昌吉市地下水水位動態變化特征研究

薛海榮，郭龍華

(新疆昌吉水文勘測局，新疆 昌吉 831100)

1 昌吉市概況

昌吉市是昌吉回族自治州首府所在地，位于天山北坡中段、準噶爾盆地南緣，介于東經86°24′33″～87°37′00″及北緯43°26′30″～45°20′00″之間，整體地形由南到北呈狹長帶狀分布。東與烏魯木齊縣、兵團農十二師及烏魯木齊市米東區毗鄰；西與呼圖壁縣接壤；南至天山阿斯克達坂山脊與巴州和靜縣為界；北抵古爾班通古特沙漠與塔城地區和布克賽爾縣和阿勒泰地區福海縣相連。昌吉市屬于干旱區域，年降水量187 mm。區域內只有三屯河和頭屯河兩處水系，主要用水水源為三屯河地表水。受氣候與水資源條件影響，昌吉市地下水開采量較大。

2 地下水水位變化趨勢分析

本次分析對昌吉市地下水位監測井水位數據進行了搜集整理，其中國控井14眼，州控井3眼，市控井6眼。

受資料條件限制，昌吉市州控井水位數據系列均經過整編，數據完整可靠，本次主要依據州控井水位數據進行趨勢分析。本次收集到昌吉水文勘測局管轄的三眼州級地下水常觀井同期水位資料，分別是昌吉商場、銀行學校、城郊辦觀測井，三眼監測局均位于頭屯河流域，地下水水位觀測系列為2010-2019年。2010-2019年昌吉市地下水位動態見圖1。

圖1 昌吉市2010-2019年昌吉市地下水位動態趨勢圖

分析三眼州控井地下水水位數據可知，昌吉市近十年地下水水位總體趨勢呈現下降趨勢，各觀測井地下水水位趨勢線斜率基本一致。但在2019年，州控井年平均地下水水位開始出現反彈，呈上升趨勢，這主要得益于昌吉市地下水水資源管理措施的加強。隨著昌吉州用水總量控制方案的落實，昌吉市逐年實行退地減水策略，嚴格控制地下水開采量。預計昌吉市地下水埋深將逐年減少，地下水位將會得到回升。

3 昌吉市2020年二季度地下水水位狀況分析

昌吉市市屬范圍內有14眼國控井，本次分析搜集了昌吉市14眼國家監測井2019-2020年最新的第二季度地下水水位資料，通過計算得到昌吉市2020年二季度地下水水位較2019年同比變幅。昌吉市2019-2020年國家地下水監測機水位變幅見表1。

表1 昌吉市2019-2020年國家地下水監測井水位變幅統計表

根據表1監測數據顯示，2020年二季度，昌吉市14眼國家監測井中，有8眼監測井水位下降，水位變幅為-1.19～-6.12 m，均位于井灌區和井河混灌區內。2眼井水位出現上升現象，4眼井水位基本穩定。14眼國控井變幅累計值-17.86 m，平均變幅-1.28 m。昌吉市市屬機井中，有4眼井出現不同程度下降，2眼井基本穩定。根據機井分部位置分析，昌吉市地下水位監測井出現明顯下降的區域均分部在昌吉市三屯河流域下游井河混灌區和井灌區內。

綜上所述，截止目前昌吉市2020年地下水水位較2019年總體出現了回落，部分監測井水位下降幅度較大，這與地下水水位預期不相符。

4 昌吉市地下水水位下降原因分析

昌吉市地下水補給來源主要有降水補給、地表徑流補給、灌溉補水、山前側滲補給等。其中，灌溉補給量2019年與2020年年際間變化不大。本次分析主要對2020年二季度的降水量與徑流量進行分析，以確定2020年昌吉市二季度地下水下降原因。

4.1 降水補給量分析

本次分析針對2011-2020年二季度碾盤莊水文站降水量系列分析，對地下水降水補給量進行初步估算。昌吉市2011-2020年第二季度同期降水量對比見圖2。

圖2 昌吉市2011-2020年第二季度同期降水量對比圖

通過對2011年至2020年二季度同期降水量資料對比分析，確定2020年為近十年內第二季度降水量最少的年份，其中4月份降水量較2011-2019年均值減少了85.6%，5月份降水量較2011-2019年均值減少了31.5%，降水量的減少造成昌吉市下游地下水的降雨入滲補給量大幅減少，是昌吉市三屯河流域地下水位下降的一個重要原因。

4.2 來水量分析

4.2.1 昌吉市三屯河流域近十年二季度來水量趨勢分析

本次分析，摘錄了三屯河碾盤莊站2011-2019年第二季度月平均流量，通過計算得到近十年二季度徑流系列資料。

通過對三屯河碾盤莊站2011-2019年第二季度實測來水量過程分析，得到碾盤莊站二季度來水量變化趨勢線圖見圖3。

圖3 碾盤莊站2011-2019年二季度實測來水量過程線圖

由圖3可知，碾盤莊站近十年第二季度天然來水量總體趨勢基本處于穩定狀態。結合實測數據系列分析，三屯河碾盤莊站近十年實測的二季度來水量多年平均值為10 997.872萬 m3。最大值為14 738.112萬 m3，出現在2015年，最小值為7 677.504萬 m3，出現在2014年，最大值與最小值相差7 060.608萬 m3，占十年平均值的64%。可見，近十年碾盤莊站第二季度實測來水量雖然總體趨勢處于穩定，但年際之間變化受氣候原因影響差距依然較大。

4.2.2 昌吉市三屯河2020年第二季度來水量分析

根據統計資料，昌吉三屯河碾盤莊站2019年二季度來水量為13 074.048萬 m3，2020年二季度來水量為8 838.72萬 m3，2020年二季度來水量較2019年同比減少了4 235.328萬 m3，占2020年實測二季度來水量的48%。可見，三屯河2020年二季度來水量較2019年二季度來水量減少的幅度較大。

通過對近十年三屯河二季度來水量做頻率計算，三屯河碾盤莊站2011-2019年二季度來水量頻率曲線圖見圖4。 不同頻率來水量計算表格見表2。

圖4 碾盤莊站2011-2019年二季度來水量頻率曲線圖

表2 碾盤莊站2011-2019年二季度不同頻率來水量表

由表2可知，2019年碾盤莊二季度來水量為8 838.72萬 m3，對應的設計頻率為79%，可見，2020年的二季度來水量屬于枯水年與特枯水年之間，2020年三屯河天然來水量較往年相對偏少。受2020年三屯河二季度來水量減少，昌吉市三屯河下游沖積扇平原的地下水受河川徑流的補給量也會相應減少。

2020年三屯河二季度天然來水量較往年相對偏少，較近十年平均值偏少2 159.15萬 m3。根據昌吉市超采區劃定報告，昌吉市三屯河河流入滲補給系數0.49，二季度地下水補給量較往年平均值減少了1 057.98萬 m3，引水渠系入滲補給與水庫水體入滲補給均會不同程度受地表水來水量影響減少。

5 地下水水位下降對環境的影響

昌吉市分析區屬干旱區，下游生態環境脆弱，生態植被主要靠吸收當地地下水而存活，地下水水位的嚴重下降，致使大部分區域地下水埋深已降至生態存活極限埋深(<6.0 m)以下，對生態植被生存造成嚴重威脅。干旱區地下水補給主要依靠天然的山前側滲與降水入滲補給，其次是綠洲區地表水(灌溉等)入滲補給。而在昌吉市評價區甘莫公路以北的準噶爾盆地荒漠區，地下水天然補給微弱、基本無地表水灌溉入滲補給，生態環境極為脆弱，現狀人工開采相對較大(北部荒漠農場區)，對生態環境負面影響及危害程度也相對較大，致使評價區下游生態環境異常脆弱，已引發當地甘莫公路以北的準噶爾盆地荒漠區生態環境的惡變趨勢：地下水埋深已降至生態埋深(<6.0 m)以下，生態植被大面積枯死，沙化面積比以前有所擴大，境內古爾班通古特沙漠南緣部分沙丘出現活化現象，雖面積極小，但對沙漠邊緣正在恢復的荒漠植被造成了一定威脅。

6 結語

從以上分析可知，昌吉市2020年二季度降水量大幅下降，特別是4月與5月降水量較往年下降更甚，直接造成昌吉市地下水降水入滲補給量減少，是昌吉市地下水水位下降的一個重要原因。受降水和氣溫雙重影響，昌吉市三屯河2020年二季度來水量較往年也大幅減少，從補給和用水兩個方面對昌吉市地下水水位進行影響，一是地表水來水的減少，必定會直接影響地下水補給量；二是受地表水來水量的減少，直接影響下游水利工程的可供水量，致使下游受水區用水戶對地表水的需水要求無法得到滿足。為保障下游農民基本利益和國家糧食安全，助力脫貧攻堅，實現2020年全面建成小康社會目標，必定會增加地下水開采量，最終導致昌吉市地下水水位下降。直接影響下游干旱區地表植被生長，對下游本就脆弱的生態環境造成嚴重的破壞和影響。昌吉市水行政主管部門應高度重視昌吉市地下水水文變化情況，持續實施退地減水政策和外調水入昌政策，壓減地下水開采量，保證地下水水位埋深在6 m以上。