新疆克州地下水超采評價及管理建議

鄭 勇

(江西省水利科學研究院，江西 南昌 330029；克孜勒蘇柯爾克孜自治州水利局，新疆 克州 845350)

地下水超采將導致一系列嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，各級黨委、政府和部門高度關注，出臺了一系列法規(guī)和文件?！吨泄仓醒雵鴦赵宏P于加快水利改革發(fā)展的決定》和《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》明確要求嚴格地下水管理保護。水利部2015年2月下發(fā)了《關于加強地下水資源管理和保護的函》，要求存在地下水超采區(qū)的各省級人民政府將地下水管理和保護納入重要工作議程，盡快組織制定地下水超采區(qū)治理方案，明確治理目標、任務措施、時限要求和責任分工，并報送水利部備案。2015年4月2日，國務院發(fā)布的《水污染防治行動計劃》(“水十條”)，明確提出“著力節(jié)約保護水資源，嚴控地下水超采”。2015年5月6日，中共中央、國務院印發(fā)了《關于加快推進生態(tài)文明建設的意見》，提出“保護和修復自然生態(tài)系統(tǒng)，實施地下水保護和超采漏斗區(qū)綜合治理，逐步實現(xiàn)地下水采補平衡”。

《新疆維吾爾自治區(qū)地下水資源管理條例》第二十四條要求自治區(qū)水行政主管部門按照國家和自治區(qū)技術標準，組織劃定地下水宜采區(qū)、限采區(qū)、超采區(qū)和禁采區(qū)，經(jīng)本級人民政府批準后向社會公布。2018年8月24日，《新疆地下水超采區(qū)劃定報告》通知要求各州、市、縣(市)人民政府，結合實際情況，堅決按照有關規(guī)定認真執(zhí)行。

為嚴格落實中央、自治區(qū)關于生態(tài)文明建設和環(huán)境保護重大決策部署，貫徹落實“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”新時期治水方針，進一步加強克孜勒蘇柯爾克孜自治州(簡稱“克州”)地下水資源管理，有效保護地下水資源，對克州地下水超采情況進行了研究評價。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理

克州地處我國最西端，新疆西南部，地跨天山山脈西南部、帕米爾高原東部、昆侖山北坡和塔里木盆地西北緣。北部和西部分別與吉爾吉斯斯坦和塔吉克斯坦兩國接壤，東部與阿克蘇地區(qū)相連，南部與喀什地區(qū)毗鄰。東西長約500km、南北寬約140km，面積7.25×104km2，占全新疆面積的4.3%，占全國面積的0.75%。轄阿圖什市和阿克陶、烏恰、阿合奇3縣。下轄3個街道辦事處、39個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(場)。

1.2 水文地質(zhì)

基巖裂隙水分布于西部、南部山區(qū)，山區(qū)基巖受多次構造運動的作用，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，在降水有利條件下，沿裂隙形成地下徑流，并在深切的溝谷兩旁，以泉水溢出，匯集成溪，其中大部分流到河流中。富水性受水文、構造等因素控制，差別很大。

基巖山區(qū)降水入滲直接補給地下水，地下水順著坡向，沿裂隙向下運動?；鶐r山區(qū)地下水的排泄方式主要以泉的形式溢出地表，最后匯集于溝谷潛流之中，成為河谷潛水的補給源。

圖1 2000—2017年各縣市地下水開采量變化柱狀圖

山區(qū)河(溝)谷第四系孔隙潛水，其補給來源為地表水滲入、基巖裂隙水側向補給，河(溝)谷潛水向下游運移，在極窄或拐彎處，又溢出成泉補給河水，地表水和地下水幾經(jīng)轉(zhuǎn)化，最后以地表徑流和地下徑流兩種形式進入盆(谷)地。

1.3 地下水資源

1.3.1地下水資源量與可開采量

地下水資源量與可開采量是超采區(qū)劃定的基礎，根據(jù)《克州水資源利用規(guī)劃報告》，克州平原區(qū)地下水資源量69106×104m3，地下水可開采量28157×104m3，各縣市地下水資源量、可開采量見表1。

表1 克州平原區(qū)地下水資源量、可開采量 單位：104m3

1.3.2地下水資源開發(fā)利用狀況

(1)機井分布情況

克州轄區(qū)內(nèi)共有機電井1200眼，其中：生活用水井117眼，工業(yè)取水井24眼，農(nóng)業(yè)996眼，生態(tài)綠化25眼，其他取水井38眼。

(2)地下水開采量及近年變化情況

克州2000—2017年地下水開采量總體呈上升趨勢，阿圖什市平均4796.26×104m3，阿克陶縣平均918.64×104m3，阿合奇縣平均71×104m3，烏恰縣平均87×104m3，全州平均值5875.67×104m3，2014年開采量最大，為10724.79×104m3。克州地下水開采主要在阿圖什市，占全州開采量的81.63%；其次為阿克陶縣，占15.63%；阿合奇縣和烏恰縣開采量極少，合計占2.74%。各縣市開采量變化趨勢如圖1所示。

2 地下水超采區(qū)評價

在一定時期或區(qū)域內(nèi)，地下水實際開采量超過可開采量，或由于地下水開采引起地下水水位呈持續(xù)下降態(tài)勢或產(chǎn)生生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題的區(qū)域，就是超采區(qū)。采用水位動態(tài)法、開采系數(shù)法和引發(fā)問題法進行超采情況分析。

2.1 水位動態(tài)法

水位動態(tài)法是依據(jù)地下水位監(jiān)測資料，繪制評價期內(nèi)年均地下水水位下降速率分區(qū)圖，根據(jù)地下水水位年均下降速率的大小，將同一類型相連的超采區(qū)合并處理，圈出不同類型地下水超采區(qū)邊界(包括一般超采區(qū)和嚴重超采區(qū))。

2.1.1計算公式及劃分標準

克州地下水監(jiān)測井主要分布在阿圖什市和阿克陶縣，基本控制了克州的地下水開發(fā)利用區(qū)，且監(jiān)測時間系列較長，基本滿足超采區(qū)劃分的要求。

地下水位(埋深)年均變化速率按下式計算。

(1)

式中，V—年均地下水位(埋深)變化速率，m/a；H1—2010年地下水位(埋深)，m；H2—2017年地下水位(埋深)，m；Δt—時間段，a：8年。

克州平原區(qū)主要開采淺層地下水，地下水類型為第四系孔隙水。評價期內(nèi)水位年均下降速率劃定超采區(qū)：大于1.0m/a為嚴重超采區(qū)，1.0～0.1m/a為一般超采區(qū)，小于0.1m/a為未超采區(qū)。

2.1.2工作分區(qū)

依據(jù)水文地質(zhì)單元及監(jiān)測井分布，在評價范圍內(nèi)共分為6個區(qū)，其中阿圖什市分4個工作區(qū)為：阿圖什谷地、上阿圖什谷地、阿湖谷地、哈拉峻盆地；阿克陶縣平原區(qū)分2個工作區(qū)。每個分區(qū)均有地下水位監(jiān)測井。烏恰縣和阿合奇縣地下水開采量較小，無監(jiān)測井，不進行水位動態(tài)法評價。

2.1.3監(jiān)測井及水位動態(tài)

克州境內(nèi)有17眼自動采集、傳送監(jiān)測數(shù)據(jù)的地下水監(jiān)測井。其中，阿圖什市10眼，阿克陶縣7眼。阿圖什市3眼、阿克陶縣3眼井建于2008年年底，其余11眼監(jiān)測井在2009年年底建成，主要監(jiān)測地下水埋深及水溫。

根據(jù)地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制水位埋深變化曲線圖，分析克州各工作分區(qū)地下水位動態(tài)變化特征，判斷地下水位是否持續(xù)下降。阿圖什市、阿克陶縣平原區(qū)地下水下降速率分區(qū)如圖2—3所示。

2.1.4劃分結果

根據(jù)地下水位監(jiān)測井多年動態(tài)變化分析，克州阿圖市區(qū)和阿克陶縣城17眼監(jiān)測井中，僅有3眼地下水位呈下降狀態(tài)，14眼為穩(wěn)定區(qū)或上升趨勢。根據(jù)下降速率統(tǒng)計，穩(wěn)定區(qū)面積1047.41km2，占88.23%；下降區(qū)面積80.28km2，僅占6.76%；上升區(qū)面積59.46km2，占5.01%。

具體分析地下水位下降的這3眼監(jiān)測井，阿圖什市一眼監(jiān)測井，2010—2013年水位上升，2014—2016年水位下降，但2017年又上升，沒有持續(xù)下降，故不能判定為超采；阿圖什市另一眼監(jiān)測井，地下水埋深較淺，僅0.16～2.51m，地下水位變化也是有升有降，不是持續(xù)下降，不能判定為超采；阿克陶縣一眼監(jiān)測井，2010—2011年水位上升，2012—2017年水位下降，也不是持續(xù)下降，也不能判定為超采。故從地下位下降速率來分析，克州平原區(qū)不超采。

圖2 阿圖什市平原區(qū)地下水下降速率分區(qū)圖

圖3 阿克陶縣平原區(qū)地下水下降速率分區(qū)圖

表2 克州地下水開采系數(shù)法計算結果表 單位：104m3

2.2 開采系數(shù)法

開采系數(shù)法是以地下水開采系數(shù)為評判指標進行超采區(qū)劃定的方法。

2.2.1計算公式及劃分標準

開采系數(shù)計算。

(2)

式中，K—年均地下水開采系數(shù)；Q實采—評價期(2008—2017年)內(nèi)年均地下水開采量，104m3，采用本次收到地下水開采量數(shù)據(jù)。并根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地下水礦化度小于2g/L分布面積所占比例，計算了礦化度小于2g/L的地下水開采量，對于礦化度大于2g/L的地下水開采量按照非常規(guī)水源利用，不計入開采系數(shù)評價中；Q可采—多年平均地下水可開采量，104m3，采用復核后的地下水可開采量，也即礦化度小于2g/L的地下水資源量。

開采系數(shù)K>1.3為嚴重超采；1.0

2.2.2計算單元

阿圖什市和阿克陶縣地下水開采量的統(tǒng)計以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元，地下水可開采量已分解到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，故以鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)為單元計算開采系數(shù)。烏恰縣和阿合奇縣開采量很少，以縣級行政區(qū)為單元計算開采系數(shù)。

2.2.3劃分結果

經(jīng)計算，從全州來計算，地下水開采系數(shù)為0.24，不超采；從各縣市來看，阿圖什市開采系數(shù)0.34，阿克陶縣0.18，阿合奇縣0.04，烏恰縣0.03，均不超采。從各鄉(xiāng)鎮(zhèn)來看，開采系數(shù)全部小于1.0，也不超采。克州地下水開采系數(shù)法計算結果見表2。

2.3 引發(fā)問題法

引發(fā)問題法以地下水開采引發(fā)的生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題作為評判指標進行超采區(qū)劃定的方法。

2.3.1引發(fā)問題分析

地下水超采可能引發(fā)的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題包括地面沉降、地面塌陷、地裂縫、泉流量衰減、土地沙化、海(咸)水入侵、地下水水質(zhì)惡化等現(xiàn)象。

(1)地面沉降、地面塌陷和地裂縫

地面沉降、地面塌陷、地裂縫等現(xiàn)象，在新疆沒有開展相關監(jiān)測工作，也未見群眾反映或報導。克州大部分開采區(qū)處于山間谷地或沖洪積平原區(qū)，含水層巖性為砂礫石、中粗砂，上覆地層自重壓力主要由巖土顆粒形成的骨架和孔隙水壓力共同承擔。開采地下水會引起孔隙水壓力降低，含水層巖土顆粒承擔的上覆壓力增加，但粗顆粒地層壓縮變形很小，一般不會產(chǎn)生地面沉降、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災害。

(2)泉水流量變化

2000年阿圖什谷地泉及泉溝排泄量(含自流井量)為3300×104m3/a，阿圖什市2015年泉水溢出量3723×104m3，近15年來，阿圖什市的泉水流量并沒有減少。阿克陶縣2015年泉水溢出量9559×104m3，近10多年來，阿克陶縣的泉水溢出量并未減少。據(jù)此判斷，克州境內(nèi)地下水開采沒有引起泉水流量顯著減少。

(3)水質(zhì)變化分析

克州境內(nèi)無專門的地下水質(zhì)監(jiān)測井，采用不同時期水質(zhì)評價成果，分析水質(zhì)變化情況。對比阿圖什市2000年和2015年地下水質(zhì)情況，其地下水質(zhì)一直較差，地下水開采并未引起水質(zhì)變差。阿克陶縣地下水水質(zhì)普遍較好，多為Ⅱ類或Ⅲ類水；阿合奇縣地下水質(zhì)量差異較大，部分地區(qū)良好，為Ⅱ類或Ⅲ類水；部分地區(qū)較差，為Ⅳ類水。主要超標指標有：總硬度、礦化度、氯化物、硫酸鹽(高于Ⅲ類)，個別指標有：氨氮、硝酸鹽(高于Ⅲ類)。地下水水質(zhì)并未發(fā)生明顯惡化現(xiàn)象。

(4)草場或綠洲退化、土地鹽漬化、土地沙化分析

克州阿圖什市和阿克陶縣均存在草場或綠洲退化、土壤次生鹽漬化、土地沙化現(xiàn)象。草場退化主要為過渡放牧導致。土壤鹽堿化特別是土壤次生鹽堿化，除土壤母質(zhì)、水文地質(zhì)條件等自然因素外，主要是不合理水土開發(fā)造成的。如排渠設置間距和深度均達不到標準要求，不能很好地起到排水的作用。灌溉渠系建設標準低，渠道滲漏嚴重，毛灌溉定額很大，使灌區(qū)的地下水位不斷上升，土地鹽堿化加重。鹽漬化土地摞荒，進一步沙化。

克州境內(nèi)草場或綠洲退化、土地鹽漬化、土地沙化并不是由于開采地下水造成的，相反，開采地下水，降低地下水位，減少潛水蒸發(fā)，有利于改良鹽堿地。

2.3.2劃分結果

通過地下水超采可能引起的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題分析，克州境內(nèi)未發(fā)生地面沉降、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)環(huán)境問題，泉水流量也未明顯衰減，草場或綠洲退化、土地鹽漬化、土地沙化現(xiàn)象存在，但也不是由于開采地下水引起的，地下水水質(zhì)惡化現(xiàn)象不明顯，不存在咸水入侵現(xiàn)象。故從引發(fā)問題法來分析，克州地下水不超采。

2.4 超采區(qū)劃定結果

采用水位動態(tài)法劃定，在阿圖什市、阿克陶縣大部地區(qū)地下水位穩(wěn)定，個別地區(qū)存在地下水位下降，也不是持續(xù)下降，故從地下水位動態(tài)來分析，克州地下水不超采。

采用開采系數(shù)法劃定，克州境內(nèi)地下水開采系數(shù)均小于1.0，也不超采。

采用引發(fā)問題法劃定，克州境內(nèi)開采地下水未引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題，也不超采。

綜合上述三種分析方法，克州境內(nèi)地下水不超采。

3 地下水資源管理建議

采用水位動態(tài)法、開采系數(shù)法、引發(fā)問題法分析了地下水超采情況，得出克州境內(nèi)地下水不超采結論，但是仍需進一步加強地下水資源管理，建議如下：

(1)制定地下水量、水位控制指標。根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)地下水資源管理條例》，克州地下水雖未超采，但仍需落實最嚴格水資源管理制度，制定地下水量、水位控制指標。地下水用水量應根據(jù)《關于新疆用水總量控制方案的批復》確定的各縣(市)地下水用水總量控制指標，分解到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，嚴格按照控制指標開采地下水。克州地下水位總體穩(wěn)定，局部存在中速和慢速下降區(qū)。地下水位控制的目標是保護總體穩(wěn)定狀態(tài)，防止水位下降。地下水埋深下限控制指標的制定，可采用歷史動態(tài)經(jīng)驗法，依據(jù)各監(jiān)測井年均地下水埋深與開采量關系，推求規(guī)劃年地下水埋深下限控制指標。

(2)完善地下水監(jiān)控系統(tǒng)建設。一是完善地下水位動態(tài)監(jiān)測。依據(jù)GB/T51040—2014《地下水監(jiān)測工程技術規(guī)范》，克州境內(nèi)共需要建設31～57眼地下水位基本監(jiān)測站。已有17眼監(jiān)測井，至少還需新增14眼監(jiān)測井。二是完善地下水取水計量?？酥菥硟?nèi)共有1200眼機井，大部分機井未安裝開采量計量設施，無法準確統(tǒng)計地下水開采量?？赏ㄟ^安裝IC卡水表準確計量每眼井的開采量，并通過測試每眼井的單方水耗電量來核準每眼井開采期的供電量。對所有機井信息逐個摸底排查，登記造冊，對單井水量、電量進行測算，實現(xiàn)“以水定電、以電控水”。

(3)加強地下水資源管理。一是嚴格實施地下水取水許可。對已發(fā)放的地下水取水許可證進行全面核查，不符合要求的堅決吊銷許可證，并責令停止開采地下水資源。二是完善水價形成機制、加大地下水資源費征收力度。運用經(jīng)濟杠桿引導用水戶優(yōu)先使用外調(diào)水、當?shù)氐乇硭?、再生水等水源，建立合理的生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等不同行業(yè)的水價制度，合理確定用于直接替代地下水開采的其他水源供水水價。加大地下水水資源費征收力度，加強取用水計量監(jiān)控，嚴格執(zhí)行水資源費征收標準，做到應收盡收，提高征收率。適當提高地下水水資源費征收標準，使地下水水價高于地表水，充分體現(xiàn)水資源緊缺程度、促進水資源節(jié)約保護和高效利用。三是調(diào)整開采強度，控制地下水位下降。對地下水位下降區(qū)，如阿圖什市市區(qū)、阿克陶縣玉麥鄉(xiāng)和皮拉力鄉(xiāng)適當調(diào)整開采強度，或調(diào)整開采井布置，控制地下水位下降速率，完成地下水位控制指標。

4 結論

地下水作為水資源的重要組成部分，是關系經(jīng)濟社會長遠發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，是生態(tài)環(huán)境的控制性要素，是水利行業(yè)“強監(jiān)管”的重要內(nèi)容之一，為有效保護克州地下水資源，以地下水資源量和可開采量數(shù)據(jù)為基礎，統(tǒng)計了地下水資源開發(fā)利用和地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用水位動態(tài)法、開采系數(shù)法、引發(fā)問題法分析了地下水超采情況，得出克州境內(nèi)地下水不超采結論，為進一步加強地下水資源管理，提出了制定地下水量、水位控制指標，完善地下水監(jiān)控系統(tǒng)建設和加強地下水資源管理等建議，可供地下水資源超采評價和管理參考。由于地下水監(jiān)測井數(shù)量偏少，監(jiān)測的數(shù)據(jù)系列還不夠長，評價分析的精準度還有待進一步提高。