敦煌盆地地下水分區(qū)管理芻議

汪 婧，牛存穩(wěn)

（1.甘肅省酒泉市黨河流域水資源管理局，736200，敦煌；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，100038，北京）

敦煌盆地屬于甘肅河西走廊最西端的黨河流域，地處甘肅、新疆與青海三?。ㄗ灾螀^(qū)）交界區(qū),行政區(qū)劃屬甘肅省酒泉市的敦煌、瓜州、阿克塞、肅北以及玉門等縣市，總面積約3.2萬(wàn)km2。敦煌盆地孕育的敦煌綠洲成為阻擋庫(kù)姆塔格沙漠東進(jìn)的生態(tài)屏障。近幾十年來(lái)，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，水資源開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度不斷增加，敦煌盆地出現(xiàn)地下水水位快速下降、河道水量銳減、濕地逐漸萎縮等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，目前庫(kù)姆塔格沙漠以每年2~4 m的速度東侵，敦煌綠洲受到嚴(yán)重威脅。

地下水是敦煌綠洲的“生命線”，摸清敦煌盆地分區(qū)地下水水位動(dòng)態(tài)變化特征，采取針對(duì)性措施提高敦煌綠洲治理的效果和有效性，對(duì)于區(qū)域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。2011年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了《敦煌水資源合理利用與生態(tài)保護(hù)綜合規(guī)劃（2011—2020年）》（以下簡(jiǎn)稱敦煌生態(tài)規(guī)劃），明確采取水量分配、高效節(jié)水、適度調(diào)水等措施實(shí)施綜合治理，其中恢復(fù)敦煌盆地地下水水位是整個(gè)規(guī)劃的核心，也是最大的難點(diǎn)。

一、敦煌盆地地下水特征與管控需求

根據(jù)《酒泉市地下水超采區(qū)限采范圍劃分報(bào)告》，酒泉市地下水區(qū)域性超采量超過(guò)2億m3/a，其中敦煌市地下水超采區(qū)年超采量為2 754萬(wàn)m3，瓜州縣地下水超采區(qū)年超采量為6 726.48萬(wàn)m3，玉門市地下水超采區(qū)年超采量為5 108.32萬(wàn)m3。

敦煌盆地地形起伏變化較大，地勢(shì)南北高中間低，中部平原區(qū)東高西低，山區(qū)、平原、丘陵交互出現(xiàn)。第四紀(jì)以來(lái)，敦煌盆地北部山區(qū)中段以及南部走廊山脈長(zhǎng)期處于較強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)中，形成了以構(gòu)造為主的剝蝕構(gòu)造地形。第四紀(jì)斷陷盆地大幅度下降，帶來(lái)大量松散物堆積，造就了本區(qū)地貌的基本輪廓。在地表水流、風(fēng)力共同作用下，形成了區(qū)內(nèi)以堆積作用和剝蝕作用為主的地貌形態(tài)特征。

敦煌盆地地下水主要由黨河地表水的線狀垂直入滲及降水、渠系滲漏與田間灌溉水的面狀垂直入滲，以及疏勒河上游地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給，以蒸散發(fā)、機(jī)井開(kāi)采、泉水溢出的形式排泄，最終通過(guò)地下徑流經(jīng)西湖保護(hù)區(qū)西端向西北部流出研究區(qū)，進(jìn)入庫(kù)姆塔格沙漠。在山前洪積平原區(qū)地下水主要補(bǔ)給源有黨河河流入滲、主干渠水滲漏、暫時(shí)性雨洪入滲、降水入滲，灌區(qū)有渠系水滲漏補(bǔ)給、灌溉回歸水滲漏補(bǔ)給等形式。

由于甘肅河西走廊社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水量增加，敦煌盆地地下水水位持續(xù)下降，敦煌西部阻擋庫(kù)姆塔格沙漠東擴(kuò)的敦煌西湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地下水溢出量也逐年減少。另外，由于保護(hù)區(qū)水源疏勒河、黨河流域上游截流開(kāi)發(fā)，西湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地表水的補(bǔ)給急劇減少乃至消失，保護(hù)區(qū)濕地面積萎縮，面臨嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)。由于不同區(qū)域的地下水問(wèn)題不同，演變特征和影響因素有差異，因此需要針對(duì)不同分區(qū)的敦煌地下水水位開(kāi)展動(dòng)態(tài)分析，確定不同類型和影響因素下的地下水保護(hù)對(duì)策措施。

二、敦煌盆地地下水分區(qū)

敦煌盆地地下潛水受多種因素影響呈現(xiàn)出不同的變化勢(shì)態(tài)。地下水年內(nèi)變化呈明顯的分帶規(guī)律，主要與地下水的補(bǔ)給條件和含水層埋藏特征（深度、包氣帶巖性）有關(guān)。敦煌盆地地下水水位變化的直接原因有地表水入滲，農(nóng)業(yè)綠洲區(qū)渠系水、灌溉水入滲以及人工開(kāi)采。灌區(qū)外細(xì)土荒區(qū)，河流入滲、人為灌溉和開(kāi)采影響甚微，潛水蒸發(fā)則成為地下水水位變化主要原因。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)47眼地下水水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)井2020年1—12月的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用Grapher等制圖軟件繪制成水位動(dòng)態(tài)變化曲線，發(fā)現(xiàn)區(qū)域淺層地下水可分為徑流型、灌溉-徑流-開(kāi)采型、開(kāi)采型和蒸發(fā)型4種動(dòng)態(tài)類型。

1.徑流型

敦煌盆地地下水是一個(gè)具有相對(duì)獨(dú)立補(bǔ)徑排關(guān)系的水文地質(zhì)單元，具有我國(guó)典型西北內(nèi)陸盆地的地下水循環(huán)特征。徑流型區(qū)域分布于灌區(qū)上游戈壁平原區(qū)，地下水徑流受水庫(kù)泄水和渠系輸水影響而不受開(kāi)采影響，在一個(gè)水文年內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)高水位期和一個(gè)低水位期，高水位期出現(xiàn)于4—10月，低水位期出現(xiàn)于1—3月，年變幅不大（圖1）。

2.灌溉-徑流-開(kāi)采型

灌溉-徑流-開(kāi)采型區(qū)域分布于灌區(qū)南部，每年3月份灌溉開(kāi)始后，由于渠系水入滲補(bǔ)給地下水，水位逐漸升高，至5月份開(kāi)始開(kāi)采地下水后，地下水水位逐漸下降，至9月份開(kāi)采結(jié)束時(shí)，地下水水位降至最低，10月份水位開(kāi)始回升，年變幅0.83～2.81 m（圖2）。

圖1徑流型地下水水位動(dòng)態(tài)變化曲線圖

圖2灌溉-徑流-開(kāi)采型地下水水位動(dòng)態(tài)變化曲線圖

3.開(kāi)采型

開(kāi)采型區(qū)域主要分布于灌區(qū)內(nèi)河水、井水混灌帶或以井水灌溉為主的地帶，如河灌區(qū)敦煌城區(qū)以北。地下水開(kāi)采引起的水位波動(dòng)掩蓋了天然動(dòng)態(tài)的水位變化，表現(xiàn)出與開(kāi)采期（即5—7月）對(duì)應(yīng)的低水位期和與非開(kāi)采期對(duì)應(yīng)的高水位期（灌溉期即9—11月），呈現(xiàn)單谷單峰特征，6—8月份降幅最大（圖3），年變幅5.44~9.47 m。

4.蒸發(fā)型

蒸發(fā)型地下水區(qū)域分布于中、下游盆地地下水水位埋深小于3~5 m的荒區(qū)，伊塘湖、玉門關(guān)、西湖等地。由于該地帶地下水徑流流速緩慢，強(qiáng)烈蒸發(fā)是影響地下水水位動(dòng)態(tài)變化最主要的因素。地下水水位歷時(shí)變化與氣溫和蒸發(fā)密切相關(guān)，曲線上呈現(xiàn)單峰單谷型（圖4）。一般6—9月地下水水位隨著區(qū)域氣溫升高和蒸發(fā)不斷增大而持續(xù)下降，10月至次年3月水位則隨著氣溫降低和蒸發(fā)減小而上升。水位年變幅一般為0.5~1.7 m，水位年變幅與埋深呈反比，說(shuō)明其動(dòng)態(tài)過(guò)程與來(lái)自上游的地下徑流關(guān)系不大。

三、敦煌盆地地下水管控思考

隨著敦煌生態(tài)規(guī)劃逐步推進(jìn)達(dá)效，加強(qiáng)地下水管控的需求日趨加強(qiáng)。根據(jù)《地下水管理?xiàng)l例》要求有針對(duì)性地開(kāi)展地下水分區(qū)管控，有利于實(shí)現(xiàn)敦煌生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

1.分區(qū)管控，提高效率

考慮地下潛水動(dòng)態(tài)的多種影響因素，按照敦煌盆地4種類型的地下水演變特點(diǎn)提出針對(duì)性措施。徑流型地下水受水庫(kù)泄水和渠系輸水影響而不受開(kāi)采影響，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)泄水和渠系輸水的管控。灌溉-徑流-開(kāi)采型地下水水位因渠系水入滲補(bǔ)給而升高、開(kāi)采而下降，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注開(kāi)采的管控。開(kāi)采型地下水水位受灌溉開(kāi)采井水而下降，需全面推進(jìn)灌區(qū)節(jié)水，進(jìn)一步控制灌溉面積，優(yōu)化灌溉制度，壓減地下水開(kāi)采規(guī)模。蒸發(fā)型地下水水位因強(qiáng)烈蒸發(fā)而下降，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)區(qū)域植被優(yōu)化調(diào)控，減少區(qū)域無(wú)效蒸發(fā)量。

2.結(jié)合規(guī)劃，綜合施策

敦煌地下水治理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須和整體規(guī)劃結(jié)合。為了緩解水資源供需矛盾、遏制生態(tài)惡化趨勢(shì)，敦煌生態(tài)規(guī)劃中規(guī)劃了月牙泉恢復(fù)補(bǔ)水、敦煌市地下水水源地置換等八大重點(diǎn)工程，其中多項(xiàng)工程與地下水保護(hù)與修復(fù)有關(guān)。敦煌市地下水水源地置換工程從黨河水庫(kù)取水，分別送往七里鎮(zhèn)(青海油田公司敦煌基地)自來(lái)水廠和市自來(lái)水廠，每年從黨河水庫(kù)引水1 868萬(wàn)m3，用以滿足敦煌市城區(qū)及周邊用水需求，每年可以減少地下水開(kāi)采量1 266萬(wàn)m3。工程投入運(yùn)行后，敦煌市將形成以黨河水為主、地下水為輔的供水體系，對(duì)遏制因地下水過(guò)量開(kāi)采而引發(fā)的區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化勢(shì)頭具有不可替代的作用。敦煌地下水綜合治理需要加快完成敦煌生態(tài)規(guī)劃重點(diǎn)工程建設(shè)任務(wù)，確保生態(tài)保護(hù)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

3.把住根源，“四水四定”

人類活動(dòng)加劇是導(dǎo)致敦煌生態(tài)環(huán)境退化的根本因素，管控經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不超過(guò)水資源承載能力是解決敦煌水生態(tài)問(wèn)題的關(guān)鍵?！八乃亩ā睘閺?qiáng)化水資源剛性約束帶來(lái)了政策抓手。認(rèn)真落實(shí)“四水四定”，在用水總量管控的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步以地下水可開(kāi)采量為紅線，嚴(yán)格地下水取水許可和用水計(jì)劃管理，將地下水與產(chǎn)業(yè)布局、規(guī)?？刂?、效率提升和水量?jī)?yōu)化配置調(diào)度嚴(yán)格掛鉤。要嚴(yán)格地下水取用監(jiān)管，對(duì)違法違規(guī)取水、鑿井、供電的單位和個(gè)人依法嚴(yán)肅查處。按照地下水管理要求，在敦煌盆地地下水超采區(qū)，對(duì)有地表水源替代、城鄉(xiāng)公共供水管網(wǎng)能覆蓋范圍的取水井要限期關(guān)停，無(wú)證取水且不符合補(bǔ)辦條件的取水井必須關(guān)停，對(duì)已關(guān)停的取水井，要加強(qiáng)監(jiān)管，定期組織“回頭看”，嚴(yán)肅查處明關(guān)暗用、停而復(fù)用等行為，確保關(guān)停到位，嚴(yán)格落實(shí)取水監(jiān)管制度。

圖3開(kāi)采型地下水水位動(dòng)態(tài)變化曲線圖

圖4蒸發(fā)型地下水水位動(dòng)態(tài)變化曲線圖

4.針對(duì)性實(shí)施地下水人工調(diào)蓄

敦煌綠洲多年地下水水位呈逐年下降趨勢(shì)，黨河沖洪扇前緣人工綠洲由于城市集中供水的影響，區(qū)域南部地下水水位下降幅度最大。地下水負(fù)均衡與降水、上游來(lái)水、地表水開(kāi)采、地下水開(kāi)采、用水和節(jié)水水平等多項(xiàng)因素相關(guān)，根據(jù)相關(guān)的研究結(jié)果，敦煌盆地的地下水負(fù)均衡均在8 000萬(wàn)m3以上。在人類活動(dòng)影響下，地下水系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力已日益退化，地下水人工調(diào)蓄已成為防止地下水資源持續(xù)減少、維護(hù)地下水系統(tǒng)活力的重要舉措。針對(duì)敦煌盆地地下水分區(qū)特征，針對(duì)性提出調(diào)蓄區(qū)地下水開(kāi)采布設(shè)優(yōu)化方案，根據(jù)數(shù)值模擬模型等識(shí)別高效補(bǔ)給區(qū)域，提出有效補(bǔ)給措施和水源，盡早恢復(fù)地下水生態(tài)。

5.全面加強(qiáng)監(jiān)測(cè)計(jì)量，開(kāi)展灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)

為及時(shí)掌握地下水水位信息，在線監(jiān)控要覆蓋地下水年取水量5萬(wàn)m3以上的非農(nóng)取水戶，全面建立農(nóng)業(yè)用水計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)，布設(shè)農(nóng)業(yè)灌溉取水井監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以精準(zhǔn)核定“以電折水”系數(shù)及不同作物畝均用水量，有效監(jiān)控各地農(nóng)業(yè)灌溉地下水取水量。通過(guò)監(jiān)測(cè)計(jì)量，加大對(duì)灌區(qū)節(jié)水量、地下水開(kāi)采量、下泄生態(tài)水量、月牙泉水深等指標(biāo)的總結(jié)分析工作，梳理查找存在問(wèn)題，研究提出對(duì)策建議和針對(duì)性的工作措施。著力加強(qiáng)水利信息化，切實(shí)提升取用水管理能力，為地區(qū)水安全提供技術(shù)支撐。 ■