孫 靜，雷曉云

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊 830001)

1 水源地概況

1.1 基本情況

青格達(dá)湖水源地地處準(zhǔn)噶爾盆地東南的天山北坡，烏魯木齊河、三屯河和頭屯河沖積平原下游的潛水溢出帶，五家渠市猛進(jìn)水庫(kù)南緣。青格達(dá)湖水源地1963年開(kāi)始建設(shè)，1979年建成一定規(guī)模并運(yùn)行。經(jīng)過(guò)歷次更新改造，現(xiàn)有機(jī)井72眼，井深80～330 m，單井額定流量125～330 m3/h。其中，農(nóng)用機(jī)井60眼，主要在場(chǎng)界溝和老干渠兩條機(jī)井匯流渠沿線分布，猛進(jìn)水庫(kù)多年平均抽水量3 200×104m3左右。從2000年開(kāi)始，又作為五家渠市生活供水水源，之前僅用于農(nóng)業(yè)灌溉和土壤鹽堿化改良，現(xiàn)有8眼生活供水井，年設(shè)計(jì)供水能力990×104m3。青湖開(kāi)發(fā)區(qū)生產(chǎn)生活井4眼，年設(shè)計(jì)供水能力550×104m3。水源地自建設(shè)以來(lái)，為猛進(jìn)水庫(kù)的儲(chǔ)水、下游灌區(qū)的農(nóng)業(yè)用水以及五家渠市和青湖經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的生活用水發(fā)揮了巨大的作用。

1.2 地下水補(bǔ)徑排條件

青格達(dá)湖水源地300 m深度內(nèi)地下水的賦存以第四系孔隙水為特點(diǎn)，淺部為潛水含水層，中深部為承壓含水層。補(bǔ)給來(lái)源為上游地下水的側(cè)向流入，猛進(jìn)水庫(kù)、各條引水渠系的滲漏補(bǔ)給，以及機(jī)井自流水、上游稻田地排水和農(nóng)田灌溉水的入滲補(bǔ)給。潛水和承壓水的徑流均較通暢，且越靠近渠系，徑流條件越優(yōu)。 排泄以人工開(kāi)采為主，側(cè)向流出次之，還有蒸發(fā)蒸騰及冬季承壓自留井排泄的水量。

2 區(qū)域水資源利用情況

2.1 地表水

青格達(dá)湖水源地近10年平均過(guò)境地表水量為5 338×104m3/a。其中，烏魯木齊河水通過(guò)水源地西側(cè)的和平渠穿境而過(guò)，近10年平均引水量1 105×104m3。頭屯河水自水源地西北部穿越水源地入猛進(jìn)水庫(kù)，水源主要是頭屯河水庫(kù)的排洪水、沖砂水及沿線的工業(yè)廢水，近10年平均引水量2 851×104m3。西延干渠水量自場(chǎng)界溝分水閘進(jìn)入猛進(jìn)水庫(kù)，主要作為抗旱補(bǔ)充水源，近10年平均引水809×104m3。老龍河水源主要是上游水磨河的冬閑水以及沿程的工業(yè)和生活廢水，2006年秋季，猛進(jìn)水庫(kù)開(kāi)展水環(huán)境治理，不再引老龍河水，只有當(dāng)下游渠道超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)才短時(shí)引分洪水，近10年平均引水量616×104m3。

2.2 地下水

青格達(dá)湖水源地老干渠和場(chǎng)界溝兩條機(jī)井匯流渠近10年平均引水量分別為1 301×104和1 928×104m3。

3 地下水可開(kāi)采量計(jì)算分析

3.1 水均衡法

3.1.1 水均衡計(jì)算

根據(jù)水源地機(jī)井多孔、單孔抽水試驗(yàn)得到的孔深、井徑、含水層厚度、濾水管長(zhǎng)度、動(dòng)靜水位埋深、降深等數(shù)據(jù)，運(yùn)用Aquifer Test軟件計(jì)算承壓含水層滲透系數(shù)K，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。潛水變幅度給水度、水庫(kù)入滲補(bǔ)給系數(shù)、渠系和河道水滲漏補(bǔ)給系數(shù)以及潛水蒸發(fā)系數(shù)等參數(shù)直接選取經(jīng)驗(yàn)值、推薦值或參照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行取值。

表1 青格達(dá)湖水源地含水層滲透系數(shù)計(jì)算結(jié)果 /m·d-1

采用青格達(dá)湖水源地2007～2016年近10年資料系列的均值，同時(shí)考慮地下水補(bǔ)給、排泄條件及地表水與地下水之間轉(zhuǎn)化關(guān)系的變化，結(jié)合選取的各參數(shù)取值，對(duì)青格達(dá)湖水源地地下水的補(bǔ)給量、排泄量進(jìn)行均衡計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2～表3。

表2 地下水補(bǔ)給量計(jì)算匯總表 /104 m3

表3 地下水排泄量計(jì)算匯總表 /104 m3·a-1

由以上結(jié)果可得：均衡差=補(bǔ)給量-排泄量=101×104m3/a。

3.1.2 水均衡分析

區(qū)域水均衡分析時(shí),多年平均地下水補(bǔ)給量、排泄量和儲(chǔ)變量應(yīng)滿足：

Q總補(bǔ)-Q總排±ΔW=X

(1)

式中：X為絕對(duì)均衡差，104m3/a；δ為相對(duì)均衡差。

經(jīng)計(jì)算，承壓含水層多年儲(chǔ)變量△W為0.72×104m3/a。

則有：X=(101+0.72)×104m3/a≈102×104m3/a，δ=(102/7065)×104=1.4%，即|δ|≤10%。

計(jì)算結(jié)果說(shuō)明地下水均衡計(jì)算精度滿足規(guī)范和細(xì)則要求。

3.1.3 地下水可開(kāi)采量

從均衡計(jì)算可以看出，青格達(dá)湖水源地區(qū)域地下水補(bǔ)給量大于排泄量，說(shuō)明地下水開(kāi)采量合理，還有富余的水量。水源地地下水在開(kāi)采的同時(shí)，每年都有部分潛水蒸發(fā)，由于潛水埋深較淺，致使水源地及周邊鹽漬化程度加劇，南側(cè)部分居民家中菜窖積水嚴(yán)重，經(jīng)過(guò)冬季的恢復(fù)，每年2月初就有部分潛水溢出，應(yīng)考慮將潛水蒸發(fā)量拿回。因此，水源地可開(kāi)采量應(yīng)為實(shí)際開(kāi)采量+潛水蒸發(fā)量+均衡差=(4 785+285+101)×104m3/a=5 171×104m3/a。

3.2 動(dòng)態(tài)分析法

根據(jù)青格達(dá)湖水源地1963～2016年的開(kāi)采量資料和1977～2016年的長(zhǎng)觀資料，對(duì)歷年開(kāi)采量與年末水位埋深進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)不同時(shí)段年末水位埋深隨開(kāi)采量及各種影響因素的變化規(guī)律，確定科學(xué)合理的可開(kāi)采量。見(jiàn)圖1。

圖1 歷年開(kāi)采量與水位變化過(guò)程圖

根據(jù)水位埋深變化趨勢(shì)，將圖1分為以下3個(gè)時(shí)段進(jìn)行分析：第一時(shí)段1977～1986年，隨著開(kāi)采量的增大，水位埋深呈明顯的下降狀態(tài)，最低值為24.13 m，對(duì)應(yīng)的開(kāi)采量為最大開(kāi)采量8 050×104m3/a。第二時(shí)段1987～2000年，隨著開(kāi)采量的減少，水位埋深也逐漸得到回升，2000年開(kāi)采量降低至1 386×104m3/a時(shí)，水位埋深也回升到1.01 m。第三時(shí)段2001～2016年，開(kāi)采量在1 000×104～6 000×104m3/a之間，平均為4 008×104m3/a，水位埋深在0.3～6.5 m之間，平均為2.5 m。41年全時(shí)段水源地平均開(kāi)采量為4 140×104m3/a，水位埋深10 m。根據(jù)以上3個(gè)時(shí)段年開(kāi)采量與水位埋深的關(guān)系分析，為了使地下水水位埋深維持在科學(xué)合理的范圍內(nèi)，建議水源地年開(kāi)采量保持在近16年的均值4 008×104m3/a以上。

對(duì)以上3個(gè)時(shí)段的年開(kāi)采量和水位埋深進(jìn)行回歸分析，得到第三時(shí)段的水位埋深隨年開(kāi)采量的變化關(guān)系最密切，相關(guān)性良好，見(jiàn)圖2。

圖2 青格達(dá)湖水源地第三時(shí)段年開(kāi)采量與水位埋深回歸分析圖

利用第三時(shí)段年開(kāi)采量與水位埋深回歸方程，可反算出水源地水位埋深在5 m范圍內(nèi)的開(kāi)采量為5 437×104m3/a,10 m范圍內(nèi)的開(kāi)采量為7 778×104m3/a。根據(jù)前面的分析，水源地匯流渠有544×104m3/a的水量滲漏回歸,5 m范圍內(nèi)的實(shí)際開(kāi)采量為4 893×104m3/a。

4 結(jié)論與對(duì)策

4.1 結(jié) 論

1) 對(duì)青格達(dá)湖水源地進(jìn)行水均衡計(jì)算分析，得到絕對(duì)均衡差與相對(duì)均衡差精度均滿足規(guī)范和細(xì)則要求，地下水可開(kāi)采量為5 171×104m3/a。

2) 動(dòng)態(tài)分析法計(jì)算得地下水可開(kāi)采量為5 437×104m3/a。

3) 以上兩種方法得到的地下水可開(kāi)采量基本一致。但地下水均衡是地下水動(dòng)態(tài)的內(nèi)在原因，地下水動(dòng)態(tài)是地下水均衡的外在表現(xiàn)，不管哪種評(píng)價(jià)方法得出的地下水可開(kāi)采量，必須要經(jīng)受也能經(jīng)受區(qū)域水均衡這個(gè)大準(zhǔn)則的檢驗(yàn)與約束，所以青格達(dá)湖水源地地下水可開(kāi)采量推薦使用水均衡分析結(jié)果5 171×104m3/a。

4.2 青格達(dá)湖水源地地下水資源保護(hù)管理對(duì)策

1) 地下水資源保護(hù)。根據(jù)青格達(dá)湖水源地地下水開(kāi)采情況與水質(zhì)現(xiàn)狀，第六師政府應(yīng)從水質(zhì)和水量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)地下水資源進(jìn)行保護(hù)。首先應(yīng)加強(qiáng)水質(zhì)保護(hù)，防止水土污染，定時(shí)定點(diǎn)處理各種垃圾,嚴(yán)格控制化肥、農(nóng)藥的用量,工業(yè)、企事業(yè)及污水處理單位更應(yīng)該自覺(jué)遵守排污標(biāo)準(zhǔn)，自覺(jué)保護(hù)生活環(huán)境。其次，地下水的開(kāi)采應(yīng)在保證生態(tài)環(huán)境不受破壞的前提下，在允許范圍內(nèi)計(jì)劃開(kāi)采。同時(shí)，第六師政府應(yīng)大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，加大各級(jí)渠道的防滲襯砌及水利工程的維修養(yǎng)護(hù)，盡可能提高水的利用率，以最少的用水量滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需要。

2) 在地下水資源管理方面，第六師水行政主管部門應(yīng)建立健全地下水資源管理機(jī)構(gòu)、建立完善水資源管理檔案體系和水資源監(jiān)控系統(tǒng)、加強(qiáng)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以青格達(dá)湖水源地地下水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃為基礎(chǔ)，建立地下水資源開(kāi)發(fā)利用的申報(bào)審批制度，并對(duì)開(kāi)發(fā)利用的單位和個(gè)人照章收取水資源費(fèi)。