喀什噶爾河流域平原區(qū)地下水資源均衡分析

祖麗皮耶·努爾

（喀什水文勘測(cè)局,新疆 喀什 844000）

喀什噶爾河流經(jīng)克州、喀什和阿克蘇市的12 個(gè)市縣,流域人口約300 萬人。為了摸清喀什噶爾河流域平原區(qū)地下水資源開發(fā)利用情況,需對(duì)其水資源均衡情況進(jìn)行分析。

1 概況

喀什噶爾河流域總面積64065.17 km2（不包含邦克爾水庫(kù)以下游斷流段3007.4 km2）,山丘區(qū)平原分界參考1800 m等高線走向進(jìn)行劃分。劃分后山丘區(qū)面積43675.06 km2,平原區(qū)面積20390.11 km2,本次對(duì)喀什噶爾河流域平原區(qū)地下水資源進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)對(duì)象為200 m 以內(nèi)的第四系淺層孔隙水,現(xiàn)狀水平年為2020 年。

2 評(píng)價(jià)方法

采用地下水均衡法計(jì)算流域平原區(qū)地下水資源量。首先研究分析計(jì)算分區(qū)內(nèi)地表水與地下水的轉(zhuǎn)換關(guān)系及地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件,通過建立地下水均衡方程,對(duì)地下水均衡要素進(jìn)行逐項(xiàng)計(jì)算,然后將地表水、地下水視為一個(gè)系統(tǒng),對(duì)計(jì)算區(qū)地下水資源量進(jìn)行分析校核,最終確定地下水資源量。本次計(jì)算采用的地表水引水量及各單位渠道防滲率等數(shù)據(jù)均由流域內(nèi)各市、縣、團(tuán)、場(chǎng)水利部門提供,氣象數(shù)據(jù)由氣象部門提供,地下水開采量數(shù)據(jù)由本次工作調(diào)查統(tǒng)計(jì)確定。有關(guān)供用水?dāng)?shù)據(jù)均采用2020 年數(shù)據(jù),降雨、蒸發(fā)等氣象數(shù)據(jù)采用多年均值。

評(píng)價(jià)區(qū)補(bǔ)給項(xiàng)主要為山前側(cè)向流入補(bǔ)給、暴雨洪流入滲補(bǔ)給、河床潛流補(bǔ)給、降水入滲補(bǔ)給、河道入滲補(bǔ)給、庫(kù)塘滲漏補(bǔ)給、渠系滲漏補(bǔ)給和田間灌溉水入滲補(bǔ)給；排泄項(xiàng)主要為向下游區(qū)側(cè)向流出,潛水蒸發(fā)蒸騰、泉水出露、排渠排泄以及區(qū)內(nèi)人工開采等。故可據(jù)此建立地下水均衡方程式如下：

式中：ΣQ補(bǔ)為計(jì)算區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給量,108m3/a；ΣQ排為計(jì)算區(qū)內(nèi)地下水排泄量,108m3/a；Q潛流為各河流出山口河道潛流補(bǔ)給量,108m3/a；Q側(cè)補(bǔ)為地下水側(cè)向流入補(bǔ)給量,108m3/a；Q垂?jié)B為地表水體在計(jì)算區(qū)范圍的垂直滲漏補(bǔ)給量,108m3/a（Q垂?jié)B包括暴雨洪流入滲、降水入滲、河道入滲、渠系滲漏、庫(kù)塘滲漏、田間灌溉水入滲、井灌回歸）；Q開采為人工開采量,108m3/a；Q側(cè)排為計(jì)算區(qū)地下水側(cè)向流出量,108m3/a；Q潛蒸為潛水蒸發(fā)量,108m3/a；Q泉出為泉水出露,108m3/a；Q排水為渠道排水,108m3/a；ΔW為地下水蓄變量,108m3/a；Δh為地下水水位變幅,108m3/a；μ為計(jì)算區(qū)地下水變化帶含水層給水度,108m3/a；F為地下水水位變幅帶面積,km2；Δt為地下水均衡計(jì)算時(shí)段,a。

3 平原區(qū)地下水補(bǔ)排量計(jì)算

3.1 地下水均衡要素分析

中部地下水流亞系統(tǒng)即克孜河流域平原區(qū)地下水總補(bǔ)給量為11.88×108m3/a。

南部包括蓋孜河、庫(kù)山河和依格孜牙河流域平原區(qū)。三地地下水總補(bǔ)給量分別為7.22×108m3/a、4.17×108m3/a、0.84×108m3/a。匯總?cè)仄皆瓍^(qū)各項(xiàng)補(bǔ)排量后,扣除重復(fù)的補(bǔ)排項(xiàng),得出南部地下水流亞系統(tǒng)地下水均衡結(jié)果,南部地下水流亞系統(tǒng)年均地下水總補(bǔ)給量12.23×108m3,其中天然補(bǔ)給量4.3×108m3/a,僅占總補(bǔ)給量的35.16%；地表水人為轉(zhuǎn)化補(bǔ)給量6.78×108m3/a,占總補(bǔ)給量的55.41%；回歸水補(bǔ)給量1.15×108m3/a,占總補(bǔ)給量的9.43%；年均總排泄量13.51×108m3,其中地下水開采量7.47×108m3/a,占排泄量的55.34%；地下水均衡差-1.27×108m3/a。

北部地下水流亞系統(tǒng)包括恰克馬克河流域平原區(qū)、布谷孜河流域平原區(qū),兩地的地下水總補(bǔ)給量分別為0.66×108m3/a、1.19×108m3/a,匯總評(píng)價(jià)區(qū)恰克馬克河、布谷孜河流域平原區(qū)各項(xiàng)補(bǔ)排量后,扣除重復(fù)的補(bǔ)排項(xiàng),得出北部地下水流亞系統(tǒng)地下水均衡結(jié)果,北部地下水流亞系統(tǒng)年均地下水總補(bǔ)給量1.85×108m3,其中天然補(bǔ)給量0.79×108m3/a,僅占總補(bǔ)給量的42.58%；地表水人為轉(zhuǎn)化補(bǔ)給量1.00×108m3/a,占總補(bǔ)給量的54.12%；回歸水補(bǔ)給量0.06×108m3/a,占總補(bǔ)給量的3.3%；年均總排泄量1.85×108m3,其中地下水開采量0.64×108m3/a,占排泄量的34.47%；地下水均衡差-0×108m3/a。

3.2 地下水補(bǔ)排量計(jì)算

匯總中部、南部、北部地下水流亞系統(tǒng)各項(xiàng)補(bǔ)排量,扣除重復(fù)的計(jì)算,得出喀什噶爾河流域平原區(qū)的地下水均衡結(jié)果：平原區(qū)地下水總補(bǔ)給量為25.9×108m3/a,其中天然補(bǔ)給量9.59×108m3/a,占總補(bǔ)給量的37.02%；地表水人為轉(zhuǎn)化補(bǔ)給量為14.07×108m3/a,占總補(bǔ)給量的54.33%,回歸水補(bǔ)給量為2.24×108m3/a,占總補(bǔ)給量的8.65%,總排泄量28.18×108m3/a,其中地下水開采量18.233×108m3/a,占排泄量的64.71%；地下水均衡差為-2.28×108m3/a。見表1。

表1 分區(qū)地下水均衡計(jì)算結(jié)果 單位：108m3/a

從表1 可以看出,喀什噶爾河流域平原區(qū)地下水補(bǔ)給量主要來源于地表水人為轉(zhuǎn)化補(bǔ)給,即渠系補(bǔ)給,天然補(bǔ)給其次,其中中部地下水人為轉(zhuǎn)化補(bǔ)給量占總補(bǔ)給量的52.97%,天然補(bǔ)給量?jī)H占總補(bǔ)給量的38.41%；南部地下水人為轉(zhuǎn)化補(bǔ)給量占總補(bǔ)給量的55.41%,天然補(bǔ)給量?jī)H占總補(bǔ)給量的35.16%；北部地下水人為轉(zhuǎn)化補(bǔ)給量占總補(bǔ)給量的比例更是高達(dá)54.12%,天然補(bǔ)給量占總補(bǔ)給量的42.58%。中部地下水排泄量以機(jī)井開采為主,占總排泄量的比例高達(dá)78.53%,潛水蒸發(fā)排泄僅占總排泄量的20.97%；南部地下水中排泄量以機(jī)井開采為主,占總排泄量的比例為55.34%,其次為泉水溢出,占總排泄量的比例為24.77%,潛水蒸發(fā)排泄占總排泄量的19.48%；北部地下水排泄量以潛水蒸發(fā)為主,占總排泄量的比例為64.12%,機(jī)井開采排泄占總排泄量的34.47%。

由此可以看出,中部和南部地下流亞系統(tǒng)地下水補(bǔ)排平衡受人為影響過大,處在中部和南部平原區(qū)上游的縣市地下水補(bǔ)給條件要優(yōu)于下游縣市,如喀什市、疏附縣、英吉沙縣處于流域中上游,地下水補(bǔ)給模數(shù)大于處在下游的各縣。疏附縣、英吉沙縣、阿圖什市、阿克陶縣及部分團(tuán)場(chǎng)地下水均衡差為正值,未超采；喀市、疏勒縣、岳普湖縣、伽師縣及部分團(tuán)場(chǎng)地下水均衡差為負(fù)值,地下水排泄量大于補(bǔ)給量,已超采,從地下水位年際動(dòng)態(tài)變化特征章節(jié)也得到驗(yàn)證,該四縣地下水水位持續(xù)下降。匯總各地下水均衡四級(jí)區(qū)計(jì)算單元補(bǔ)給量、排泄量,見表1。

3.3 地下水均衡校驗(yàn)

根據(jù)各分析單元地下水均衡分析結(jié)果,計(jì)算相對(duì)均衡差,以校驗(yàn)各項(xiàng)補(bǔ)給量、排泄量及地下水蓄變量計(jì)算成果的可靠性。

無計(jì)算誤差的地下水均衡公式為：

考慮計(jì)算誤差后,水均衡公式為：

式中：Q總補(bǔ)、Q總排、ΔW及X分別為地下水總補(bǔ)給量、地下水總排泄量、地下水蓄變量及絕對(duì)均衡差,108m3；δ為相對(duì)均衡差（無量綱,用百分?jǐn)?shù)表示）。

依據(jù)《地下水資源量及可開采量補(bǔ)充細(xì)則》對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)各分析單元地下水相對(duì)均衡差計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表2?？梢钥闯?相對(duì)均衡差在10%以內(nèi),滿足小于15%的要求,說明地下水各項(xiàng)補(bǔ)給量、排泄量以及地下水蓄變量計(jì)算是準(zhǔn)確的。

表2 地下水相對(duì)均衡差計(jì)算表單位：108m3

3.4 平原區(qū)水均衡分析

均衡條件下水均衡方程應(yīng)滿足：

式中：Q入為進(jìn)區(qū)水量,主要包括地表水、地下水側(cè)向流入量、大氣降水三項(xiàng),108m3/a；Q出主要包括地表水出區(qū)、地下水側(cè)向徑流出區(qū)量?jī)身?xiàng),108m3/a；Q蒸包括降水、暴雨洪流、河道水、水庫(kù)水、渠系水、田間水、工業(yè)用水、生活用水的蒸發(fā)蒸騰,以及地下水的蒸發(fā)量,108m3/a。

若式（5）出現(xiàn)不相等的情況,則說明評(píng)價(jià)區(qū)水均衡被破壞。通過計(jì)算分析得知,流域內(nèi)北部地下水流亞系統(tǒng)基本滿足均衡條件下的水均衡方程,南部和中部計(jì)算單元均不滿足,各區(qū)差值在-0.678×108m3/a～0.022×108m3/a 之間,南部地下水流亞系統(tǒng)水均衡差值相對(duì)中部地下水流亞系統(tǒng)較大,按區(qū)評(píng)價(jià),克孜河流域平原區(qū)差值最大,其次是庫(kù)山河流域平原區(qū)、蓋孜河流域平原區(qū)。由此說明,中部和南部評(píng)價(jià)區(qū)各分析單元水均衡受人為影響過大,表現(xiàn)為地下水過量開采,地下水水位呈逐年下降趨勢(shì),地下水的損失水量增加了均衡區(qū)蒸發(fā)消耗量,導(dǎo)致水均衡平衡差較大。各流域系統(tǒng)平原區(qū)水均衡圖框見圖1。

圖1 喀什噶爾河流域平原區(qū)水均衡框圖（單位：108m3/a）

4 結(jié)語

喀什噶爾河流域平原區(qū)地下水受山前側(cè)向流入補(bǔ)給、暴雨洪流入滲補(bǔ)給、河床潛流補(bǔ)給、降水入滲補(bǔ)給、河道入滲補(bǔ)給、庫(kù)塘滲漏補(bǔ)給、渠系滲漏補(bǔ)給和田間灌溉水入滲補(bǔ)給和向下游區(qū)側(cè)向流出,潛水蒸發(fā)蒸騰、泉水出露、排渠排泄以及區(qū)內(nèi)人工開采等影響較大。通過分析探討可知,喀什噶爾河流域平原區(qū)中部和南部地下水開采過量,地下水位呈逐年下降趨勢(shì),北部地下水基本持平,所以,南部和中部應(yīng)該加強(qiáng)地下水資源保護(hù),盡量減少地下水資源開采,可為流域地下水資源開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。