徐敬東
(新疆阿克蘇水文水資源勘測局,新疆阿克蘇843000)
2011年庫車縣地下水動態(tài)分析
徐敬東
(新疆阿克蘇水文水資源勘測局,新疆阿克蘇843000)
以新疆阿克蘇地區(qū)庫車縣2011年地下水監(jiān)測資料為依據(jù),通過監(jiān)測區(qū)地下水變化情況,分析地下水動態(tài)變化規(guī)律,為當?shù)氐叵滤Y源合理配置、開發(fā)利用提供相應的技術(shù)支持。
庫車縣;地下水變化;動態(tài)分析
庫車縣地處新疆維吾爾自治區(qū)的中西部,位在天山南脈的卻勒塔格山南麓,塔里木盆地之北緣。介于東經(jīng)82°34′~84°25′與北緯 40°49′~ 42°38′之間,南北長約 193 km、東西寬約164 km;全縣總面積14 602.95 km2。其中:山丘區(qū)面積6 236.96 km2、平原區(qū)面積 8 365.99 km2。
庫車縣北依科克鐵克山,南瀕塔克拉瑪干大沙漠。地勢的總趨向是在北高南低的基礎上,而伴以北西高南東低的次一級特征。
庫車縣總?cè)丝跒?3.74萬人。種植業(yè)中以小麥、棉花、玉米及油料為主,工業(yè)以石油、煤炭、電力及農(nóng)、林(果)、畜牧產(chǎn)品加工與民族用品生產(chǎn)為主。庫車縣現(xiàn)狀年灌溉總面積為139.84×104畝。
庫車縣已經(jīng)探明的油氣資源極為豐富,是塔里木石油天然氣開發(fā)的主戰(zhàn)場,國家“西氣東輸”工程的主發(fā)源地,豐富的石油天然氣資源,使庫車已成為21世紀中國石油、石油工業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略接替區(qū)。
南疆鐵路和314國道自東而西橫貫全境,交通較為方便。
庫車縣位于中緯度地區(qū),遠離海洋,屬典型內(nèi)陸性北溫帶干旱氣候。氣候干燥,多風沙;日照充足,降水稀少;蒸發(fā)量大,晝夜溫差大;光熱資源豐富,無霜期長;夏季干熱,冬季干冷;春天氣候多變影響升溫,秋季冷空氣頻頻入侵降溫較快。
全區(qū)由于地形地貌的不同,南北地勢高差的懸殊,形成了多層次的氣候分區(qū),既有長年冰封雪積的高寒山區(qū),又有干旱炎熱的平原。其基本特征:北部山區(qū)氣候濕潤,氣溫涼爽,光照充足,降水豐沛,是地表水徑流形成區(qū);南部平原氣候干燥,氣溫炎熱,光照充足,熱量豐富,降水稀少,蒸發(fā)強烈,是地表水徑流散失區(qū)。
全縣年平均氣溫7.1℃,其中山區(qū)平均氣溫3.4℃,平原區(qū)平均氣溫10.5℃。平均年降水量135.2 mm,降水總態(tài)勢為:北多南少,西多東少,夏多冬少。5-8月份四個月的降水量占年總降水量的64% ~78%,冬季(12-2月)降水量占年總量的3.3% ~7.8%。蒸發(fā)量山區(qū)小,平原大;冬季小,夏季大。4-9月份的蒸發(fā)量占年總蒸發(fā)量的80% ~85%。
庫車縣境內(nèi)河流有十余條,其中常年有水的河流有4條,均為內(nèi)陸水系,源于山地、消失于平原荒漠,流程短、水流急。
渭干河是天山南麓三大河流之一,史稱“西川水”,主要支流木扎提河發(fā)源于汗騰格里峰東坡的慕斯達坂冰川,入拜城盆地后又匯入卡普斯朗河、臺勒維丘克河、卡拉蘇河及黑孜河,始稱渭干河;過千佛洞、切穿卻勒塔格山,消失于山前沖洪平原上。河流全長452 km,其中克孜爾水庫以下長度170 km,千佛洞水文站以上山區(qū)產(chǎn)流面積16 784 km2,據(jù)渭干河出山口千佛洞水文站1953年~1990年38年觀測資料統(tǒng)計,渭干河多年平均年徑流量22.14×108m3,據(jù)千佛洞上游36 km的黑孜水庫水文站觀測資料,該監(jiān)測斷面多年平均河流年徑流量25.7×108m3。
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73.3%。全長128 km,集水面積2 946 km2,多年平均逕流量3.605×108m3/a。
據(jù)《庫車河水利規(guī)劃》,波斯坦托克拉克河,多年平均徑流3 690×104m3/a??俗卫諟?,多年均徑流量2 270×104m3/a;二八臺河,多年均徑流量4 440×104m3/a;鹽水溝,多年均徑流量162×104m3/a。
塔里木河為過境河流,新渠滿水文站多年平均年徑流量32.86 ×108m3/a。據(jù)統(tǒng)計,庫車縣年引水量 3.035 ×108m3/a。
庫車縣地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)。涉及到的主要構(gòu)造有:
呈東西向橫列于庫車縣的北側(cè),規(guī)模相當大。北以庫爾勒深大斷裂與天山褶皺系為鄰,南以卻勒塔格斷裂帶與沙雅凸起、滿加爾坳陷相連。
西起阿克蘇、東至庫爾勒,中經(jīng)庫車。北以卻勒塔格斷裂帶與庫車凹陷相連,南入塔里木河。主要為第三系隆起,上覆大厚度的第四系,構(gòu)造相對穩(wěn)定。
庫車縣地下水的賦存形式與類型,按其賦存條件、水理性質(zhì)及水力特征,則可劃分為:松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水及凍結(jié)層水四類。其形成均受其地質(zhì)、構(gòu)造、地形、地貌,以及氣候特征等環(huán)境條件的控制與影響,并使之補給、徑流、排泄及富水程度、水文地球化學特征等水文地質(zhì)條件產(chǎn)生明顯的差異。
平原地下水均為第四系松散巖類潛水和承壓水。但因其承壓水頂板隔水層區(qū)域分布的局限性和厚度小且不連續(xù)等,則可視同潛水一起利用。
鑒于西卻勒塔格第三紀不透水巖層的阻擋,使得拜城盆地的地下水不能從側(cè)向補給山前平原,但其下部接受有庫車河平原少量的側(cè)向流入。而山前平原的地下水則主要是通過渭干河河道放水、渠系引水、田間灌水,以及水庫蓄水的滲入而得到補給;此外,還有少量渭干河出山口時的河谷潛流及山前暴雨洪流、大氣降水的入滲所補給。
在平原頂部,為含水層結(jié)構(gòu)單一的潛水賦存區(qū),見圖2。潛水受河道、渠系、水庫及河谷潛流等水的入滲與直接補給后,隨地勢向東南徑流,并對南部多元結(jié)構(gòu)含水層的潛水、承壓水進行側(cè)向補給。潛水與承壓水水位相差不甚明顯,二者水力聯(lián)系較密切。灌區(qū)地下水流,總體上是自北西向南東逕流,但局部因受排水渠的影響而稍有改變。地下水的排泄,主要是通過潛水的蒸發(fā)蒸騰、排水渠系及英達利亞河的滲出、平原下方的側(cè)向流出及人工開采的形式進行。
圖2 庫車縣渭干河灌區(qū)水文地質(zhì)剖面圖
亞肯背斜橫臥于庫車河水系沖洪積平原的中上部,從而將其中更新世末至上更新世初形成的完整而統(tǒng)一的山前沖洪積傾斜平原分割成南北兩大部分,構(gòu)成三個水文地質(zhì)單元(北部山前凹陷儲水構(gòu)造、中部亞肯背斜過水臺地儲水構(gòu)造、南部庫車沉降帶儲水構(gòu)造),至使地下水的補給,徑流與排泄出現(xiàn)了二次重復,但由于亞肯背斜過水臺地的聯(lián)接,三者仍還存在著密切的水力聯(lián)系,而成為一個大的比較完整的水文地質(zhì)單元,見圖3。
庫車河水系出山口后的河道放水、渠系引水、田間灌水、山前洪水的入滲是山前平原地下水的主要補給來源,次則是山口的河谷潛流、大氣降水入滲等亦是山前平原地下水的補給來源之一。庫車河水系山前沖洪積平原的地下水自北而南逕流。北部山前凹陷儲水構(gòu)造洼地的潛水埋深由>100 m至40 m,水力坡度多在3‰左右;待越過亞肯斜使水力坡度增至8‰~15‰,南部庫車沉降帶儲水構(gòu)造內(nèi)的潛水埋深由北側(cè)的30~50 m,向南過渡到5~10 m、<5 m,隨至潛水水力坡度降至2‰~5‰。
地下水的排泄,主要以向南的側(cè)向流出、泉水溢出、潛水蒸發(fā)、植被蒸騰、人工開采等方式進行。
縱觀傾斜平原區(qū)地下水補、逕、排條件,北部山前凹陷儲水構(gòu)造洼地是一個地下水資源量相當豐富的高位集水盆地;其內(nèi)儲地下水資源又是其位居下游南部儲水構(gòu)造地下水的重要補給來源。從而形成區(qū)內(nèi)地下水資源具有很大調(diào)蓄功能和開發(fā)潛力的地下水庫。
平原地下水則受北、西、南三面的側(cè)向流入及塔河、灌溉渠系、田間水的入滲而形成。潛水埋深:距現(xiàn)代河床3~5 km內(nèi)多<3 m、5~8 m、其外為7~10 m,但局部亦較淺;地下水流向主要是自西而東,但其北部多為自北西而南東和南部自南西而北東逕流,水力坡度小,一般為0.2‰ ~0.3‰。其排泄以潛水蒸發(fā)蒸騰為主,次則是側(cè)向流出。
圖3 庫車河山前平原地下水補、排關系示意圖
庫車縣現(xiàn)有的地下水監(jiān)測站主要有阿克蘇地區(qū)利用世界銀行貸款項目“新疆塔里木盆地灌溉與環(huán)境保護(一期)工程渭干河灌區(qū)水鹽監(jiān)測”建設項目在庫車縣境內(nèi)建有11眼地下水監(jiān)測井,因設計標準低大多淤積報廢;2008年根據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)南疆地下水開發(fā)項目在庫車縣境內(nèi)建有地下水監(jiān)測站8處,分別在比西巴格鄉(xiāng)、吾宗鎮(zhèn)二大隊、阿拉哈格鎮(zhèn)、牙哈鄉(xiāng)、齊滿鎮(zhèn)、阿克吾斯塘鄉(xiāng)、哈尼哈塔木鄉(xiāng)、種羊場各布設一處,這些站點基本控制了庫車縣的主要農(nóng)業(yè)灌區(qū)和地下水開發(fā)利用區(qū),布局合理,這些監(jiān)測站的建成提高了當?shù)氐牡叵滤O(jiān)測水平,目前運行情況良好。
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。庫車縣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,表現(xiàn)出滲入-蒸發(fā)型的動態(tài)特征。
從8個監(jiān)測站2011年度監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析,庫車縣地下水位年最大變幅4.76 m,出現(xiàn)在比西巴格鄉(xiāng)。全縣地下水埋深在1.08 ~13.33 m,最高水位大多出現(xiàn)在4 月、6月、12月,最低水位出現(xiàn)在5月、7月、10月。
庫車縣比西巴格鄉(xiāng)一帶地下水埋深在8.57-13.33 m;吾宗鎮(zhèn)二大隊一帶地下水埋深在9.66~11.57 m、阿拉哈格鎮(zhèn)一帶地下水埋深在6.72~7.92 m、牙哈鄉(xiāng)灌區(qū)一帶地下水埋深在1.08~3.70 m、齊滿鎮(zhèn)一帶地下水埋深在 2.59~4.87 m、阿克吾斯塘鄉(xiāng)一帶地下水埋深在 3.51~7.97 m、哈尼哈塔木鄉(xiāng)一帶地下水埋深在2.91~4.17 m、種羊場一帶地下水埋深在 1.54 ~4.18 m。
庫車縣內(nèi)8個監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)來看,吾宗鎮(zhèn)二大隊監(jiān)測站年平均埋深最大,為10.85 m??h內(nèi)最大埋深為13.33 m,出現(xiàn)在比西巴格鄉(xiāng),最小埋深為1.08 m,出現(xiàn)在牙哈鄉(xiāng)監(jiān)測站。從各監(jiān)測站的年末差中可以看出,8個監(jiān)測站的數(shù)據(jù)有4個為負值,范圍在 -0.09至 -0.87 m,4個為正值,范圍在0.34 m至0.47 m,說明庫車縣監(jiān)測站內(nèi)水位較2010年局部在上升,部分持平,個別在下降。
從圖5-35可以看出,庫車縣8個地下水潛水水位的分布情況,由高到低分別為比西巴格鄉(xiāng)、吾宗鎮(zhèn)二大隊、阿拉哈格鎮(zhèn)、牙哈鄉(xiāng)、齊滿鎮(zhèn)、阿克吾斯塘鄉(xiāng)、哈尼哈塔木鄉(xiāng)、種羊場。從地形地貌上分析,庫車縣北高南低,地下水潛水水位與地形地貌的趨勢一致。滿足地下水潛水水面與地表表面相似但緩于地表面的一般規(guī)律。
從圖6-1分析潛水水位年度變化規(guī)律:庫車縣北部的比西巴格、阿拉哈格、吾宗鎮(zhèn)監(jiān)測站潛水水位總體表現(xiàn)為1-4月份下降,5月份水位開始上漲,6月份水位上漲較快,7-12月水位呈現(xiàn)出緩慢上升的態(tài)勢;牙哈監(jiān)測站的過程線可以看出,該地區(qū)地下水位變化比較頻繁,1-2月份水位持續(xù)下降,3月份上升,4月份水位又有一下降過程,5月份水位較4月份又有上升,6-8月份持續(xù)下降,9月份水位上升。10-12月水位基本保持穩(wěn)定;其它各站的水位變化不大。
表1 2011年庫車縣地下水監(jiān)測平均潛水埋深表 m
圖3 庫車縣2011年地下水監(jiān)測平均潛水水位過程線
阿克蘇地區(qū)庫車縣地處西北干旱區(qū),降水稀少,蒸發(fā)量大,干旱指數(shù)達到25[4],由于地表水的匱乏和時空分布不均勻性,已嚴重制約當?shù)厣鐣?jīng)濟的發(fā)展。由于水源穩(wěn)定、水質(zhì)良好、可就地開采等優(yōu)點,地下水資源的開發(fā)利用已成為庫車縣經(jīng)濟發(fā)展的重要水源。然而地下水的過度開采勢必會帶來一些不良后果,首當其沖的無疑是植被破壞和土地沙化,因此,合理開發(fā)利用地下水,已成為當前緊迫的工作任務。
通過2011年的地下水水位監(jiān)測資料可知,主要處在地區(qū)地下水的徑流-排泄區(qū),地下水潛水水位受農(nóng)業(yè)灌溉、降誰、蒸發(fā)、地表來水、地下水開采等因素的影響較大,監(jiān)測站主要分布在灌區(qū)內(nèi),監(jiān)測區(qū)地下水位受灌區(qū)灌溉、地表來水、地下水開采影響,地下水位起伏變化,庫車縣地下水水位大部分在合理的范圍之內(nèi),現(xiàn)提出幾點建議。
1)庫車縣在314國道以北庫車縣北部區(qū)域雖然地下水徑流、補給條件、開采水質(zhì)好,但受開采量、地形影響,埋深較大,縣城以西區(qū)域埋深年變幅較大,因此在此區(qū)域在現(xiàn)有開采條件下,不宜再新增開采量;以東區(qū)域可適當開采。
2)庫車縣314國道以南庫車縣中部、南部區(qū)域地下水徑流、補給條件相對較差,地下水埋深較小,年變幅除阿克吾斯塘鄉(xiāng)外均不大,此區(qū)域可適當加大地下水開采量;庫車縣東部潛水埋深2~3 m的地方(牙哈鎮(zhèn)東部荒地一帶),雖然潛水埋深較小,但考慮其潛水補給條件不好,上游加大開采量后,本地潛水水位會隨之下降,在非必要時,不宜進行大量開采活動。
地下水監(jiān)測站網(wǎng)的運行,能夠比較全面、客觀地反映庫車縣的地下水動態(tài),為當?shù)爻悼節(jié)?,治沙治堿、水利建設規(guī)劃、地下水水源地建設和管理、地下水資源評價、保護和合理利用及其生態(tài)環(huán)境提供監(jiān)測數(shù)據(jù),促進和保障地下水資源的可持續(xù)利用,為阿克蘇地區(qū)庫車縣國民經(jīng)濟建設的可持續(xù)發(fā)展提供服務。
[1]地下水監(jiān)測規(guī)范.SL 183-2005:11.
[2]董新光,鄧銘江.新疆地下水資源.新疆科學出版社.2005:8-9.
P641.74
B
1004-1184(2012)04-0078-03
2012-04-13
徐敬東(1968-),男,江蘇南通人,工程師,主要從事水文水資源工作。