石河子市下野地灌區(qū)地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題

李 利

(新疆兵團勘測規(guī)劃設(shè)計研究院地質(zhì)勘察分院,新疆 石河子 832000)

地下水是水資源的重要組成部分,地下水資源對處于干旱、半干旱地區(qū)的新疆城鄉(xiāng)各族群眾的生活飲用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供水以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)都發(fā)揮了不可替代的重要作用。近些年隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施的不斷深入,國家及新疆兵團對兵團團場基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度不斷加大,團場社會經(jīng)濟也因此得到了全面快速發(fā)展,與此同時對水資源的需求量也在不斷增大。為滿足用水需求,短期內(nèi)通過開采地下水來緩解用水緊張的局面,但由于缺少科學(xué)合理規(guī)劃,在地下水開發(fā)利用的同時也出現(xiàn)了諸多問題,水資源短缺再次成為制約當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展的瓶頸,嚴(yán)重影響到下野地灌區(qū)各團場社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

1 水文地質(zhì)概況

1.1 水文地質(zhì)條件

石河子市下野地灌區(qū)位于瑪納斯河流域下游沖積細(xì)土平原區(qū),區(qū)內(nèi)沉積了巨厚的第四系松散沖積物,形成了多層結(jié)構(gòu)的潛水——承壓水含水系統(tǒng)。承壓含水層巖性以粉細(xì)砂為主,中間夾多層粉質(zhì)粘土,地下水在 80m以上水質(zhì)礦化度較高,多大于3 g/L;120m以下的中深層承壓水礦化度一般小于2 g/L。下野地灌區(qū)潛水埋藏深度的變化主要與區(qū)內(nèi)渠系、居民區(qū)及農(nóng)田灌溉區(qū)的分布有關(guān),由于細(xì)土平原區(qū)地層巖性較細(xì),以粉砂、粉土和粉質(zhì)粘土為主,呈互層狀,透水性較差,徑流緩慢,潛水補給量無法短時間達(dá)到平衡,地表渠系較發(fā)達(dá)的地區(qū),或人為水利干預(yù)較多的地帶,上部地表水的滲漏在局部地段賦存形成上層滯水,致使該地帶呈季節(jié)性的或暫時的水位抬升,從而表現(xiàn)為水位埋深相對較淺。而在沙漠邊緣及荒漠地帶,地下水垂向補給源較少,且隨著下部承壓水的大力開采,減少了對潛水的頂托補給,潛水水位較低。

下野地灌區(qū)地下水補給方式主要受地下水的側(cè)向徑流補給、渠系和農(nóng)業(yè)灌溉水入滲補給,潛水水位埋深多大于5m,僅在團部、連隊居民分布區(qū)潛水水位埋深小于 3m。地下水大致由東南向西北方向徑流,水力坡度 2‰～3‰,地下水排泄方式主要為側(cè)向徑流排泄和人工開采排泄。

下野地灌區(qū)地下水開采目標(biāo)含水層為承壓含水層,取水層位多在 200m～350m,導(dǎo)致區(qū)內(nèi) 200m～350m深度內(nèi)的中深層承壓水被大量開采,短期內(nèi)承壓水得不到有效補充,貯存量急劇減少,地下水位處于持續(xù)下降狀態(tài)。灌區(qū)機井承壓水頭高度 -35 m左右,部分達(dá) -40m～-50 m,上世紀(jì)灌區(qū)內(nèi)分布的自流井,目前已不再自流,即使在冬季非開采期,也已見不到機井自流的現(xiàn)象。灌區(qū)單井出水量 60～80m3/h,水位降深為 30 m～50 m(與各機井成井工藝有關(guān),差別較大),單井單位涌水量為 0.35～0.95 L/s.m,滲透系數(shù)0.47～1.19m/d,承壓含水層顆粒較細(xì),滲透能力差,地下水徑流補給速度極為緩慢,水文地質(zhì)條件差,為弱富水區(qū)。

1.2 地下水資源量

下野地灌區(qū)所處水文地質(zhì)單元條件差,潛水水質(zhì)差,中深部承壓水水質(zhì)較好,地下水補給來源主要為灌區(qū)上游含水層的側(cè)向徑流流入、河道過境水入滲以及區(qū)內(nèi)渠系引水、田間灌溉水的滲入轉(zhuǎn)化補給和越流補給。2008年石河子市下野地灌區(qū)地下水資源量13655×104m3/a,地下水資源可開采量7510×104m3/a。

2 地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題

2.1 地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀

據(jù) 2008年調(diào)查,下野地灌區(qū)各團場現(xiàn)有機井 532眼(不完全統(tǒng)計),其中生活及工業(yè)用水井 15眼,農(nóng)灌井 517眼,機井密度平均為 0.27眼/km2,部分農(nóng)業(yè)團場機井密度達(dá) 0.52眼/km2?，F(xiàn)狀機井深度普遍較深,其中深度大于 200 m的機井有 518眼,占機井總數(shù)的 97%;深度大于 300 m的機井有251眼,占機井總數(shù)的 47%。2008年下野地灌區(qū)地下水開采量已達(dá)7820×104m3/a,大于地下水資源可開采量。

2.2 地下水開發(fā)利用過程中出現(xiàn)的問題

2.2.1 地下水位持續(xù)下降,提水成本增加

由于過度開采地下水,下野地灌區(qū)承壓水水頭不斷下降,原有自流井已全部消失。2000年以前水位平均下降速率0.27～0.55m/a,2000年以后下降幅度有所增大,水位平均下降速率 0.63～2.93m/a,屬一般——嚴(yán)重超采區(qū)。

隨著地下水水位的持續(xù)下降,機井出水量減少,為滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要,需不斷加大水泵下泵深度,以增加提水成本來維持用水需求,降低了供水效益。但部分機井水位下降過大,甚至下降至機井井管變徑位置(當(dāng)?shù)貦C井變徑深度一般在 70～80m)以下,機井因此而報廢或采用特種泵二次加壓抽水,報廢機井逐年增多,提水成本增加。

2.2.2 機井管理混亂,缺少設(shè)計依據(jù)

隨著農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展,耕地面積不斷增大,地表水資源已無法滿足農(nóng)業(yè)灌溉的需要,采用鑿井開采地下水的方式來補充農(nóng)業(yè)灌溉,解決季節(jié)性缺少問題。2000年后伴隨著土地承包形式的轉(zhuǎn)變,機井投資發(fā)生變化,全部改為自籌資金,機井權(quán)屬為個人,機井設(shè)計、施工及其配套與管理均無設(shè)計依據(jù),任憑農(nóng)場主意愿或井隊經(jīng)驗進(jìn)行,機井設(shè)計、施工存在諸多問題,如機井深度過大,濾料偏大,洗井不徹底等問題,且無任何機井檔案資料,造成機井管理的混亂,機井?dāng)?shù)量、開采量無法準(zhǔn)備統(tǒng)計。

2.2.3 混合開采,水質(zhì)惡化

下野地灌區(qū)現(xiàn)有機井深度普遍大于 300 m,主要開采中深層承壓水,礦化度小于1 g/L,水質(zhì)良好。但在機井施工過程中井隊為達(dá)到協(xié)議單井出水量或農(nóng)戶為追求更大的出水量,對上部礦化度較高的含水層未進(jìn)行止水或不完全止水,造成多個含水層混合取水。長期以來,這樣混合開采造成地下水上下各含水層發(fā)生或加劇水力聯(lián)系,甚至相互串通,造成地下水水質(zhì)逐漸惡化。

2.2.4 重灌輕排,土壤鹽漬化加重

下野地灌區(qū)處于瑪納斯河下游沖積平原區(qū),地層顆粒較細(xì),巖性以粉土、粉質(zhì)粘土和粘土為主,局部夾有粉、細(xì)砂層,大量農(nóng)業(yè)灌溉水入滲,致使?jié)撍怀尸F(xiàn)季節(jié)性抬升,水位埋深較淺。而現(xiàn)狀排水設(shè)施主要為明渠排水,排水不通暢,無其它灌排結(jié)合井和排水井,潛水水位持續(xù)偏高。在強烈的蒸發(fā)作用下,土壤中水分運移以上行為主,向下淋濾脫鹽的過程微弱,土壤表現(xiàn)為聚鹽型,久而久之造成土壤鹽漬化加重。

2.2.5 地下水監(jiān)測站網(wǎng)不完善,手段落后

下野地灌區(qū)內(nèi)無中深層地下水監(jiān)測站(長觀孔),現(xiàn)有監(jiān)測站主要為淺層地下水水位動態(tài)監(jiān)測點,其孔深多小于30m,甚至個別孔深小于 10m,且因維護(hù)不夠,多數(shù)處于報廢狀態(tài),無法真實反映地下水動態(tài)變化特征。地下水監(jiān)測工作也由當(dāng)?shù)厮苋藛T兼管,監(jiān)測手段落后,仍采用測繩、卷尺等設(shè)備進(jìn)行水位測量,且監(jiān)測數(shù)據(jù)不全,缺少水量、水質(zhì)的監(jiān)測。

3 對策與建議

3.1 科學(xué)合理開采地下水

下野地灌區(qū)為“潛水可采,但承壓水屬限制開采區(qū)”,應(yīng)嚴(yán)格按照地下水開發(fā)利用分區(qū)進(jìn)行地下水開采,對現(xiàn)有開采機井進(jìn)行合理調(diào)整,對運行狀況較差、混合開采的機井應(yīng)逐步進(jìn)行關(guān)停,對地下水開采進(jìn)行總量控制,同時對報廢機井進(jìn)行回填處理。

3.2 健全政策法規(guī)體系,增強節(jié)水意識

首先要進(jìn)行制度節(jié)水,建立完善的地下水管理制度體系,積極開展節(jié)水工作,增強全民節(jié)水意識,實現(xiàn)全面節(jié)水。其次為用水過程節(jié)水,通過生產(chǎn)設(shè)備的改造和用水工藝的改變,提高水的重復(fù)利用率;通過農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整,積極發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)和節(jié)水灌溉技術(shù),提高農(nóng)業(yè)灌溉水利用效率。

3.3 堅決制止私自開采地下水行為

地下水是水資源的重要組成部分,地下水資源對處于干旱、半干旱地區(qū)的新疆城鄉(xiāng)各族群眾的生活飲用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供水以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)都發(fā)揮了不可替代的重要作用。因此應(yīng)進(jìn)行機井全面排查,對未經(jīng)水行政主管部門批準(zhǔn)、未辦理取水許可證等違規(guī)開采地下水的行為進(jìn)行制止,“退耕還水”。

3.4 建立中深層地下水監(jiān)測站網(wǎng)

地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)反映了地下水水量、水質(zhì)和開發(fā)利用情況的變化。為保證地下水資源的可持續(xù)利用,需進(jìn)一步完善地下水動態(tài)監(jiān)測站網(wǎng),實現(xiàn)自動監(jiān)測,特別是中深層地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)的建設(shè)工作,以便對不同深度內(nèi)含水層的地下水動態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控。通過地下水動態(tài)監(jiān)測資料,確定合理的水位降深和開采量,優(yōu)化開采運行方案,為科學(xué)合理開采地下水提供依據(jù)。

3.5 加快實施地表水源工程

下野地灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀水利工程無任何調(diào)蓄水庫,地表來水量較少,且地下水資源匱乏,造成灌區(qū)水資源供需矛盾尤為突出,因此應(yīng)加快實施地表水源引水工程,早日建成下野地地表供水工程和炮臺鎮(zhèn)地表供水工程,替代部分地下水開采量,緩解地下水超采的現(xiàn)狀,以達(dá)到地下水的可持續(xù)利用。

[1]新疆兵團勘測規(guī)劃設(shè)計研究院地質(zhì)勘察分院,農(nóng)八師石河子市地下水開發(fā)利用與保護(hù)規(guī)劃,2009。

[2]新疆兵團勘測規(guī)劃設(shè)計研究院地質(zhì)勘察分院,農(nóng)八師石河子市地下水監(jiān)測網(wǎng)規(guī)劃,2009。