疏勒河流域地下水位變化分析

郝玉萍

(甘肅省疏勒河流域水資源管理局，甘肅 玉門 735211)

1 流域概況

疏勒河為甘肅省第二大內(nèi)陸河，流域總面積2.41萬(wàn) km2，位于東經(jīng) 96°15'～98°30'、北緯39°40'～41°00'之間。流域?qū)侔肷衬珊敌詺夂?，平均風(fēng)速2.3m/s，年平均氣溫6.90℃，年蒸發(fā)量2897.70～3042.60mm，年降水量47.40～63.40mm，降雨年內(nèi)分布極不均勻，主要集中在6～10月，約占全年降水量的60%。年平均日照時(shí)數(shù)為3056.40h，年平均相對(duì)濕度為46%，最冷時(shí)凍土深度為1.32m。

2 流域水文地質(zhì)

昌馬洪積扇:屬粗顆粒的砂卵礫石單一結(jié)構(gòu)，是地下水的主要補(bǔ)給徑流區(qū)。潛水的埋深與含水層厚度變化一致。

玉門～踏實(shí)盆地:潛水含水層屬第四系全新統(tǒng)的亞黏土、亞砂土和砂層，厚度一般5～10m，在南北及山區(qū)邊緣小于5m。承壓水頂板埋深大多在8～12m。

瓜州盆地:瓜州東部的孔隙水為中粒含水層的單一潛水結(jié)構(gòu)，層厚15～20m，水位埋深4～6m。中部和西部則為細(xì)粒含水層和黏性土隔水層的雙層結(jié)構(gòu)，上部為潛水，下部為承壓水。水量除南部豐富外其余均屬中等。

花海盆地:礫石平原區(qū)，地下及田間灌溉入滲，其補(bǔ)給量約占盆地地下水總補(bǔ)給量的11%，在盆地南部地下水由南向北徑流的同時(shí)，水位埋深大于20m，地下水位向北東方向徑流，水量豐富。細(xì)土平原區(qū)為孔隙潛水—承壓水，具有雙層結(jié)構(gòu)。

流域內(nèi)昌馬灌區(qū)位于玉門—踏實(shí)盆地、雙塔灌區(qū)位于瓜州盆地、花海灌區(qū)位于花海盆地，這三大盆地為3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。

3 地下水運(yùn)動(dòng)方式

地下水通過(guò)補(bǔ)給和排泄，完成運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

3.1 地下水補(bǔ)給方式

在昌馬洪積扇頂部以河(渠)的形式大量入滲，滲漏量達(dá)50%以上，入滲量占盆地地下水補(bǔ)給量的80%左右。到細(xì)土平原區(qū)，地下水補(bǔ)給原則主要為灌溉渠系在含水層內(nèi)部還存在由淺部向深部的徑流，北部深層地下水又由深部向淺部移動(dòng)，頂托補(bǔ)給上層潛水［3］。大氣降水和疑結(jié)水入滲補(bǔ)給量很小，一般忽略不計(jì)。

3.2 地下水排泄方式

第一排泄方式為灌區(qū)農(nóng)田灌溉提水;次大用水量為生活、生產(chǎn)用水;同時(shí)，一部分水以地面蒸發(fā)、植物蒸騰、地下徑流等方式泄出本區(qū)。

4 地下水位變化分析

1993年、1998年、2001年，流域昌馬灌區(qū)、雙塔灌區(qū)、花海灌區(qū)開(kāi)始建地下水位觀測(cè)點(diǎn)?，F(xiàn)對(duì)流域2001～2009年的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

4.1 地下水運(yùn)行規(guī)律分析

地下水受重力影響向下游流動(dòng)，一旦灌區(qū)某地點(diǎn)地下水被提取，上游地下水將會(huì)向下游流動(dòng)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。如果流域長(zhǎng)時(shí)間補(bǔ)給量小于排泄量，地下水位因得不到補(bǔ)充而逐年下降。在地下水受重力作用不斷向下游移動(dòng)時(shí)，地下水位高的水位點(diǎn)會(huì)最先顯示出下降趨勢(shì)，水位最高點(diǎn)下降最大，第二水位高點(diǎn)次之，依此類推。

針對(duì)當(dāng)前高校在信息與計(jì)算科學(xué)人才培養(yǎng)方面普遍存在的問(wèn)題，圍繞構(gòu)建的復(fù)合型人才三維協(xié)同培養(yǎng)體系做好４個(gè)方面的工作．

4.2 地下水位變化趨勢(shì)分析

昌馬灌區(qū)地下水位最高點(diǎn)昌2，多年平均地下水位為1513.92m，比其地面高程低16.02m(見(jiàn)表1、圖1)。昌馬灌區(qū)排名在前的3個(gè)高水位點(diǎn)水位埋深之和為34.80m，占全部測(cè)點(diǎn)水位埋深總和64.88m的54%，出現(xiàn)了最大水位埋深點(diǎn)，正好符合地下水受重力作用向下游運(yùn)動(dòng)規(guī)律，說(shuō)明昌馬灌區(qū)地下水位變化趨勢(shì)是由于地下水補(bǔ)給量小于排泄量造成的，地下水失衡明顯。

表1 昌馬灌區(qū)最高水位與最低水位幅度差單位:m

圖1 昌馬灌區(qū)地下水位與地面高程

雙塔灌區(qū)地下水位最高點(diǎn)是雙 CG1(見(jiàn)表2、圖2)，多年平均地下水位1254.59m，比其地面高程低2.93m。雙塔灌區(qū)排名前3個(gè)高水位點(diǎn)水位埋深之和為10.07m，占全部測(cè)點(diǎn)水位埋深總和96.67m的10%，沒(méi)有出現(xiàn)高水位埋深點(diǎn)，地下水位總體上沒(méi)有較大變化，說(shuō)明地下水補(bǔ)給量與排泄量均衡。

表2 雙塔灌區(qū)最高水位與最低水位幅度差 單位:m

續(xù)表

圖2 雙塔灌區(qū)地下水位與地面高程

花海灌區(qū)地下水位最高點(diǎn)是花CG6，多年平均地下水位為1268.25m，比其地面高程低35.97m(見(jiàn)表3、圖3)?；ê９鄥^(qū)排名前3個(gè)高水位點(diǎn)水位埋深之和為60.02m，占全部測(cè)點(diǎn)水位埋深總和80.21m的75%，出現(xiàn)了最大水位埋深點(diǎn)，正好符合地下水受重力作用向下游運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，說(shuō)明花海灌區(qū)地下水位變化趨勢(shì)是下降的，這是由于地下水補(bǔ)給量小于排泄量造成的，地下水失衡嚴(yán)重。

表3 花海灌區(qū)最高水位與最低水位幅度差 單位:m

圖3 花海灌區(qū)地下水位與地面高程

4.3 地下水位均衡分析

根據(jù)水文地質(zhì)部門提供的參數(shù)、系數(shù)，通過(guò)地下水補(bǔ)給量與排泄量平衡計(jì)算，地下水位變化分析情況如下:

4.3.1 參數(shù)(表4)

表4 均衡計(jì)算參數(shù)取值

4.3.2 系數(shù)

昌馬水庫(kù)—昌馬大壩河水入滲系數(shù)0.90;昌馬大壩處向昌馬戈壁棄水入滲率取0.68;洪水入滲率0.68;灌區(qū)渠系干、支、斗綜合利用率滿足0.53。

4.3.3 計(jì)算公式

式中 Q渠滲——渠系入滲補(bǔ)給量;

Q渠引——渠口引水量;

α——渠系利用率。

表5 昌馬灌區(qū)年地下水平衡分析

昌馬灌區(qū)地下水年補(bǔ)給量4.48億m3，地下水年排泄量4.59億m3，補(bǔ)給量比排泄量少0.11億m3，補(bǔ)給不足，地下水位總體將呈下降趨勢(shì)(見(jiàn)表5)。

表6 雙塔灌區(qū)年地下水平衡分析

雙塔灌區(qū)地下水年補(bǔ)給量2.06億m3，地下水年排泄量2億m3，補(bǔ)給量比排泄量多0.06億m3，基本均衡，地下水位將不會(huì)有太大變化(見(jiàn)表6)。

花海灌區(qū)地下水年補(bǔ)給量為0.61億m3，地下水年排泄量為0.59億m3，地下水補(bǔ)給量比排泄量少0.02億m3，補(bǔ)給量不足，地下水位總體將呈下降趨勢(shì)(見(jiàn)表7)。

表7 花海灌區(qū)年地下水平衡分析

以上計(jì)算，從理論上分析了地下水下降的原因，進(jìn)而說(shuō)明高水位點(diǎn)最先受到影響而出現(xiàn)最大水位埋深的現(xiàn)象。

5 地下水水位影響因素分析

5.1 內(nèi)因分析

水文地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地下水位影響。地下孔隙水間有毛細(xì)現(xiàn)象，土壤顆粒間孔隙越小，吸水能力就越強(qiáng)，水位上升;孔隙越大，吸水能力就越弱，水位下降。砂層和礫石層，因土壤顆粒間孔隙較大，蓄水能力差，地下水位上升高度較低。黏土、亞黏土，由于土壤顆粒孔隙較小，水位上升較高。因而，水文地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地下水位有一定影響。

昌馬灌區(qū)和花海灌區(qū)處于戈壁周邊，上游均為砂層和亞砂土，中、下游是細(xì)土平原為亞黏土，雙塔灌區(qū)處于細(xì)土平原區(qū)，土質(zhì)為黏性土，具備了毛細(xì)現(xiàn)象基本條件。昌馬灌區(qū)前3個(gè)最大水位埋深和后9個(gè)較小水位埋深、雙塔灌區(qū)所有測(cè)點(diǎn)水位埋深、花海灌區(qū)前3個(gè)最大水位埋深和后3個(gè)較小水位埋深，都符合毛細(xì)現(xiàn)象。這說(shuō)明不同地質(zhì)條件一定會(huì)影響地下水位的埋深，出現(xiàn)上、下游水位埋深相差懸殊的現(xiàn)象。

5.2 外因分析

a.地下水補(bǔ)給量對(duì)地下水位的影響。入滲包括戈壁上的降水和河道、渠系、田間水入滲等因素。每年入滲量大則地下水位上升，入滲量小則地下水位下降。

b.地下水排泄量對(duì)地下水位的影響。排泄包括地下水開(kāi)采、蒸發(fā)與蒸騰、側(cè)向流出等因素。因?yàn)檎舭l(fā)、蒸騰和側(cè)向流出量每年均衡穩(wěn)定，而地下水提取量每年都在遞增，是一個(gè)變量，因此，地下水提取量是影響地下水排泄量變化的主要因素。

c.觀測(cè)精度對(duì)地下水位的影響。各灌區(qū)觀測(cè)設(shè)備陳舊，技術(shù)人員素質(zhì)高低不齊，有觀測(cè)和記錄不精準(zhǔn)現(xiàn)象發(fā)生。

d.水庫(kù)蓄水對(duì)地下水位的影響。由于水庫(kù)蓄水產(chǎn)生水壓力，可使水庫(kù)周邊因孔隙水壓力而使地下水位升高。同時(shí)水庫(kù)入滲水量在水壓力作用下可以及時(shí)補(bǔ)充周邊地下水，使地下水保持在一個(gè)穩(wěn)定水位。雙塔灌區(qū)水位埋深最小點(diǎn)恰好距離雙塔水庫(kù)最近。

昌馬灌區(qū)前3個(gè)高水位點(diǎn)(昌2、昌3、昌1)和花海灌區(qū)前3個(gè)高水位點(diǎn)(花CG6、花CG1、花CG4)的水位埋深過(guò)大，既有內(nèi)因，也有外因，根本原因還有待于我們繼續(xù)探索。只有找到了地下水位變化的真正原因，才能在管理上采取正確的措施，科學(xué)管理和有效保護(hù)地下水資源，實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用?！?/p>

1 甘肅省地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查設(shè)計(jì)院.甘肅省河西走廊(疏勒河)農(nóng)業(yè)灌溉暨移民安置綜合開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告［R］.2005.

2 疏勒河流域水資源管理局.疏勒河流域初始水權(quán)分配方案［R］.2007.

3 甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.灌區(qū)地下水動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)研究報(bào)告［R］.2004.