劉 芳，魏守忠

(1.新疆水利廳水管總站，新疆 烏魯木齊 830000;2.新疆水文水資源局三工河流域地下水環(huán)境監(jiān)測站，新疆 阜康 831505;3.新疆兵團(tuán)222團(tuán)地下水環(huán)境監(jiān)測試驗(yàn)站，新疆 阜康 831505)

新疆三工河流域平原區(qū)潛水蒸發(fā)特征分析

劉 芳1，魏守忠2，3

(1.新疆水利廳水管總站，新疆 烏魯木齊 830000;2.新疆水文水資源局三工河流域地下水環(huán)境監(jiān)測站，新疆 阜康 831505;3.新疆兵團(tuán)222團(tuán)地下水環(huán)境監(jiān)測試驗(yàn)站，新疆 阜康 831505)

分析三工河流域阜北地下水潛水均衡試驗(yàn)場多年資料，潛水蒸發(fā)量主要與潛水埋深及土質(zhì)有關(guān)，潛水蒸發(fā)量隨埋深的增加而減小，隨土壤粘性的增加而減小，土壤巖性對潛水蒸發(fā)影響力隨埋深增大而減小并趨于穩(wěn)定，潛水蒸發(fā)與埋深具有較好的相關(guān)性。

潛水蒸發(fā);潛水蒸發(fā)函數(shù)模型;潛水極限埋深;三工河流域

三工河流域位于天山博格達(dá)峰北麓，北接準(zhǔn)噶爾盆地沙漠。地勢由南東向北西傾斜，坡度1‰～3‰，地表平坦。地貌景觀為人工綠洲和半荒漠綠洲相伴。下游沖洪積平原區(qū)近地表土壤質(zhì)地以粘性土為主，主要為粘土、重壤土、中壤土、輕攘土為主。分析區(qū)處于三工河流域細(xì)土平原區(qū)下部，區(qū)內(nèi)氣候特點(diǎn)為干旱少雨，夏季酷熱，冬季嚴(yán)寒;多年平均氣溫為6.3℃，氣溫變化范圍為41.2℃ ～43.0℃，多年平均降水量182 mm，年蒸發(fā)量 1 700 ～2 460 mm，干旱指數(shù)為9.3 ～13.5，屬干旱區(qū)。

潛水蒸發(fā)是由潛水埋深、氣候等因素相互共同作用與環(huán)境，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的演化進(jìn)程其著重要作用，因此研究潛水蒸發(fā)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可對其相關(guān)環(huán)境的治理、保護(hù)以及水資源評價(jià)提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 潛水蒸發(fā)特征分析

1.1 潛水蒸發(fā)年變化特征

潛水蒸發(fā)試驗(yàn)場位于三工河沖洪積平原細(xì)土區(qū)下游.不同土質(zhì)潛水年蒸發(fā)量與埋深試驗(yàn)關(guān)系見圖1。相同埋深條件下，不同土質(zhì)潛水蒸發(fā)在埋深小于2.0 m時(shí)，蒸發(fā)量隨土質(zhì)粘性的增大而減小;潛水蒸發(fā)量由大到小排序依次是輕壤土、中壤土、重壤土和粘土，蒸發(fā)量比分別是 4.03、2.45、1.78和1.00，相同潛水埋深條件下，輕壤土是粘土潛水蒸發(fā)量的4.03倍，可見土壤巖性對淺埋深下的潛水蒸發(fā)影響較大。潛水埋深大于2.5 m，潛水蒸發(fā)量受土質(zhì)巖性影響較小，不同土質(zhì)潛水蒸發(fā)量趨于穩(wěn)定，差別減小。

由此看出，土壤巖性、潛水埋深對潛水蒸發(fā)影響力隨埋深增大而減小;潛水埋深大于2.5 m后，各類土質(zhì)巖性的潛水蒸發(fā)量趨于穩(wěn)定，潛水蒸發(fā)量主要取決于土質(zhì)巖性和潛水埋深兩個(gè)要素。

1.2 潛水蒸發(fā)與埋深關(guān)系分析

其中:h為潛水埋深;a、b、c、d均為常數(shù);

圖1 不同土質(zhì)潛水蒸發(fā)量與埋深關(guān)系曲線圖

根據(jù)相關(guān)原理，過多的外延埋深數(shù)據(jù)會(huì)得出荒謬的結(jié)果。在實(shí)際運(yùn)用中，可認(rèn)為當(dāng)潛水日蒸發(fā)量小于0.1 mm時(shí)，存在潛水蒸發(fā)量近似約等于0的極限埋深，由此當(dāng)潛水年蒸發(fā)量約小于 36.5 mm(0.1 ×365 d=36.5 mm) 時(shí)，有極限埋深，利用潛水蒸發(fā)函數(shù)即可計(jì)算出各土質(zhì)的潛水極限埋深值(表1)。三工河流域粘土至輕壤土的潛水極限埋深為2.08～3.36 m，當(dāng)各土質(zhì)潛水埋深大于表中計(jì)算潛水極限埋深時(shí)，潛水日平均蒸發(fā)量小于0.1 mm，潛水蒸發(fā)趨于0。

表1 不同土質(zhì)潛水蒸發(fā)量函數(shù)及其極限埋深計(jì)算表

圖2 不同土質(zhì)潛水蒸發(fā)與埋深關(guān)系擬合關(guān)系圖

2 潛水埋深調(diào)控探討

三工河沖洪積沖積平原區(qū)為半荒漠化地貌景觀，農(nóng)田外圍野生植被環(huán)境與其互利生存，天然野生植被依賴于適宜的地下水位而生存。潛水埋深是本區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本保證。潛水埋深的調(diào)控制既要維持保護(hù)生態(tài)環(huán)境用水，又控制土地鹽堿化的普遍發(fā)生。因此可運(yùn)用本區(qū)潛水蒸發(fā)運(yùn)動(dòng)規(guī)律來確定調(diào)控潛水水位。潛水埋深小于極限埋深時(shí)，潛水大量蒸發(fā)，使地表積鹽，一方面鹽堿化使土地劣化，另一方面對干旱區(qū)緊缺的水資源來說，無疑是一種浪費(fèi)。將本區(qū)潛水埋深控制在極限埋深以下，實(shí)際控制埋深在 2.08～3.36 m范圍，可顯著的減少潛水蒸發(fā)，同時(shí)對外圍野生植被的生存也構(gòu)成了有利的保護(hù)條件［1］。

3 結(jié)語

1)三工河流域沖洪積平原區(qū)潛水蒸發(fā)量在埋深小于2.0 m時(shí)，潛水蒸發(fā)隨土質(zhì)粘性的增大而減小;隨埋深增大而減小;潛水埋深大于2.5 m后，各類土質(zhì)巖性的潛水蒸發(fā)量趨于穩(wěn)定，潛水蒸發(fā)量主要取決于土質(zhì)巖性和潛水埋深兩個(gè)要素。

2)相同潛水埋深條件下，輕壤土是粘土潛水蒸發(fā)量的4.03倍，土壤巖性對淺埋深下的潛水蒸發(fā)影響較大，潛水埋深大于2.5 m，潛水蒸發(fā)量受土質(zhì)巖性影響較小。

3)根據(jù)潛水蒸發(fā)運(yùn)動(dòng)特征，控制區(qū)域細(xì)土平原區(qū)潛水埋深在2.08～3.36 m范圍，對防治土地鹽漬化、保護(hù)和治理生態(tài)環(huán)境是有科學(xué)依據(jù)的。

［1］張長春，邵景力，李慈君，等.地下水位生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及生態(tài)環(huán)境指標(biāo)［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì).2003.30.(3):6—9.

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1004－1184(2012)05－0143－02

2012－08－25

劉芳(1970－)，女，工程師，內(nèi)蒙古呼和浩特人，主要從事水利灌溉管理工作。