李春梅,王書峰

(新疆阿克蘇水文水資源勘測局,新疆 阿克蘇 843000)

新疆塔里木河源生態(tài)脆弱區(qū)庫車河灌區(qū)地下水特征分析

李春梅,王書峰

(新疆阿克蘇水文水資源勘測局,新疆 阿克蘇 843000)

蘇地區(qū)庫車縣庫車河灌區(qū)地下水水文地質(zhì)、賦存、補給、徑流、排泄特征

論述了阿克、化學(xué)特征和地下水動態(tài)變化特征。灌區(qū)北高南低地勢高差決定了地下水的基本流向,地下水主要以地表水轉(zhuǎn)化補給為主,灌區(qū)地下水表現(xiàn)為滲入 -蒸發(fā)型的動態(tài)特征,年際變化小,現(xiàn)狀地下水僅有少量生活用水開采,開采量很小,水質(zhì)較好,滿足集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水要求?？茖W(xué)認(rèn)識該區(qū)地下水特征,對該區(qū)地下水開發(fā)、保護、治理以及調(diào)配流域和區(qū)域水資源保障供水安全、生態(tài)與環(huán)境安全和地下水資源的可持續(xù)利用政策的實施提供了科學(xué)依據(jù)。

塔里木河源;庫車河灌區(qū);地下水特征;地下水水質(zhì)

0 前言

庫車縣庫車河灌區(qū)是一個干旱、半干旱地區(qū),水環(huán)境容量小,生態(tài)環(huán)境脆弱。按灌區(qū)分類面積統(tǒng)計,庫車河灌區(qū)林木覆蓋率僅有 4.0%左右,人工灌溉草地比例過低,灌區(qū)地下水水文地質(zhì)、水化學(xué)和動態(tài)變化特征對該地區(qū)生態(tài)環(huán)境安全息息相關(guān),對地下水各種特征的認(rèn)識是地下水開發(fā)、保護、治理和管理的前提基礎(chǔ)。為調(diào)配流域和區(qū)域水資源保障供水安全、生態(tài)與環(huán)境安全和地下水資源的可持續(xù)利用政策的實施提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

庫車河灌區(qū)處于歐亞大陸腹地,濕潤的海洋氣流不易進入,形成了干旱的大陸性沙漠氣候,表現(xiàn)為干旱少雨,蒸發(fā)量大,光熱資源充足,無霜期長、晝夜溫差大,夏季炎熱,冬季干冷,春夏常見風(fēng)沙浮塵天氣。多年平均氣溫為 10.8℃,多年平均降水量 62.25 mm,降雨多集中在 5～9月份,多年平均蒸發(fā)量 1 365.66 m m。年凍土深一般為 0.65 m,最大為 0.82 m,最大積雪深度 10c m。

庫車縣境內(nèi)河流有十余條,其中常年有水的河流有 4條,分別為:渭干河水系、庫車河水系、波斯坦托克拉克河、塔里木河。庫車河是該河系中水量最大的河流、又稱蘇巴什河,史稱“東川水”,水量可占全河河系的 73.30%。上源西支烏什開伯西河是其主源,源于科克鐵克山的莫斯塔冰川,流向南東、玉庫臺克力克陸續(xù)匯入東支阿恰溝、東支科克那克河、卡爾塔西后南下,經(jīng)康村切穿卻勒塔格山到達(dá)蘭干。經(jīng) 20 k m之多的礫質(zhì)平原,穿過喀蘭古折向南東,消失于荒漠之中。全長 128 k m,集水面積 2 946 k m2,蘭干站多年平均徑流量 3.605×108m3/a。

圖 1 渭干河流域河流水系分布圖

2 灌區(qū)地下水特征

2.1 水文地質(zhì)特征

庫車河灌區(qū)自東西展開,為一狹長不對稱的向斜構(gòu)造,向北深陷、向南舒緩,其間接受了巨厚的中新生代內(nèi)陸湖相、河流相沉積物。歷經(jīng)喜瑪拉運動,使之巨厚的沉積層發(fā)生褶皺隆升,形成寬闊的近東西向平行分布的四排構(gòu)造,從而構(gòu)成天山南麓前山構(gòu)造帶。有兩條斷裂,均呈東西向延伸。一為卻勒塔格山前斷裂,另一為亞肯背斜北翼斷裂,均為高角度逆掩斷裂。再者,在亞肯背斜南翼沿 314國道亦可能存在一條隱伏斷裂。隨著塔里木盆地周邊山體的持續(xù)上升,奠定了干旱內(nèi)陸盆地的雛形。

在地貌單元上,地勢的總趨向是在北高南低的基礎(chǔ)上,而伴以北西高南東低的次一級特征。北部山地最大高程海拔 4 553 m,南部平原最低高程為海拔 922 m,平均地形坡度為 18.81‰。北部科克鐵克山呈東西走向,西高東低、北高南低,一般高程為 1 200～4 383 m。屬低山丘陵至中高山地形。規(guī)劃區(qū)分布于全縣中部及南部的山前平原區(qū),地形亦是北高南低、北西高而南東低。地形坡度:西側(cè)的渭干河平原區(qū)為3.91‰ ～0.62‰,中部的庫車河平原為 7.27‰ ～0.46‰,東部的小河平原區(qū)為 1.56‰。南部沖積的塔里木河平原區(qū),則是西高東低,地形坡度為 0.33‰ ～0.25‰。河床寬淺彎曲,河流改道頻繁,牛軛湖眾多,并有零星沙丘分布。風(fēng)積地形主要分布在渭干河流域下游的廣大地區(qū),由全新統(tǒng)風(fēng)積細(xì)、粉砂組成,地表形態(tài)多表現(xiàn)為蜂窩狀固定或半固定沙丘,其次為活動性鏈丘和新月形沙丘。沙丘邊緣及河谷附近生長著野生胡楊林木、梭梭、紅柳等植物。

綜上所述,灌區(qū)地勢北高南低,由低山丘陵—山前傾斜平原—沙漠遞變,南北地勢高差近 100 m,從而決定了地表水及地下水的基本流向。

2.2 地下水賦存、補給、徑流、排泄特征

山前巨厚的第四系松散堆積層是平原區(qū)地下水賦存的主要場所。灌區(qū)地處山前傾斜平原區(qū),天山褶皺帶以南、塔里木地臺北緣的阿克蘇坳陷構(gòu)造區(qū)域內(nèi),由于天山褶皺帶的強烈上升,阿克蘇坳陷帶相對下降,從而在坳陷帶內(nèi)沉積了厚達(dá) 200～1 200 m第四系松散堆積物,為本區(qū)地下水提供了良好的儲水條件。據(jù)鉆孔揭示,山前沖洪積平原區(qū)卵礫石地層厚度超過 250 m,地下水埋深 1～10 m。物探資料表明,沖積平原區(qū)第四系松散沉積物最大厚度在 1 000 m以上,形成巨厚的地下水孔隙含水層組。由北向南,含水層結(jié)構(gòu)由山前單一卵礫石含水層逐漸過渡為該區(qū)的含礫中粗砂、中細(xì)砂夾粉砂、亞砂透鏡體的含水巖組,總趨勢為由北向南在 0～10 m之間變化。

中、高山區(qū)由于大量接受天山山區(qū)大氣降水、冰雪融水和基巖裂隙水的補給,造成地下逕流暢通,循環(huán)強烈,這里也是山前平原區(qū)地下水的主要天然補給源區(qū)。山區(qū)天然補給帶主要在山前隱伏斷裂帶以北。平原區(qū)地下潛水和承壓水的補給來源以地表水在山前帶入滲所形成的水平逕流補給為主,其次為灌溉水的垂直入滲補給。

地下水主要以地表水轉(zhuǎn)化補給為主,補給方式主要為河流入滲、暴雨性洪流入滲以及灌溉滲漏。此區(qū)地下水含水層厚度自北向南逐漸變大,含水層顆粒由粗變細(xì),含水層巖性以中、粗砂及細(xì)砂為主。本區(qū)為地下水的逕流排泄區(qū),此帶地層顆粒變細(xì),砂、少量礫石層和亞粘土、粘土層交互出現(xiàn),地下水徑流速度變緩,地下水含水層厚度自北向南逐漸變薄。此區(qū)地下水排泄途徑除向下游的逕流和人工開采外,由于地下水逕流受阻而出露成泉,也是其排泄途徑之一。沖積平原區(qū)以北的沙漠區(qū)為地下水的蒸發(fā)排泄區(qū)。由于地層顆粒極細(xì),地下水逕流滯緩,最終消耗于蒸發(fā)。

2.3 地下水水化學(xué)特征

灌區(qū)地下水補給來源主要為地表水體的滲漏補給,因此地下水的水化學(xué)變化特征與河水基本一致。根據(jù)現(xiàn)有的水質(zhì)資料分析,該區(qū)地下水 p H值在 6.5～8.5之間;礦化度在204～1990 mg/L之間,總硬度一般小于 200 m g/L;沖洪積平原上部及近河地帶地處于水文地球化學(xué)遷移?溶濾區(qū),潛水水化學(xué)多為 H C O3C l S O4—C a N a Mg型淡水;至平原下部及與庫車河沖洪積平原扇間地區(qū)之南疆水利指揮部、比西巴克,逐漸過渡到水文地球化學(xué)的遷移集累及集累區(qū),潛水水化學(xué)多為 C l S O4H C O3—N a Mg型微咸水、甚至變異為 C l S O4—N a Mg型咸水。

2002～2007年間,新疆水環(huán)境監(jiān)測中心阿克蘇分中心根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測資料采取單項組分評價和綜合評價方法提供了33組庫車縣開采井的水質(zhì)分析報告,該中心通過國家計量認(rèn)證,分析結(jié)果可靠。

地下水質(zhì)量單項組分評價,按國家標(biāo)準(zhǔn)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(G B/T 14848-93)所列分類指標(biāo)劃分為五類,不同類別標(biāo)準(zhǔn)值相同時,從優(yōu)不從劣[5,6]。單項組分評價包括色度、渾濁度、肉眼可見物、p H、總硬度(以 C a C O3計)、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽(以 N計 )、氟化物 、汞、砷、鎘、鉻 (六價 )、鉛、總大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)等 19項。

33組水樣的分析、評價結(jié)果表明,規(guī)劃區(qū)大部分地方地下水水質(zhì)綜合類別符合《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)的的水樣達(dá)到 10組,占到水樣總數(shù)的 43.5%,達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的 2組,占到水樣總數(shù)的 43.5%,達(dá)到Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的 3組,占到水樣總數(shù)的 13%。見表 1。

表 1 庫車縣地下水水質(zhì)超標(biāo)項目分析表

表 1顯示,超標(biāo)水樣中,超標(biāo)率最高的項目為氯離子、硫酸鹽,超標(biāo)率達(dá)到 16%,其次為礦化度和氟化物,超標(biāo)率為12%,最低的為鐵、錳,超標(biāo)率 4%。而在單組水樣中,超標(biāo)項目最多的為紅旗鎮(zhèn)集鎮(zhèn)水廠、托依堡鄉(xiāng)鎮(zhèn)色日馬克水廠水樣,超標(biāo)項目為 4項,且 2組水樣中,氯離子、硫酸鹽、礦化度均超標(biāo)。

綜合分析,灌區(qū)大部分區(qū)域地下水水質(zhì)較好,滿足集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水要求,小部分地方地下水水質(zhì)超過《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。就超標(biāo)的項目分析,主要集中在氯離子、硫酸鹽、礦化度和氟化物 4個參數(shù),單項水質(zhì)類別最高達(dá)到Ⅴ類,沒有達(dá)到劣Ⅴ類。從超標(biāo)項目性質(zhì)來說,超標(biāo)的項目經(jīng)過水質(zhì)處理均可達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),如果僅為滿足生產(chǎn)用水要求,庫車河灌區(qū)地下水水質(zhì)經(jīng)過處理后,均可滿足生產(chǎn)用水要求。

2.4 地下水動態(tài)特征

地下水動態(tài)特征可以反映出本區(qū)域地下水補給條件的好壞和地下水開發(fā)利用的程度高低。灌區(qū)地下水主要受地表水體的入滲補給,以向下游徑流和人工開采的方式進行排泄,地下水水位動態(tài)變化規(guī)律與河流來水量、田間灌溉用水量及人工開采量密切相關(guān),表現(xiàn)出洼地內(nèi)的地下水動態(tài)由于受庫車河的影響,基本都呈現(xiàn)出水文——逕流型的動態(tài)特征。

根據(jù)收集到的灌區(qū)水利局 2001～2006年地下水埋深長觀資料,渭干河灌區(qū)新墾農(nóng)場地下水位動態(tài)多年變化趨勢圖如圖 1所示。

圖 1 庫車河流域地下水動態(tài)變化曲線圖

年內(nèi)變化,洼地內(nèi)的地下水動態(tài)由于受庫車河的影響,基本都呈現(xiàn)出水文——逕流型的動態(tài)特征。每年 12月至翌年 6月為枯水期,地下水水位動態(tài)基本只受地下水逕流運移的影響;8～11月為洪水期、10月水位達(dá)最高峰,由于地表水洪流的入滲影響,地下水水位急劇上升,其變化一般都滯后于地表水的相應(yīng)變化。水位年變幅多為 2～5 m,多者達(dá)6 m。

年際變化,據(jù)《庫車河灌區(qū)水鹽監(jiān)測項目》1993～1996年地下水動態(tài)資料:灌區(qū)內(nèi)地下水水位的年際變化不大;1993年后是克孜爾水庫建成開始的受益年,在水庫調(diào)節(jié)運行的狀態(tài)下灌區(qū)內(nèi)的最高水位有不太顯著的上升。

3 結(jié)論

通過分析塔里木河源生態(tài)脆弱區(qū)庫車河灌區(qū)地下水水文地質(zhì)特征、賦存、補給、徑流、排泄特征、化學(xué)特征和地下水動態(tài)變化特征得到以下結(jié)論。

(1)塔里木河源生態(tài)脆弱區(qū)庫車河灌區(qū)在地質(zhì)構(gòu)造上處塔里木地臺北緣的塔里木臺坳區(qū)之北部的坳陷帶內(nèi)。坳陷區(qū)域形成的厚達(dá) 200～1 200 m的第四系砂卵礫石,為地下水提供了良好的存儲空間;灌區(qū)地勢北高南低地下水的基本流向;地下水主要以地表水轉(zhuǎn)化補給為主,補給方式主要為河流入滲、暴雨性洪流入滲以及灌溉滲漏。該區(qū)地下水排泄途徑包括向下游的逕流、人工開采外、出露成泉等,沖積平原區(qū)以北的沙漠區(qū),由于地層顆粒極細(xì),地下水逕流滯緩,最終消耗于蒸發(fā)。

(2)灌區(qū)大部分區(qū)域地下水水質(zhì)較好,滿足集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水要求,小部分地方地下水水質(zhì)超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。超標(biāo)的項目主要集中在氯離子、硫酸鹽、礦化度和氟化物 4個參數(shù),經(jīng)過水質(zhì)處理后,可滿足生產(chǎn)用水要求,單項水質(zhì)類別最高達(dá)到Ⅴ類。但灌區(qū)相關(guān)部門要根據(jù)主導(dǎo)功能的水質(zhì)要求,嚴(yán)格控制,避免地下水水質(zhì)惡化。

(3)灌區(qū)地下水表現(xiàn)為水文——經(jīng)流型的動態(tài)特征,年際變化小,現(xiàn)狀地下水僅有少量生活用水開采量,開采量很小,本區(qū)可維持開采現(xiàn)狀,將來隨著該區(qū)經(jīng)濟社會的發(fā)展,在探明淡水水源的情況下,可適當(dāng)增加開采量以滿足生活用水需求。但地下水開采量要以可開采量和開采區(qū)地下水補給條件確定,實現(xiàn)區(qū)域地下水的采補平衡。根據(jù)地下水功能區(qū)生態(tài)與環(huán)境保護目標(biāo)的要求,合理確定地下水水位。

地下水是脆弱的系統(tǒng),一旦遭到破壞、很難修復(fù),在制定分區(qū)地下水保護和開采目標(biāo)時,要以保障地下水的各項功能的正常使用為原則[7]?？茖W(xué)認(rèn)識該區(qū)地下水特征,對該區(qū)地下水開發(fā)、保護、治理以及調(diào)配流域和區(qū)域水資源保障供水安全、生態(tài)與環(huán)境安全和地下水資源的可持續(xù)利用政策的實施提供科學(xué)依據(jù)。

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1004-1184(2010)06-0043-03

2010-08-02

李春梅(1975-),女,四川安岳人,工程師,主要從事水文水資源研究工作。