青銅峽灌區(qū)潛水動(dòng)態(tài)變化與水生態(tài)保護(hù)淺析

陳玉春

（寧夏回族自治區(qū)水文水資源勘測局，750001，銀川）

青銅峽灌區(qū)潛水動(dòng)態(tài)變化與水生態(tài)保護(hù)淺析

陳玉春

（寧夏回族自治區(qū)水文水資源勘測局，750001，銀川）

在系統(tǒng)整理2002—2014年青銅峽灌區(qū)潛水動(dòng)態(tài)、引排水量、開采量、灌區(qū)節(jié)水改造及灌溉水利用系數(shù)等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析灌區(qū)潛水動(dòng)態(tài)變化影響因素以及潛水水位下降對湖泊濕地的影響，進(jìn)而提出從生態(tài)維護(hù)角度系統(tǒng)研究灌區(qū)節(jié)水改造適宜規(guī)模，用來指導(dǎo)灌區(qū)節(jié)水、生態(tài)維系、地下水利用與保護(hù)的建議。

青銅峽灌區(qū)；潛水動(dòng)態(tài)；水生態(tài)；影響因素

一、灌區(qū)概況

青銅峽灌區(qū)是引黃自流灌區(qū)，位于銀川平原，多年平均年降水量189 mm，海拔1 090～1 200m，南高北低，黃河貫穿整個(gè)灌區(qū)。青銅峽灌區(qū)面積5 651 km2，共有地下水監(jiān)測井173眼，主要監(jiān)測潛水動(dòng)態(tài)，監(jiān)測控制面積5 504 km2，監(jiān)測井密度31眼/103 km2。以黃河為界，青銅峽灌區(qū)分為河西灌區(qū)與河?xùn)|灌區(qū)，河西灌區(qū)4 702 km2，河?xùn)|灌區(qū)802 km2。河西灌區(qū)以寧夏銀川永寧縣為界分為銀北灌區(qū)與銀南灌區(qū)，銀北灌區(qū)3 542 km2，銀南灌區(qū)1 160 km2。青銅峽灌區(qū)2002—2014年平均年引水量46.284億m3，排水量25.272億m3，平均年降水量183.3mm。

2003年黃河來水量偏枯，青銅峽灌區(qū)引水量比往年減少30%，潛水水位明顯下降。此后受引水量減少和灌區(qū)節(jié)水改造水平逐年提高等影響，潛水水位持續(xù)下降。水位下降造成湖泊濕地面積萎縮，湖泊補(bǔ)水量持續(xù)增加，對灌區(qū)生態(tài)維系產(chǎn)生不利影響。因此，在系統(tǒng)整理青銅峽灌區(qū)潛水水位下降數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分析影響因素，并提出相應(yīng)對策十分必要。

二、潛水動(dòng)態(tài)變化趨勢

1.年內(nèi)地下水水位變化

青銅峽灌區(qū)地下水水位變化主要受灌溉及排水的控制。冬灌過后，地下水水位持續(xù)下降，一般到來年的2月份呈現(xiàn)第一個(gè)谷值。3月初，氣溫回升，凍土層逐漸開始融凍，逐步釋放融凍水，地下水水位小幅度回升。4月末凍土層基本融通，夏灌開始，大量地表水體入滲補(bǔ)給地下水，地下水水位迅速升高呈現(xiàn)第一個(gè)峰值。6—8月的整個(gè)灌溉期，地下水水位處于較高水平。9月中旬，夏灌結(jié)束，地下水水位較快回落呈現(xiàn)第二個(gè)谷值。10月下旬，為土壤保墑洗鹽開始冬灌，地下水水位升高而呈現(xiàn)第二個(gè)峰值。冬灌后，地下水水位持續(xù)下降，又進(jìn)入枯水期。豐枯交替，地下水水位年復(fù)一年呈規(guī)律性變化。

2.歷年地下水水位變化趨勢

分灌溉期、枯期、年平均3種情況說明地下水水位變化。灌溉期埋深為各監(jiān)測井8月平均埋深的加權(quán)平均值，枯期埋深為各監(jiān)測井2月平均埋深的加權(quán)平均值，年均埋深為各監(jiān)測井年均埋深的加權(quán)平均值。

2002—2014年青銅峽灌區(qū)灌溉期地下水水位呈逐年波動(dòng)下降的趨勢（見圖1），累積降幅0.74m。灌溉期水位的波動(dòng)與引水量變化趨勢同步：引水量減少，水位下降；引水量增加，水位上升。2002—2014年青銅峽灌區(qū)枯期地下水水位呈逐年波動(dòng)下降的趨勢，累積降幅0.54m，枯期水位波動(dòng)既受灌溉影響也受排水影響，排水對其影響是主要因素。2002—2014年青銅峽灌區(qū)年均水位均呈逐年下降的趨勢，累積降幅0.70m，期間2004年、2009年小幅度回升，其他年份呈現(xiàn)持續(xù)下降走勢。

圖1　青銅峽灌區(qū)豐枯期地下水埋深變化圖

圖2　青銅峽灌區(qū)灌溉利用系數(shù)變化圖

按照2002—2014年水位下降的速率是否超過0.05m/a為標(biāo)準(zhǔn)劃分3個(gè)階段，即初期快速下降階段、中期緩慢下降階段、末期加速下降階段（見表1）。初期快速下降階段（2002—2005年）枯期水位下降速率0.065m/a，灌溉期水位下降速率0.085m/a，年均水位下降速率0.073m/a；中期緩慢下降階段（2006—2010年）枯期水位下降速率0.010m/a，灌溉期水位下降速率0.039 m/a，年均水位下降速率0.032m/a；末期加速下降階段（2011—2014年）枯期水位下降速率0.073m/a，灌溉期水位下降速率0.073m/a，年均水位下降速率0.081m/a。

表1　青銅峽灌區(qū)地下水埋深降幅統(tǒng)計(jì)表

三、潛水動(dòng)態(tài)變化的影響因素分析

1.引排水量變化

灌區(qū)引水量變化對灌溉期地下水水位影響顯著。2003年受黃河來水偏枯制約，灌區(qū)引水量比2002年減少14.7億m3，同比減少27%，灌溉期水位同比下降0.30m，年均水位下降0.23m。2004年引水量比2003年增加7.62億m3，灌溉期水位回升0.20m，年均水位回升了0.09m。2005年以后引水量波動(dòng)下降，灌溉期水位也同步波動(dòng)下降，2010年后在45.3億～42.1億m3之間波動(dòng)。

相同情況下，排水量越大，地下水水位下降幅度也越大。用排引比來表示灌區(qū)排水能力，2002—2009年灌區(qū)排引比一般在0.47～0.53之間波動(dòng)，平均為0.514，年均地下水水位下降速率0.046m/a。2010年后灌區(qū)節(jié)水改造力度加大，排水溝整治效果明顯，排引比一般在0.58～0.63之間波動(dòng)，平均為0.595，年均地下水水位進(jìn)入加速下降階段，下降速率0.081m/a。

2.灌區(qū)節(jié)水改造

據(jù)《寧夏自治區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析報(bào)告》（2006—2014年），青銅峽灌區(qū)2006年灌溉水利用系數(shù)0.385，2010年灌溉水利用系數(shù)0.400，2014年灌溉水利用系數(shù)0.445，比2006年提高了0.06。從圖2看出，2006—2010年每年增加3.75‰，2010—2014年每年增加11.25‰，2010年以后灌溉水利用系數(shù)增速加快，增速是之前的3倍。

經(jīng)分析，灌區(qū)2010年以后灌溉水有效利用系數(shù)增速提高的原因主要是青銅峽灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程投入加大，新增高效節(jié)水灌溉工程面積較多。如2011—2014年節(jié)水改造工程累計(jì)投資13.4億元，青銅峽灌區(qū)高效節(jié)水灌溉面積累計(jì)73.3萬畝（1畝=1/15 hm2，下同），新增節(jié)水灌溉面積61.6萬畝，占累計(jì)節(jié)灌面積的84%。高效節(jié)水灌溉面積按類型劃分，管灌面積10.3萬畝，噴灌面積8.1萬畝，微灌面積56.8萬畝。

2011—2014年灌區(qū)引水量平均為43.26億m3，變幅在2.8%至4.7%之間，基本穩(wěn)定；地下水開采量基本穩(wěn)定，排水量明顯增加；引排量差17.37億m3，比2002—2010年平均引排差減少了5.26億m3。灌區(qū)節(jié)水改造一方面減少了渠系入滲補(bǔ)給量和田間入滲補(bǔ)給量；另一方面增加了排水系統(tǒng)能力，排引比明顯提高，相同條件下排水量明顯增加，打破了以前形成的地下水補(bǔ)排平衡，引起灌區(qū)地下水水位下降，直至形成新的地下水補(bǔ)排平衡。許多整治的排水溝附近的監(jiān)測井最低水位出現(xiàn)在10月份，也佐證了排水溝整治對地下水的影響。因此，灌區(qū)節(jié)水改造是這一階段地下水水位下降的主要影響因素。

3.人工開采

從寧夏水資源公報(bào)統(tǒng)計(jì)的灌區(qū)地下水開采量數(shù)據(jù)來看，2003年因抗旱打井導(dǎo)致開采量大幅度增加外（開采量4.8億m3），其余年份開采量在3.6億～4.0億m3間波動(dòng)緩增。開采與灌區(qū)水位下降關(guān)系不顯著，不是水位下降的主要因素。

四、結(jié)論

2000年以來，隨著引水量減少與節(jié)水改造力度加大，青銅峽灌區(qū)以前大引大排形成的潛水平衡被打破，潛水水位逐年下降，在尋求達(dá)成新的動(dòng)態(tài)平衡，此過程可劃分為3個(gè)階段。初期水位快速下降階段（2000—2005年），初期水位下降主要原因是灌區(qū)引水量顯著減少，水位迅速下降與波動(dòng)主要體現(xiàn)了引水量變化，并初步達(dá)到了新的平衡。中期緩慢下降階段（2006—2010年），下降的主要原因是引水量略減，節(jié)水水平小幅度增長，故此階段灌區(qū)潛水適應(yīng)了引水量顯著減少后，又在引水量小幅度減少和節(jié)水改造雙重影響下逐步形成新的平衡。在末期加速下降階段（2011—2014年），一方面引水量減少，灌溉水利用系數(shù)提高，灌區(qū)地下水補(bǔ)給量顯著減少；另一方面，排水溝治理力度加大，排水量顯著增加，兩者導(dǎo)致灌區(qū)潛水水位迅速下降，形成新的平衡。

2000年以來，青銅峽灌區(qū)潛水水位持續(xù)下降0.70m，對灌區(qū)湖泊濕地生態(tài)產(chǎn)生了較大影響。隨著潛水水位下降，潛水補(bǔ)給湖泊水量大幅度減少，在枯期潛水水位降速大于湖泊水位降速，湖水滲漏補(bǔ)給地下水，湖泊在蒸發(fā)與滲漏雙重作用下水位明顯下降。

潛水水位是維系湖泊濕地的關(guān)鍵下墊面條件，潛水水位持續(xù)下降勢必造成湖泊濕地的大幅度萎縮。1950年，銀川平原湖泊濕地面積約540 km2，1958年下降為240 km2，1988年降至160 km2。2002年自治區(qū)政府決定對銀川平原濕地生態(tài)進(jìn)行搶救性恢復(fù)建設(shè)，恢復(fù)了70 km2湖泊水面。在此背景下，2004年湖泊濕地面積208.3 km2，2012年湖泊濕地面積266.6 km2，面積增加了58.3 km2。但是為了維持主要湖泊面積，每年需向湖泊補(bǔ)水，2015年補(bǔ)水量約1.1億m3，湖泊濕地從以前天然狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ぱa(bǔ)水維系狀態(tài)。

隨著節(jié)水改造水平提高，潛水水位進(jìn)一步下降，湖泊濕地維系面臨形勢更加嚴(yán)峻，所需補(bǔ)水量進(jìn)一步增加。而寧夏受黃河引水量限制，湖泊補(bǔ)水水量再增加的難度很大，不可避免地要依據(jù)重要性有選擇性地對湖泊濕地補(bǔ)水。

青銅峽灌區(qū)地下水補(bǔ)排要素發(fā)生了重大變化，只能通過水位下降、減少潛水蒸發(fā)和排入排水溝水量等方式，以期達(dá)到新的補(bǔ)排平衡。引黃灌區(qū)地下水資源承載力和可開采量顯著下降的同時(shí)，灌區(qū)還面臨嚴(yán)峻的地下水污染問題，潛水中氨氮普遍檢出，超標(biāo)率達(dá)65%以上，地下水脆弱性增加。因此，要研究灌區(qū)節(jié)水改造條件下的灌區(qū)地下水生態(tài)保護(hù)與治理，從生態(tài)維護(hù)角度系統(tǒng)探析灌區(qū)節(jié)水改造適宜規(guī)模，以指導(dǎo)灌區(qū)節(jié)水、生態(tài)維系、地下水利用與保護(hù)。■

［1］寧夏回族自治區(qū)水利廳.寧夏回族自治區(qū)水資源公報(bào)［R］.2000—2014.

［2］張學(xué)英，等.衛(wèi)寧灌區(qū)地下水動(dòng)態(tài)規(guī)律及影響分析［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2007（6）.

［3］劉燕.涇惠渠灌區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化特征及成因分析［J］.人民長江，2010（8）.

［4］徐存東，劉輝，等.干旱區(qū)揚(yáng)水灌溉對區(qū)域地下水動(dòng)態(tài)特征的影響分析［J］.水利水電技術(shù)，2015（9）.

［5］魏建成.銀川平原地下水位動(dòng)態(tài)影響因素及變化類型分析［J］.寧夏工程技術(shù)，2013（3）.

責(zé)任編輯安天杭

Dynam ic change of shallow aquifer in Qingtongxia Irrigation District and water ecology protection

Chen Yuchun

Impact of dynamic change of shallow aquifer aswell as influential factors and dropping of groundwater level on lake and wetlands are examined based on data from 2002 to 2014 dynamic change of shallow aquifer，amount of water diversion，groundwatermining，water-saving rehabilitation and irrigated water use coefficient.Scale for watersaving rehabilitation of irrigation district is proposed from ecological point of view，which should be used as guidelines forwater conservation，sustaining ecosystem，groundwater utilization and protection.

Qingtongxia Irrigation District；dynamic of shallow aquifer；water ecology；influential factor

P641.132+TV

B

1000-1123（2016）13-0043-03

2016-05-08

陳玉春，高級工程師，主要研究方向?yàn)榈叵滤Y源、水文水資源。