位年均變化速率復核

采用兩處超采區數據較完整的監測井數據，其中鄯善超采區18眼，含高昌區9眼，鄯善縣9眼；托克遜超采區10眼。以縣級行政區作為編制分區，對地下水位年平均變化速率進行監控。

高昌區水位穩定區(變幅在-0.5 m～0.5 m)占高昌區監控面積的77.4%，水位上升區(升幅>0.5 m)占22.6%，地下水水位下降區(降幅>0.5 m)未出現，淺層地下水動態變化總體上評價為呈良性變化，地下水位相對穩定；鄯善縣地下水水位穩定區面積占鄯善縣監控面積的5.2%，水位上升區占42%，水位下降區占52.8%，總體上基本穩定；托克遜縣地下水水位穩定區占托克遜縣監控面積的88.8%，上升區占6.1%，下降區未出現，總體上基本穩定化的態勢，地下水位較穩定或略有上升[3]。

3 綜合治理措施

3.1 治理范圍與目標

治理范圍為吐魯番鄯善超采區和托克遜超采區，按照“總量控制、綜合治理、統籌調配、兵地協同”的總體原則進行，力求實現地下水的采補平衡，實現地下水資源的可持續利用，保障供水安全；修復地下水生態環境與功能，保障生態安全。

第一階段(2021年～2025年)目標為控制超采區面積，地下水供水量由2020年的6.19億m3壓減到2025年的4.92億m3，壓減量為1.27億m3，水位下降速率控制在0.5 m/a以內。第二階段(2026年～2030年)目標為全面實現地下水采補平衡，使超采區地下水位全面穩定或回升，地下水供水量從2025年的4.92億m3壓減到2030年的4.03億m3，壓減量為0.89億m3。

3.2 地下水可供水量控制指標

在原有“三條紅線”的基礎上編制不同水平年分解計劃，按照“農業用水分鄉鎮、工業用水分園區、生活生態用水分部門”的總體原則。根據《吐魯番市用水總量控制實施方案》，分解計算超采區地下水可供水量控制指標。吐魯番鄯善超采區2020年地下水可供水量控制指標為46430萬m3，2025年控制指標37705萬m3，2030年控制指標31336萬m3；托克遜超采區2020年地下水可供水量控制指標為14698萬m3，2025年控制指標10593萬m3，2030年控制指標7963萬m3。2030年地下水可供水量控制指標等于地下水可開采量，全面實現地下水采補平衡。

3.3 地下水水位控制指標

根據超采區治理目標，以地下水位年均下降速率為水位控制指標。至2022年要求嚴重超采區全部變為一般超采區，超采區地下水位下降速率控制在1.0 m/a以內(最大值)；至2025年，吐魯番和鄯善的大型超采區變為中型超采區，地下水位下降速率要控制在0.5 m/a以內；至2030年，全部超采區地下水位基本穩定(下降速率為-0.1 m/a～0.1 m/a)或呈上升趨勢，全部達到采補平衡[2]。

3.4 治理的工程措施

超采區治理的主要工程措施包括：節水措施、退灌減水、水源置換、機井封填和人工回補工程等五個方面[3]，治理任務見表4，其中2016年～2020周期的治理任務已全面完成。

表4 吐魯番市地下水超采區治理任務表 單位：萬畝、萬m3

2019年吐魯番市總灌溉面積為187.52萬畝，高效節水灌溉面積為90.01萬畝，占總灌溉面積的48%。考慮到吐魯番市農業種植和灌溉結構現狀，扣除不太適宜發展高效節水灌溉的部分生態林、草場及污水回灌面積，高效節水面積將發展至116.46萬畝，達到總灌溉面積的68.34%。

2019年吐魯番市萬元工業增加值用水量為75 m3，通過提高工業用水的重復利用率；提倡串聯使用，力爭一般用水企業污水零排放；推進節水技術改造和清潔生產，加強工藝改造節水；抓好火電、石油等重點企業節水工作等，至2025年地區萬元工業增加值用水量降低至435 m3，2030年降低至315 m3。

實施退減灌溉面積，解決因水土過度開發導致的地下水過度開采，2016年～2020年全市共退減灌溉面積17.1萬畝，2021年～2030年還需退地31萬畝，2030年前，全市共退減灌溉面積48.1萬畝。

休耕、輪耕和調整種植結構，使土壤休養生息，恢復地力，還可減少灌溉面積，壓減水量；種植結構調整主要通過減少耗水較高作物的種植面積，改種耗水較少的耐旱性農作物或與當地雨熱同期生長的農作物，壓減農業灌溉用水。

地下水回補，鄯善超采區和托克遜超采區非灌溉季節可利用坎兒井水回灌地下水，涵養地下水。

3.5 治理的非工程措施

完善地下水位、取用水量監控系統，根據《吐魯番市地下水年報》，作為新疆地下水開發利用“紅線”管理與示范項目成果，根據以平行地下水流向為主與垂直地下水流向為輔布設地下水動態監測網(點)，不同地貌單元選擇具有代表性的機、民井組成監測網(點)。通過落實《新疆農業水價綜合改革實施方案》，推進水權改革和水市場制度建設，積極探索水權交易平臺建設，以經濟手段促壓采。

4 結語

吐魯番盆地是典型的西部山間封閉式盆地，吐魯番市同時也是我國西北地區大型城市，通過對其地下水水量、地下水開發利用現狀進行評價，對超采區和地下水水位變化進行劃分和監控，對其地下水超采治理目標、指標和各類措施進行研究，為了解我國西北地區主要城市及周邊區域地下水開發利用現狀和治理提供了基礎和依據。經過近年的治理，地下水超采情況已經得到緩解，部分指標好于預期。