天山北麓東段小河流域平原區(qū)淺層地下水超采區(qū)評價

王　濤，徐　明

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天山北麓東段小河流域平原區(qū)淺層地下水超采區(qū)評價

王濤1，徐明2

(1.新疆地礦局第一水文工程地質大隊，新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆維吾爾自治區(qū)地質環(huán)境監(jiān)測院，新疆 烏魯木齊 830000)

天山北麓東段的阜康市、吉木薩爾縣、奇臺縣和木壘哈薩克自治縣是天山北坡經濟帶的重要組成部分，礦產資源豐富而水資源相對貧乏。根據《地下水超采區(qū)評價導則》和《新疆地下水超采區(qū)劃定工作細則》，對評價區(qū)進行地下水超采區(qū)評價，評價結果顯示，平原區(qū)淺層地下水一般超采區(qū)面積為5 909.019 km2，嚴重超采區(qū)面積為759.973 km2，均為中-小型超采區(qū)。

地下水超采區(qū)評價；淺層地下水；年均超采系數；年均水位下降速率

地下水系統(tǒng)是水循環(huán)系統(tǒng)中的一個基本組成部分，是支持人類社會、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要資源。然而全球大面積區(qū)域的地下水資源在氣候變化和人類活動的影響下，消耗十分嚴重[1]。近年來隨著生產生活水平的不斷提高，經濟社會飛速發(fā)展，地下水資源的供需矛盾日益突出，而地下水超采問題也日益嚴重，已經引起了諸如地面沉降、水質惡化、生態(tài)環(huán)境破壞以及地質災害等一系列與地下水超采相關的問題[2-3]。因此，開展地下水超采區(qū)評價工作，對指導地下水開采，推進地下水資源可持續(xù)利用，維持社會、經濟和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1　評價區(qū)概況

1.1評價范圍

本次地下水超采區(qū)評價的范圍位于新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州境內、天山北麓東段的山前沖洪積平原，行政區(qū)劃隸屬于阜康市、吉木薩爾縣、奇臺縣和木壘哈薩克自治縣管轄，評價范圍經度為87°46′-91°20′，緯度為43°35′-45°00′，面積為11 028.298 km2。

1.2地下水開發(fā)利用現狀

評價區(qū)自二十世紀七十年代中期之后，隨著經濟建設的發(fā)展，社會各業(yè)對水資源量的需求越來越大，地下水的開采量隨之急劇增加。評價區(qū)內地下水開采層位主要以第四系松散巖類孔隙潛水含水層和淺層承壓含水層為主，且多為混合開采。據調查，評價區(qū)的現狀地下水補給總量為8.034 5×108m3/a，地下水可開采量為4.173 3×108m3/a，而地下水實際開采量卻高達8.855 8×108m3。隨著地下水開采量的逐年增加，諸如地下水位持續(xù)下降、含水層疏干、濕地干涸、植被退化、水質惡化、土地沙化、風沙天氣劇增等一系列與地下水開采密切相關的地質環(huán)境問題隨之而來。由于長期缺乏合理的水資源開發(fā)利用方案，該問題已經影響到了區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展，而本次區(qū)域地下水超采區(qū)評價的研究工作將對評價區(qū)地下水資源合理開發(fā)利用提供重要依據[4]。

2　地下水超采區(qū)的概念及劃定依據

2.1地下水超采區(qū)的概念

根據《地下水超采區(qū)評價導則》和《新疆地下水超采區(qū)劃定工作細則》可知，地下水超采區(qū)是指某一范圍內，在某一時期，地下水開采量超過了該范圍內的地下水可開采量，造成地下水水位持續(xù)下降的區(qū)域；或指某一范圍內，在某一時期，因開發(fā)利用地下水，引發(fā)了環(huán)境地質災害或生態(tài)環(huán)境惡化現象的區(qū)域[5-6]。

2.2地下水超采區(qū)的判定依據

判斷地下水是否超采主要有以下3個方面的依據：

(1)地下水實際開采量是否大于地下水可開采量；

(2)地下水水位是否持續(xù)下降；

(3)是否發(fā)生了環(huán)境地質災害或生態(tài)環(huán)境惡化現象。

3　地下水超采區(qū)分級原則

3.1根據面積劃分

根據《地下水超采區(qū)評價導則》和《新疆地下水超采區(qū)劃定工作細則》可知，按照地下水超采區(qū)的面積大小，將地下水超采區(qū)劃分四級[5-6]，劃分標準見表1。

表1　地下水超采區(qū)級別劃分標準一覽表

3.2根據超采程度劃分

根據地下水超采區(qū)在開發(fā)利用時期的年均地下水水位持續(xù)下降速率、年均地下水超采系數以及環(huán)境地質災害或生態(tài)環(huán)境惡化的程度，將各級地下水超采區(qū)分別劃分出一般超采區(qū)和嚴重超采區(qū)兩種，并在嚴重超采區(qū)中劃分出禁采區(qū)[5-6]。

1)在各級淺層地下水超采區(qū)、裂隙水超采區(qū)和巖溶水超采區(qū)中，符合下列條件之一的區(qū)域，確定為嚴重超采區(qū)：

(1)年均地下水超采系數大于0.3；

(2)孔隙水年均地下水水位持續(xù)下降速率大于1.0 m；

(3)需要保護的名泉年均泉水流量衰減率大于0.1；

(4)發(fā)生了地下水水質污染，且污染后的地下水水質劣于污染前1個類級以上，或污染后的地下水已不能滿足生活飲用水的水質要求；

(5)因地下水開發(fā)利用引發(fā)了咸水入侵現象；

(6)因地下水開發(fā)利用引發(fā)了土地沙化現象。

2)地下水超采區(qū)中不符合上述條件規(guī)定的區(qū)域，為一般超采區(qū)。

3.3計算公式

1)年均地下水水位下降速率計算公式：v=(H1-H2)/T

式中：v為年均地下水水位持續(xù)下降速率(m/a)；H1為地下水開發(fā)利用時期之初地下水水位(m)；H2為地下水開發(fā)利用時期之末地下水水位(m)；T為地下水開發(fā)利用時期年數(a)。

2)年均地下水超采系數：k=(Q開采-Q可開采)/Q可開采

式中：k為年均地下水超采系數；Q開采為地下水開發(fā)利用時期內年均地下水開采量(萬m3)；Q可開采為地下水開發(fā)利用時期內年均地下水可開采量(萬m3)；

4　地下水超采區(qū)評價

4.1根據年均地下水超采系數劃定超采區(qū)

據評價區(qū)的地下水資源計算結果顯示，1999-2013年間，阜康市平原區(qū)年均地下水開采量為1.425 2×108m3/a，年均地下水可開采量為1.196 0×108m3/a，年均地下水超采系數為0.19，屬地下水一般超采區(qū)；吉木薩爾縣平原區(qū)年均地下水開采量為1.474 7×108m3/a，年均地下水可開采量為0.883 5×108m3/a，年均地下水超采系數為0.67，屬地下水嚴重超采區(qū)；奇臺縣平原區(qū)年均地下水開采量為3.612 0×108m3/a，年均地下水可開采量為1.349 6×108m3/a，年均地下水超采系數為1.68，屬地下水嚴重超采區(qū)；木壘哈薩克自治縣平原區(qū)年均地下水開采量為0.466 5×108m3/a，年均地下水可開采量為1.007 9×108m3/a，年均地下水超采系數為-0.54，為未超采區(qū)。詳見表2。

表2　評價區(qū)內各行政區(qū)年均地下水超采系數計算結果一覽表

圖1　天山北麓東段小河流域平原區(qū)淺層地下水超采區(qū)分布圖

4.2根據年均地下水水位下降速率劃定超采區(qū)

上述計算結果顯示，四個行政區(qū)中奇臺縣地下水超采情況最為嚴重，吉木薩爾縣次之，木壘哈薩克自治縣為未超采區(qū)。但在各行政區(qū)內的地下水現狀開采情況和超采程度分布不均，因此根據平原區(qū)內典型的動態(tài)監(jiān)測點年均地下水水位下降速率繪制等值線圖，并以此作為主要依據繪制評價區(qū)的地下水超采區(qū)分布圖(圖1)，對各行政區(qū)的地下水超采區(qū)范圍進行更加細致的劃定。

從地下水超采區(qū)分布圖中可以看出，一般超采區(qū)主要分布在阜康市、吉木薩爾縣、奇臺縣和木壘哈薩克自治縣以西的山前平原區(qū)，而嚴重超采區(qū)主要分布在奇臺縣境內，阜康市、吉木薩爾縣和木壘哈薩克自治縣僅有小面積分布。據統(tǒng)計，評價區(qū)內淺層地下水的超采區(qū)面積共為6 669 km2，其中嚴重超采區(qū)面積為759.973 km2，一般超采區(qū)面積為5 909.019 km2(見表3)。

表3　評價區(qū)內各行政區(qū)地下水超采區(qū)面積統(tǒng)計表

從表3中可以看出，阜康市、吉木薩爾縣和奇臺縣地下水超采區(qū)的面積較大，均超過了各行政區(qū)內平原區(qū)總面積的70%，木壘哈薩克自治縣地下水超采區(qū)面積較小，占其平原區(qū)總面積的21.67%，且主要分布在該縣西部與奇臺縣交界處，該縣中部和東部均無地下水超采區(qū)分布。

本次地下水超采區(qū)評價中共劃定了6處嚴重超采區(qū)(見表4)，主要集中在各行政區(qū)機井分布密度較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中，阜康市地下水嚴重超采區(qū)集中分布在城關鎮(zhèn)-九運街鎮(zhèn)一帶；吉木薩爾縣地下水嚴重超采區(qū)集中分布在三臺鎮(zhèn)以西至G216線一帶；奇臺縣地下水嚴重超采區(qū)面積較大，主要集中在大泉鄉(xiāng)-110團場、三個莊子鄉(xiāng)-喬仁鄉(xiāng)一帶，以及西北灣鄉(xiāng)的部分區(qū)域；木壘哈薩克自治縣地下水嚴重超采區(qū)面積較小，主要分布在與奇臺縣交界處的雀仁鄉(xiāng)一帶。

表4　地下水嚴重超采區(qū)劃定結果一覽表

5　結論與建議

5.1結論

(1)根據年均地下水超采系數評價結果顯示，1999-2013年間，阜康市平原區(qū)年均地下水超采系數為0.19，屬地下水一般超采區(qū)；吉木薩爾縣平原區(qū)年均地下水超采系數為0.67，屬地下水嚴重超采區(qū)；奇臺縣平原區(qū)年均地下水超采系數為1.68，屬地下水嚴重超采區(qū)；木壘哈薩克自治縣平原區(qū)年均地下水超采系數為-0.54，為未超采區(qū)。

(2)根據年均地下水水位下降速率評價結果顯示，評價區(qū)內淺層地下水一般超采區(qū)面積為5 909.019 km2，嚴重超采區(qū)面積為759.973 km2，超采區(qū)面積共計6 669 km2。其中，嚴重超采區(qū)共劃定了6處，有3處均分布在奇臺縣境內，由此可見奇臺縣地下水超采情況最為嚴重。

5.2建議

(1)地下水超采情況最為嚴重的奇臺縣，接近80%的地下水開采用于農業(yè)灌溉。由此可見，在提高農業(yè)用水效益的同時，調整產業(yè)結構，繼續(xù)加大節(jié)水型社會建設，改善地下水超采局面，保障實現地區(qū)經濟宏觀調控目標所需的水資源支撐。

(2)繼續(xù)開展評價區(qū)內的地下水動態(tài)監(jiān)測工作，提高監(jiān)測精度。嚴格控制地下水超采區(qū)的開采量，防止超采區(qū)面積進一步擴大，同時預防未超采區(qū)向超采區(qū)轉化。

[1]單蘭波,汪家權.地下水超采評價研究的現狀與發(fā)展[J].能源水利.2013,11:110-111.

[2]陳艷俊.地下水超采對地下水環(huán)境的影響[J].地下水.2014,36(4):105-106.

[3]倪深海,鄭天柱,徐春曉.地下水超采引起的環(huán)境問題及對策[J].水資源保護.2003,(4):5-6.

[4]王濤,許雷濤.新疆準東能源基地水文地質環(huán)境地質調查[R].烏魯木齊：新疆維吾爾自治區(qū)地質環(huán)境監(jiān)測院.2016.

[5]水利部綜合事業(yè)局.SL286-2003,地下水超采區(qū)評價導則[S].北京：中國水利水電出版社.2003.

[6]新疆維吾爾自治區(qū)水利廳.新疆地下水超采區(qū)劃定工作細則[S].2004.

Assessment of Groundwater Overdraft in the Plain Area of River Drainage Basin of Eastern Section of Northern Tianshan Mountain

WANGTao1，XUMing2

(1.No.1 Hydrology & Engineering Geology Department,Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resource,Urumqi 830000,Xinjiang；2.Geological environmental monitoring institute of xinjiang Uighur autonomous region，Urumqi 830000,xinjiang)

Fukang City as well as Jimsar County and Qitai County and Mori Kazakh Autonomous County are located in the eastern section of northern Tianshan Mountain,which are the important parts of economic belt on the Northern Slope of the Tianshan Mountains.The area are abundant in mineral resources but lacking in water resource.In accordance with Guidelines for the Assessment of Zones of Groundwater Overdraft and Rules for Groundwater Overdraft Zone Designation of Xinjiang,the assessment is carried out and the results show that the ordinary area of shallow groundwater overdraft zone is 5 909.019km2，and the severe area of shallow groundwater overdraft zone is 759.973 km2，which can be classified into medium-small overdraft zone.

Assessment of zones of groundwater overdraft；shallow groundwater；annual average overdraft coefficient and annual averagedecline rate of groundwater level

2016-05-03

中國地質調查局國家重要能源基地水文地質環(huán)境地質調查項目“新疆準東能源基地水文地質環(huán)境地質調查”(1212011220970)

王濤(1985-)，男，新疆石河子人，工程師，主要從事水文地質、環(huán)境地質、地下水環(huán)境影響評價等方面的研究工作。

P641.8

A

1004-1184(2016)05-0037-03