吐魯番坎兒井衰減與保護探析

古麗菲婭·吾斯曼

（新疆水文水資源局 新疆 烏魯木齊 830000）

1 概況

位于新疆天山南麓的吐魯番盆地，地處干旱荒漠區(qū)，面積38163km2。整個盆地地勢西北高，東南低，盆地內(nèi)有大小14條河流，多為坡度大、流程短、水量小的小河，多年平均年降水總量為34.45億m3，盆地水資源總量為12.57億m3。人均占有水資源量2197m3／人，低于全疆平均值4918m3／人，也低于全國平均值2267m3／人。吐魯番盆地主要是以灌溉農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)的國民經(jīng)濟發(fā)展體系，區(qū)內(nèi)水資源利用也主要集中在農(nóng)業(yè)灌溉中，農(nóng)業(yè)綜合用水量13.22億m3，占總用水量的92.8%。截止2013年，全區(qū)農(nóng)業(yè)綜合灌溉面積198.1萬畝，共建成水庫15座，總庫容8365萬m3；渠道6594km，已防滲4806km；機電井4857眼，坎兒井1091條。

2 坎兒井開發(fā)利用現(xiàn)狀及供水量

吐魯番盆地水資源緊缺。由于坎兒井易開發(fā)建設(shè)、投資較小、水量提取方便，所以，在水利工程開發(fā)建設(shè)中，吐魯番盆地主要以坎兒井為主。

2.1 坎兒井開發(fā)利用現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計，截止2013年吐魯番盆地共建成坎兒井1091條，總長度3488.5km（暗渠和明渠）,總出水量約7.353m3／s,年徑流量2.32億m3，坎兒井總控制灌溉面積13.23萬畝。在全部坎兒井中，有水坎兒井404條，總流量7352.1L/s,年出水量2.319億m3，控制灌溉面積13.23萬畝，約有6萬人、10萬頭牲畜飲用坎兒井水。其中土坎238條，砂坎166條。有水坎兒井明渠總長202.5km，暗渠總長1354.6km，其中集水段417.5km，輸水段937.1km。豎井總數(shù)55211個，其中已加固豎井7212個，坎兒井匯水澇壩總?cè)萘?0.8萬m3。所有坎兒井中，出水最大的坎兒井出水流量可達244.8L/s,最長的暗渠長達11km,最長的明渠7km,最深的豎井120m，容量最大的澇壩容量為3.0萬m3。

2.2 供水量

2013年吐魯番盆地水利工程總供水量14.25億m3，其中蓄水工程供水量1.14億m3，引水工程供水量3.75億m3，地下水利用量（包括泉水、坎兒井水）9.35億m3，中水回用量0.02億m3。2013年吐魯番盆地各業(yè)總用水量14.25億m3，其中農(nóng)牧業(yè)用水量13.21億m3，工業(yè)用水量0.571億m3，城鎮(zhèn)生活用水量0.252億m3，生態(tài)環(huán)境用水量0.128億m3。

3 坎兒井衰減原因分析

3.1 無序開發(fā)，造成地下水資源流失

吐魯番盆地環(huán)境惡劣，水資源緊缺，需求量遠遠超過其承載力。解放后，吐魯番地區(qū)的水利事業(yè)得到蓬勃發(fā)展，但是由于人們認識的局限性和受左的路線影響，地下水資源開發(fā)缺乏總體規(guī)劃、科學(xué)管理、顧全大局、生態(tài)環(huán)境保護的意識，為了滿足各自需求，許多用水單位私自打井，無序開采地下水。2013年，盆地內(nèi)總引水量11.00億m3，其中坎兒井、機井、泉水等地下水的利用量為6.77億m3，占總引水量的61.55%。過量開采地下水，致使地下水位不斷下降，大量坎兒井干。同時，在地下水資源利用中，由于渠道直接遠距離地把河水通過防滲渠道輸入下游，造成上游地下水補給量減少，地下水位下降，使得坎兒井因為地表水調(diào)度運用不合理造成衰退。

3.2 布局過密造成坎兒井質(zhì)量下減，出水減少

長久以來，為彌補大河春季來水不足，解決120余萬畝農(nóng)田春灌用水需求問題，吐魯番盆地多以打機井提取地下水的方式，進行農(nóng)業(yè)灌溉。因為在機井建設(shè)過程中，各縣、鄉(xiāng)沒有整體規(guī)劃，盲目的開采，造成機井布局不合理，各地爭打淺井、機井，與坎兒井之間爭采淺層地下水，相互影響，致使大批坎兒井衰退。目前吐魯番地區(qū)有機井4857眼，年抽水量4.21億m3，與坎兒井年出水量最多的1996年（6.61億m3）相比，正好相當于現(xiàn)在坎兒井的減少水量（4.37億m3）。這種情況的造成與對機電井和坎兒井的相互聯(lián)系認識不足有關(guān)。

3.3 管理維修不善造成坎兒井衰退

修建大河引水工程以前，坎兒井是吐魯番地區(qū)的主要水源，人民群眾和各級領(lǐng)導(dǎo)對坎兒井的維修管理十分重視。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，大量開發(fā)地表水和地下水，造成坎兒井萎縮，加之坎兒井自身易坍塌、工作危險性大，缺乏簡便有效的維修措施，維修費用高及資金缺乏等原因，使得一部分人對坎兒井失去信心。經(jīng)調(diào)查，許多廢棄的坎兒井其實集水段尚有水，只是在某一段經(jīng)常塌陷、堵，需要經(jīng)常掏挖。由于缺乏資金而放棄的坎兒井到處都有。

3.4 坎兒井自身的缺陷也是其衰退的原因之一

主要表現(xiàn)在三個方面：首先，由于坎兒井開采的是淺層地下水，使其對地下水位變化的適應(yīng)性差。即使在地下水位相對穩(wěn)定的情況下，不延伸水量也會減少。地下水位的下降，必然引起坎兒井水量的減少，甚至干涸。其次，原始的施工工藝落后，易坍塌，開鑿、維修不方便，勞動強度及工作危險性大，經(jīng)常發(fā)生事故。最后，開鑿和維修費用高，功效低，出水量小，輸水距離遠，滲漏損失嚴重。

4 坎兒井保護舉措

4.1 統(tǒng)籌兼顧，科學(xué)規(guī)劃，合理開發(fā)坎兒井

目前，坎兒井在吐魯番盆地不僅是一項實用的水利工程，更是一個有著悠久歷史的文化工程。所以，在開發(fā)中，既要兼顧已列入全國重點文物保護單位的坎兒井，又要照顧水源充足、居民密集、灌溉面積大的坎兒井。要摸清家底、掌握分布和保存狀況，科學(xué)編制坎兒井專項規(guī)劃。要站在整個流域的角度，以水資源高效利用為中心，把地表水、地下水作為一個系統(tǒng)，統(tǒng)籌規(guī)劃坎兒井水資源利用，2015年規(guī)劃在吐魯番市、鄯善縣、托克遜縣規(guī)劃建設(shè)36條坎兒井。在坎兒井的建設(shè)中，要研究制定合理的水資源利用模式，加強對地下水資源的管理和保護，科學(xué)布局坎兒井，使得地下水資源得到有序開發(fā)。

4.2 優(yōu)化水資源配置，增加坎兒井出水量

出水量減少是制約坎兒井發(fā)揮效益的重要因素。由于坎兒井的集水段多處于砂卵礫石層，含水層氣包帶的垂直滲漏極為強烈，因此，可以采用建設(shè)輻射井結(jié)構(gòu)形式，增加坎兒井的出水量。一般采取1～2眼機井式結(jié)構(gòu)，由一條縱向輸水暗渠貫通，便可達到現(xiàn)有出水量的要求。也可以將現(xiàn)有平行布置的多條坎兒井進行歸并，以集中水源，增加出水量。還可采取在輸水管上開透水孔，將原渠段的水量匯入坎兒井，以增加坎兒井的出水量。通過歸并坎兒井不僅可以大幅度減少運行費用，增加出水量，而且還增大了坎兒井利用效益，為坎兒井的可持續(xù)利用奠定了堅實基礎(chǔ)。

4.3 利用新技術(shù)，提升坎兒井品質(zhì)

在新的坎兒井建設(shè)中，要充分利用新技術(shù)，進行科學(xué)勘探，合理選址。在粘土和壤土層中，采用爆破成井技術(shù)進行掘井施工。對一般地層，用潛孔錘和水平鉆機跟管鉆機技術(shù)，采用大口徑鉆井開掘方式，達到節(jié)約施工成本的目的。要堅持土洋結(jié)合的方式，采取套用水泥涵管支撐坎兒井井壁，以及采用錨桿、噴灑加固材料等方法，提升坎兒井建設(shè)質(zhì)量，延長坎兒井使用壽命。在暗渠建設(shè)中可鋪設(shè)防滲管道，既達到節(jié)水的目的，又可減輕每年清淤、掏撈坎兒井的負但。要加強其配套工程建設(shè)，確保其水資源損耗小，功效大。

4.4 堅持地上補地下，賦予坎兒井新的生命力

坎兒井的興衰與水資源利用規(guī)模、效益以及模式息息相關(guān)，修建水庫、渠系防滲、興建機井等都直接影響坎兒井的流量。吐魯番市各河流目前的引水比為72%，部分雨洪資源還沒有得到有效利用，這也為坎兒井的調(diào)蓄利用提供了機遇?？梢圆扇〉厣涎a地下、回灌、主動回補等措施，增加坎兒井的地下水供給量。即在雨季或冬閑時，通過引滲工程將洪水和閑置水引入坎兒井附近入滲，以增加地下水供給，增添坎兒井調(diào)蓄能力。到灌季需要時，再通過坎兒井將水量引出輸送到灌區(qū)。

4.5 強化管護，實現(xiàn)坎兒井長效運轉(zhuǎn)

坎兒井需要有效保護是肯定的，但是全部保護顯然不現(xiàn)實。應(yīng)選擇水文地質(zhì)條件適合、所需水源穩(wěn)定的區(qū)域，對有適當規(guī)模、有代表意義的坎兒井進行保護。要充分發(fā)揮吐魯番地區(qū)坎兒井保護與利用工程培訓(xùn)班的作用，在前邊舉行4期加固維修108道坎兒井的基礎(chǔ)上，積極舉辦第5期培訓(xùn)班，使得今年計劃的15道坎兒井得到維修加固。要重點加強井部的坍塌防治，要對坍塌段的豎井進行砼板護砌，加固深度為1.5m。對于豎井口采用砼井蓋加固，以防止因凍融破壞造成的井口坍塌。要充分利用灌區(qū)節(jié)水改造、農(nóng)田改造等中央國家資金，對有潛力、效益好的坎兒井進行重點維修和設(shè)施改造，確保其長效運轉(zhuǎn)；要落實責任，加強坎兒井的日常管護工作，確保其有人用有人管，長效發(fā)揮作用；完善監(jiān)測系統(tǒng)，隨時掌握坎兒井保存、利用狀況，為保護、維修提供科學(xué)依據(jù)。

4.6 加強農(nóng)業(yè)節(jié)水,提高坎兒井水資源利用效率

建設(shè)節(jié)水型社會是解決吐魯番盆地水資源嚴重短缺的根本出路。針對農(nóng)業(yè)用水占總用水量的89%情況，加強對現(xiàn)有罐區(qū)的配套工程建設(shè)和以節(jié)水為中心的技術(shù)改造，要通過現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)工藝結(jié)合、渠系節(jié)水與田間節(jié)水結(jié)合、工程措施與非工程措施結(jié)合、水利工程節(jié)水與農(nóng)藝技術(shù)節(jié)水結(jié)合、節(jié)水與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整結(jié)合、節(jié)水與改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境結(jié)合來實現(xiàn)。通過節(jié)水措施，提高水資源利用效率，減少坎兒井水資源利用率，達到保護坎兒井的目地。

5 結(jié)語

坎兒井在吐魯番盆地有2000多年的發(fā)展歷史。隨著吐魯番盆地社會經(jīng)濟發(fā)展，對水資源的需求日益增加，各種引水、蓄水、提水工程大量修建，灌溉面積迅速增加，造成坎兒井的補給來源減少。坎兒井的衰減與水資源開發(fā)利用有著密不可分的直接聯(lián)系。通過分析吐魯番地區(qū)水資源概況和開發(fā)利用情況，對坎兒井衰減的原因進行了探討，從五個方面提出保護提高水資源利用效率，以達到保護坎兒井、滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需求。※