塔里木河干流地下水變化動態(tài)研究

夏力哈爾·俄坦

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設管理局，烏魯木齊 830000)

塔里木河流域地處干旱內(nèi)陸區(qū)，其生態(tài)系統(tǒng)結構較為簡單。近50年來，塔里木河流域在人類對水土資源和生物資源不合理地開發(fā)利用和區(qū)域氣候炎熱干燥雙重驅(qū)動下，生態(tài)系統(tǒng)結構受到嚴重破壞和發(fā)生重大改變，致使流域水量銳減、生態(tài)環(huán)境惡化和土地鹽漬化問題嚴重。進而引起地下水水溫、礦化度、土壤濕度和溫度等也發(fā)生相應的變化，濕地面積縮小，河道斷流，河道附近地下水位連年下降，沙漠化日益嚴重，使深入塔克拉瑪干沙漠的“綠色長廊”開始急劇萎縮。塔里木河流域生態(tài)環(huán)境、土地沙漠化等生態(tài)問題已引起國內(nèi)外的廣泛關注。

本文根據(jù)部分學者和專家的研究成果[1-3]和實際動態(tài)監(jiān)測，從塔里木河地下水水溫、礦化度、土壤濕度和溫度、地下水位等方面重點分析和探討塔里木河地下水變化動態(tài)規(guī)律，為塔里木河流域水資源的充分利用和流域的整體規(guī)劃以及土壤鹽漬化的防治和該地區(qū)進行的大規(guī)模生態(tài)恢復及重建提供一定的科學依據(jù)。

1 塔里木河基本概況

塔里木河流域地處新疆維吾爾自治區(qū)南部，干流始于和田河、葉爾羌河和阿克蘇河的交匯處肖夾克，歸宿于臺特瑪湖，干流全長1 321 km，北倚天山，西臨帕米爾高原，南靠昆侖山、阿爾金山，三面高山聳立，地勢西高東低。山區(qū)以下分為山麓礫漠帶、沖洪積平原綠洲帶、塔克拉瑪干沙漠區(qū)，其地理位置位于E71°39′-E93°45′、N34°20′-N43°39′，流域多年平均天然徑流量398.3×108m3，主要以冰雪補給為主。塔里木河從肖夾克至英巴扎為上游，河道長495 km；英巴扎至卡拉為中游，河道長398 km；卡拉以下至臺特瑪湖為下游，河道長428 km。塔里木河流域支流較多，最長支流是葉爾羌河，葉爾羌河長1 165 km，流域面積為4.8×104km2。其次還有阿克蘇河、喀什噶爾河、和田河、開-孔河、迪那河、渭干河與庫車河、克里雅河和車爾臣河等[4]。圖1為塔里木河流域水系分布示意圖。近50年來隨著河水斷流，加之無任何地表徑流補給，地下水位大幅度下降，天然植被嚴重衰敗，水生態(tài)問題日益凸現(xiàn)。尤其在人類對水土資源和生物資源不合理地開發(fā)利用和區(qū)域氣候炎熱干燥雙重驅(qū)動下，對河流生態(tài)環(huán)境造成了重大影響。研究表明，自20世紀50年代以來，流域生態(tài)系統(tǒng)結構受到嚴重破壞和發(fā)生重大改變[5-9]。因此，全面對塔里木河流域地下水變化動態(tài)進行分析，提出相應治理建議，對水環(huán)境保護、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展都具有重要意義，為塔里木河水資源的充分利用和塔里木河流域的整體規(guī)劃等提供一定的科學依據(jù)。

圖1 塔里木河流域水系示意圖

2 數(shù)據(jù)資料

本研究依據(jù)塔里木河流域主要環(huán)境地理特征和重要程度布設15個地下水動態(tài)監(jiān)測斷面，共98眼地下水水位監(jiān)測井，通過塔里木河干流上中游地下水自動監(jiān)測系統(tǒng)對塔里木河阿拉爾至臺特瑪湖河道兩側地下水位變化和地下水化學特征進行實時監(jiān)測和采集分析。監(jiān)測樣點依次為阿拉爾、新渠滿、英巴扎、沙吉力克、沙子河口、烏斯?jié)M、阿其克、鐵依孜、恰拉、英蘇/老英蘇、喀爾達依/博孜庫勒、阿拉干、依干不及麻、庫爾干、臺特瑪湖，見圖2和表1。

圖2 塔里木河干流地下水監(jiān)測站點示意圖

表1 塔里木河河流監(jiān)測斷面基本信息

續(xù)表1

3 地下水變化動態(tài)

3.1 塔里木河地下水埋深變化分析

本研究通過塔里木河干流上中下游地下水自動監(jiān)測系統(tǒng)，對塔里木河阿拉爾至臺特瑪湖河道兩側2014和2015年12個月各監(jiān)測斷面井號地下水埋深旬變化進行實時監(jiān)測和采集分析。分別選取上中下游典型監(jiān)測斷面，即上游阿拉爾、中游鐵依孜、下游庫爾干來分析地下水埋深旬變化，見圖3。

圖3 地下水埋深旬過程圖

由圖3可以看出，2014年和2015年上中下游典型監(jiān)測斷面地下水埋深旬過程圖趨勢變化較相似，2015年較2014年8月份上升1 m，其他月份變化不大；上游斷面監(jiān)測井地下水埋深在1-3月份和8月份期間有抬升的趨勢，說明上游在此期間河道來水，考慮為春季桃花汛和洪水期，且最大埋深為4 m，變化不大；中游斷面監(jiān)測井地下水埋深在8月期間有抬升的趨勢考慮為洪水期，且最大埋深為3.6 m，變化不大，監(jiān)測井地下水埋深抬升到最高值的時間相對上游斷面滯后一些；下游斷面監(jiān)測井地下水埋深不斷增大，這是由于下游伴隨著地表徑流的減少，塔里木河來水量不斷減少。

3.2 地下水水溫月平均值變化分析

各斷面選取斷面中間的一眼井作為多參數(shù)監(jiān)測井。多參數(shù)監(jiān)測井監(jiān)測地下水水溫參數(shù)，對多參數(shù)井阿拉爾A3、新渠滿B3、英巴扎C3、沙吉力克T3、沙子河口L3、烏斯?jié)MD3、阿其克E3、鐵依孜W3、英蘇F4、老英蘇F8、喀爾達依G4、博孜庫勒G9、阿拉干H4、依干不及麻I4、庫爾干J4進行2014和2015年12個月塔河地下水水溫數(shù)據(jù)統(tǒng)計及趨勢分析。見圖4。

圖4 地下水水溫月平均值變化圖

從地下水水溫月平均變化圖可以看到，2014和2015年地下水水溫趨勢變化較相似，變化幅度較小，總體保持在10℃～14℃之間。其中沙子河口L3、喀爾達依G4、沙吉力克T3數(shù)據(jù)由于溫度傳感器故障，跳躍幅度較大。

3.3 地下水礦化度月平均值變化分析

各斷面選取斷面中間的一眼井作為多參數(shù)監(jiān)測井。多參數(shù)監(jiān)測井監(jiān)測地下水礦化度，對多參數(shù)井阿拉爾A3、新渠滿B3、英巴扎C3、沙吉力克T3、沙子河口L3、烏斯?jié)MD3、阿其克E3、鐵依孜W3、英蘇F4、老英蘇F8、喀爾達依G4、博孜庫勒G9、阿拉干H4、依干不及麻I4、庫爾干J4進行2014和2015年12個月塔河地下水礦化度數(shù)據(jù)統(tǒng)計及趨勢分析。見圖5。

圖5 地下水礦化度月平均值變化圖

從圖5可以看出，2014和2015年地下水礦化度趨勢變化較相似，變化幅度較小，兩年的礦化度值變化不大。這是由于礦化度和電導率值、水溫等數(shù)值密切相關，而這些參數(shù)兩年變化不大，且礦化度與電導率值為線性關系。

3.4 土壤溫度月平均值變化分析

多參數(shù)監(jiān)測井監(jiān)測土壤溫度，對多參數(shù)井阿拉爾A3、新渠滿B3、英巴扎C3、沙吉力克T3、沙子河口L3、烏斯?jié)MD3、阿其克E3、鐵依孜W3、英蘇F4、老英蘇F8、喀爾達依G4、博孜庫勒G9、阿拉干H4、依干不及麻I4、庫爾干J4進行2014和2015年12個月塔河土壤溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計及趨勢分析。見圖6。

從土壤溫度月平均變化圖可以看到，2014和2015年土壤溫度趨勢變化較相似，變化幅度較大，峰值集中在7-8月份。這是由于土壤溫度受外界溫度變化的影響較大，隨著空氣溫度的升高而變大，隨著空氣溫度的降低而變小。

3.5 土壤濕度月平均值變化分析

多參數(shù)監(jiān)測井監(jiān)測土壤濕度，對多參數(shù)井阿拉爾A3、新渠滿B3、英巴扎C3、沙吉力克T3、沙子河口L3、烏斯?jié)MD3、阿其克E3、鐵依孜W3、英蘇F4、老英蘇F8、喀爾達依G4、博孜庫勒G9、阿拉干H4、依干不及麻I4、庫爾干J4進行2014和2015年12個月塔河土壤濕度數(shù)據(jù)統(tǒng)計及趨勢分析。見圖7。

圖6 土壤溫度月平均值變化圖

從土壤濕度月平均變化圖可以看到，2014和2015年土壤溫度趨勢變化較一致，土壤濕度總體變化不大，所有土壤濕度值不大于1%。

4 地下水變化動態(tài)原因淺析

通過塔里木河干流上中下游地下水自動監(jiān)測系統(tǒng)，對塔里木河阿拉爾至臺特瑪湖河道兩側2014-2015年各監(jiān)測斷面井號地下水埋深旬變化進行了實時監(jiān)測和采集，分析原因如下：

上游斷面監(jiān)測井地下水埋深在1-3月份和8月份期間有抬升的趨勢，說明上游在此期間河道來水，考慮為春季桃花汛和洪水期；中游斷面監(jiān)測井地下水埋深在8月份期間有抬升的趨勢考慮為洪水期，監(jiān)測井地下水埋深抬升到最高值的時間相對上游斷面滯后一些；下游斷面監(jiān)測井地下水埋深不斷增大，這是由于下游伴隨著地表徑流的減少，塔里木河來水量的不斷減少。

塔里木河地下水動態(tài)為單一的滲入蒸發(fā)型[1]，其動態(tài)變化受氣象、水文等因素的影響，但主要受塔河干流下放生態(tài)水的嚴格控制[10]。當干流來水量增加時，河流水位高于地下水位，河流水位補給地下水，水位上升明顯，隨著時間延長，水位上升緩慢甚至趨于穩(wěn)定；但中下游水量大量散失，受研究區(qū)河道水文地質(zhì)的影響，補給量微乎其微；長時間斷流時，河道無水，地下水位埋深較深，不能及時補給河道。另外，塔河源流區(qū)和上中游地區(qū)人類過度的土地開發(fā)，上中游地區(qū)的耕地面積急劇擴大，灌溉用水量劇增，導致下游水量驟減，甚至下游河道的長期斷流，地下水位持續(xù)下降，綠色走廊的生態(tài)環(huán)境日趨惡化，胡楊林與灌草植被衰退死亡，沙漠化迅速發(fā)展[11]。

5 結 語

1) 地下水深變化。由于塔河源流區(qū)和上中游地區(qū)人類過度的土地開發(fā)和沙漠化的急劇增加，導致塔河上中游來水量的急劇減少，下游長期斷流，地下水位顯著下降。因此，有關部門應引起相應重視，建議塔里木河上中游地區(qū)加強土地管理，提高綠化率，避免過度開墾破壞土地。

2) 其他指標。塔里木河地下水水溫、地下水礦化度值、土壤濕度變化幅度較??；土壤溫度變化幅度較大，峰值集中在7-8月份，總體來看，其他指標值正常，符合規(guī)律。

3) 長期監(jiān)測。研究地下水動態(tài)變化規(guī)律是一個長期過程，需要不斷監(jiān)測，總結規(guī)律，加強監(jiān)測手段，實時采集地下水水位、水質(zhì)的相關信息，才能為塔里木河水資源的充分利用和塔里木河流域的整體規(guī)劃提供一定的科學依據(jù)。