雷米　周金龍　曾妍妍　范薇　魏興　孫英

摘要：新疆庫爾勒市地下水超采嚴(yán)重，造成區(qū)域地下水位持續(xù)下降、孔雀河沿岸植被稀疏、局部地下水水質(zhì)劣化等一系列環(huán)境地質(zhì)問題，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展和人類的生產(chǎn)生活。針對這一問題，對庫爾勒市地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，并采用水位動態(tài)法、開采系數(shù)法、引發(fā)問題法等3種不同的方法對超采區(qū)進行評價。研究表明，庫爾勒市地下水埋深呈逐年增大趨勢，2003-2017年地下水位統(tǒng)測點水位下降速率最大達5.33 m/a，鄉(xiāng)級行政區(qū)地下水開采系數(shù)最大高達6.18。庫爾勒市地下水超采區(qū)總面積為819.86 km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)面積為709.98 km2，一般超采區(qū)面積為109.88 km2。同時提出科學(xué)合理的地下水壓采方案和措施，為庫爾勒市水資源的合理利用、干旱區(qū)綠洲城市的地下水研究提供指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：綠洲城市;庫爾勒市;地下水動態(tài);地下水超采;綜合治理

中圖分類號：TV213文獻標(biāo)志碼：A

Abstract：The over-exploitation of groundwater has resulted in a series of environmental and geological problems，such as，the decline regional groundwater level，sparse vegetation along the Peacock river，and deterioration of water quality.It seriously limited the local economic development and human production and life in Korla city，Xinjiang.The dynamic monitoring data of groundwater in Korla city was used in this study to address this over-exploitation problem with three methods，i.e.，water level dynamics method，exploitation coefficient method and cause-effect method.It was founded that the buried depth of groundwater in Korla city increased with time.The maximum descending rate of groundwater level was 5.33 m/a from 2003 to 2017，and the maximum exploitation coefficient was 6.18 among all townships.The total over-exploitation areas of groundwater in Korla city was 819.86 km2，including severe over-exploitation area of 709.98 km2 and moderate over-exploitation areas of 109.88 km2.The scientific-based and rational exploitation control plans and countermeasures were proposed to provide guidance for the rational utilization of water resources of groundwater of oasis cities in arid.

Key words：oasis city;Korla City;groundwater dynamic;groundwaterover-exploitation;comprehensive treatment

地下水作為干旱區(qū)綠洲城市重要的供水水源，在保證農(nóng)業(yè)灌溉和維持生態(tài)平衡等方面起著十分重要的作用[1]。庫爾勒市是鹽漬化較高的地區(qū)之一，地下水的開采，使地下水位低于土壤鹽漬化潛水位臨界深度[2]，降低土壤蒸發(fā)強度的同時也改良了土壤性能，導(dǎo)致人工綠洲面積增大。對比1982年前人鹽漬化調(diào)查成果，庫爾勒市土壤鹽漬化面積由1982年的739.00 km2、至2014年減少到283.43 km2，減幅61.6%。然而，地下水過度開采將形成區(qū)域性地下水超采，不僅造成一系列生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題，還影響地下水資源可持續(xù)利用[3]。由于淺層地下水位的下降，毛管水上升不能達到植物根系，生長受到水分脅迫而生長不良[4]。若地下水位持續(xù)下降，可能造成孔雀河沿岸胡楊覆蓋度逐漸降低，林區(qū)面積減少，綠洲區(qū)逐漸形成荒漠區(qū)。地下水位下降同時改變了地下水動力場，使污染物通過透水巖層，直接滲入含水層，加快了地下水質(zhì)劣化[5]。就地下水超采引發(fā)的一系列問題，國內(nèi)外學(xué)者展開了不同程度研究[6-8]。對于研究區(qū)，吾買爾江·吾布力等[9]對孔雀河流域生態(tài)退化問題的原因進行了分析，發(fā)現(xiàn)造成河岸林植被大面積死亡主要原因是由于水資源的過度開發(fā)、耕地面積增加、管理系統(tǒng)不完善引起的。趙少軍等[10]針對開都河-孔雀河流域出現(xiàn)的地表水損失、地下水私采、超采現(xiàn)象，提出地表水和地下水聯(lián)合灌溉模式。庫爾勒市地下水超采已經(jīng)達到非常嚴(yán)重狀態(tài)，建城區(qū)自2014年9月被劃定為地下水禁采區(qū)后，并于2015年3月26日頒布了《庫爾勒市地下水資源管理實施辦法》，到2017年9月，超采情況仍沒有得到改善，2016年地下水水位較2013年最大下降2.18 m[11]。鑒于庫爾勒市地下水的利用出現(xiàn)的問題，而對庫爾勒市地下水超采區(qū)評價文獻未見，本文對庫爾勒市地下水超采綜合治理進行了討論。

1 研究區(qū)水文地質(zhì)條件概況

庫爾勒市總的地勢是北高南低，地貌類型上可分為山前傾斜洪積平原、孔雀河三角洲沖積平原，鉆孔揭露的地層主要是第四紀(jì)地層，第四紀(jì)地層在水平分布上，具有明顯的水平分帶規(guī)律。[HJ2.1mm]研究區(qū)西部為第四系單一結(jié)構(gòu)松散巖類孔隙潛水、多層結(jié)構(gòu)松散巖類孔隙潛水-承壓水，東部為基巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和第四系松散巖類孔隙水三種類型。

山前傾斜洪積平原地下水主要以季節(jié)性暴雨洪流滲漏補給、渠道滲漏補給和河谷潛流的側(cè)向補給為補給源，排泄方式有潛水蒸發(fā)蒸騰、人工開采、側(cè)向排出和排堿渠排泄等?？兹负尤侵逈_積平原地下水主要補給來源為地表水滲漏、渠道滲漏補給和灌溉水滲漏補給，以潛水蒸發(fā)蒸騰、人工開采和側(cè)向徑流排泄為主要的排泄方式。

2 研究區(qū)地下水利用現(xiàn)狀

庫爾勒市位于霍拉山的南麓，塔里木盆地的東北隅，南接尉犁縣，北連焉耆、和靜縣，西接輪臺縣，東靠博湖縣，是巴音郭楞蒙古自治州（以下簡稱“巴州”）重要的交通、經(jīng)濟、文化和政治中心。庫爾勒市總面積為7 116.89 km2，其中平原面積為5 850.08 km2（含沙漠區(qū)面積），占82.2%。年平均氣溫11.4 ℃，最高氣溫為34.2 ℃，最低氣溫為-16.4 ℃，無霜期平均210 d。平均年降水量56.6 mm，多年平均水面蒸發(fā)量為2 700.0 mm，屬于大陸性氣候，是典型的干旱區(qū)綠洲城市[12-14]。

2.1 供、用水量分析

供水量：2015年庫爾勒市總供水量106 520萬m3。其中地表水供水量52 820萬m3，占總供水量的49.6%;地下水供水全部為淺層水，供水量為53 700萬m3，占總供水量的50.4%。

用水量：2015年庫爾勒市總用水量106 520萬m3，其中地下水量為53 700萬m3。各業(yè)用水量見表1。

從供水結(jié)構(gòu)可以看出，供水量中地下水為主要供水水源;從用水結(jié)構(gòu)可以看出，用水量中農(nóng)田灌溉用水量和林牧漁畜用水量占用水總量比重最大，為主要用水戶。

[BT3+*6]2.2 水資源開發(fā)利用程度

據(jù)《2000-2015年巴州水資源公報》，庫爾勒市2000-2015年地下水開采量平均為28 200萬 m3，最大年份（2014年）為56 000萬 m3，最小年份（2001年）為9 600萬 m3。地下水開采量占總供水量的平均比例為35.7%，最大年份（2014年）占53.7%，最小年份（2001年）占11.3%，地下水開采量占總供水量的比例呈遞增趨勢。2015年地下水總開采量53 700萬 m3，占可開采資源量31 601萬 m3的169.9%。由于地下水開采程度極高，造成多處區(qū)域性地下水降落漏斗[15]，研究區(qū)地下水已無開采潛力。

3 地下水位動態(tài)分析

3.1 地下水位監(jiān)測井網(wǎng)分布

為保證全面的分析庫爾勒市的地下水動態(tài)，本次收集了2010-2017年研究區(qū)具有代表性的16眼地下水位監(jiān)測井的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測井均勻的分布于不同水文地質(zhì)條件區(qū)域，其中編號J4、J6至J8分布于庫爾勒市區(qū)，其余J1至J3、J5、J9至J16分布于各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場，見圖1。

3.2 研究區(qū)地下水位動態(tài)分析

庫爾勒市監(jiān)測井地下水按埋藏條件劃分，主要類型為潛水。地下水動態(tài)類型表現(xiàn)為徑流-開采型。根據(jù)圖2、表2得知，從年際來看，區(qū)內(nèi)監(jiān)測井水位埋深呈逐年遞增趨勢，歷年平均變幅5.65～40.42 m，水位升、下降速率-2.33～+0.85 m/a，除J7、J10表現(xiàn)為慢速下降，J8基本穩(wěn)定外，其余表現(xiàn)為快速下降（J1、J2、J5、J6、J11至J13）、中速下降（J4、J9、J14至J16）。從年內(nèi)來看，年內(nèi)水位變化幅度2.20～40.40 m，地下水最大埋深為庫爾勒市區(qū)（J6、J7），最小埋深為阿瓦提鄉(xiāng)（J10）、上戶鎮(zhèn)（J2）、托布力其鄉(xiāng)（J14），出現(xiàn)高水位的月份基本在1月-5月，低水位基本在6月-10月，動態(tài)變化曲線呈單谷、雙峰型。地下水埋深較[HJ1.96mm]深區(qū)域主要集中于庫爾勒市區(qū)、上戶鎮(zhèn)及庫爾勒市東南方向鐵克其鄉(xiāng)，而在庫爾勒市西南方向的托布力其鄉(xiāng)、阿瓦提鄉(xiāng)位于孔雀河附近，有充足的地表水補給源，使得地下水埋深較淺。庫爾勒市降水量主要集中在春夏兩季，占全年的降水量的75.0%左右，6月-10月為豐水期，平均降水量為8.3 mm，降水對地下水的補給極其有限，此時是灌溉期，需要大量開采地下水資源，同時區(qū)域水資源高效利用使地下水補給量減小[16]，導(dǎo)致6月-10月地下水位處于低水位期。庫爾勒市1月-5月地下水埋深較小，主要是由于在該時段內(nèi)農(nóng)灌井開采量小，加之3月-5月隨著凍土融化，滲入補給量增大，地下水位也隨之上升。

4 地下水超采區(qū)劃分

本次地下水超采區(qū)（不含新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第二師所屬的鐵門關(guān)市）劃分的基準(zhǔn)年為2003年（統(tǒng)測時間為8月），現(xiàn)狀年為2017年（統(tǒng)測時間為8月）。

4.1 水位動態(tài)法

以地下水埋深年均變化速率為評判指標(biāo)進行超采區(qū)劃分。

（1）計算地下水位統(tǒng)測井埋深年均變化速率。

統(tǒng)計評價期內(nèi)基準(zhǔn)年和現(xiàn)狀年地下水位統(tǒng)測井地下水埋深值，并計算地下水埋深年均變化速率，按式（1）計算：

（2）確定地下水超采區(qū)邊界。

根據(jù)地下水水位年均下降速率的大小，參考《地下水超采區(qū)評價導(dǎo)則（SL 286-2003）》地下水位下降速率<0 m/a為未超采區(qū)，0～1.0 m/a為一般超采區(qū)，>1.0 m/a為嚴(yán)重超采區(qū)，其計算結(jié)果見表3。以171 眼地下水位統(tǒng)測井分布范圍為邊界，對研究區(qū)進行超采區(qū)劃分，確定地下水超采區(qū)邊界。

4.2 開采系數(shù)法

以地下水開采系數(shù)為評判指標(biāo)進行超采區(qū)劃分。

（1）計算地下水可開采量。

庫爾勒市現(xiàn)狀年地下水可開采量計算采用地下水可開采系數(shù)法，按式（2）計算，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場地下水可開采量采用權(quán)重法進行分配，權(quán)重根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)場平均單井涌水量與面積的乘積與各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場平均單井涌水量與面積的乘積之和的比值得出。

（3）確定地下水超采區(qū)邊界。

參照《全國地下水超采區(qū)評價技術(shù)大綱》地下水開采系數(shù)<1.0為未超采區(qū)，1.0～1.3為一般超采區(qū)，>1.3為嚴(yán)重超采區(qū)。以各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場界線為邊界，對研究區(qū)進行超采區(qū)劃分，確定地下水超采邊界。

4.3 引發(fā)問題法

以地下水開采引發(fā)的生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題作為評判指標(biāo)進行超采區(qū)劃分[17]。

（1）計算生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題參數(shù)。

確定地下水水質(zhì)類別。參考《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14848-1993）》采用單指標(biāo)法，確定現(xiàn)狀年和基準(zhǔn)年地下水水質(zhì)類別，其結(jié)果表明，在庫爾市的18眼下水水質(zhì)監(jiān)測井中，水質(zhì)等級變差的有9 眼（占50.0%）、水質(zhì)等級變好的有5 眼[HJ]（占27.8%），水質(zhì)劣化區(qū)域主要位于庫爾勒市區(qū)和薩依東園藝場。

統(tǒng)計因地下水超采引發(fā)沼澤濕地萎縮的面積。據(jù)遙感解譯成果，庫爾勒市1998年沼澤濕地面積為27.96 km2，2006年面積減少到18.34 km2，至2010年沼澤濕地全部消失。

（2）根據(jù)地下水水質(zhì)劣化區(qū)域和沼澤退化范圍，對研究區(qū)進行超采區(qū)劃分，確定地下水超采邊界。

4.4 超采區(qū)劃分結(jié)果

通過3種不同的方法進行了超采區(qū)劃分，綜合考慮各種影響因素，最終確定超采區(qū)邊界（圖2），并劃分一般超采區(qū)和嚴(yán)重超采區(qū)。結(jié)果顯示除塔什店鎮(zhèn)地下水未超采外，市區(qū)及其余各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場地下水均已超采。庫爾勒市地下水超采區(qū)總面積為819.86 km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)面積為709.98 km2，主要位于庫爾勒市區(qū)、英下鄉(xiāng)、恰爾巴格鄉(xiāng)、上戶鎮(zhèn)、和什力克鄉(xiāng)、蘭干鄉(xiāng)、托布力其鄉(xiāng)、阿瓦提鄉(xiāng)、哈拉玉宮鄉(xiāng)、西尼爾鎮(zhèn)。一般超采區(qū)面積為109.88 km2，主要位于普惠鄉(xiāng)、恰爾巴格鄉(xiāng)、蘭干鄉(xiāng)。庫爾勒市地下水超采嚴(yán)重，其中庫爾勒市區(qū)超采最為嚴(yán)重，在地下水超采區(qū)內(nèi)，除市區(qū)列為地下水禁采區(qū)外，其他各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場均被劃為地下水限采區(qū)。

5 地下水超采區(qū)綜合治理

5.1 地下水治理目標(biāo)

地下水超采區(qū)治理以實現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用，保護生態(tài)環(huán)境安全，達到地下水的采補平衡為目標(biāo)。2015年4月2日，國務(wù)院印發(fā)《水污染防治行動計劃》，其工作目標(biāo)中明確要求，到2020年，地下水超采得到嚴(yán)格控制。為基本達到遏制地下水超采，依據(jù)《巴州庫爾勒市用水總量控制方案》和《新疆維吾爾自治區(qū)地下水資源管理條例》第二章第十二條的要求，對庫爾勒市地下水資源利用實行總量控制和水位控制（“雙控”原則），地下水位不得低于規(guī)劃水位控制指標(biāo)，并且能夠滿足天然植被能夠正常生長，同時城區(qū)的建筑物基礎(chǔ)不發(fā)生浸沒，埋深控制指標(biāo)為3～5 m[18]。

庫爾勒市地下水治理目標(biāo)共分為以下3個階段。

（1）2020年，庫爾勒市用水總量控制指標(biāo)為103 921萬 m3，其中地表水為70 168萬m3、地下水為31 653萬 m3、其它水量為2 100萬 m3。到2020年庫爾勒市地下水累計壓減30.0%的超采量，壓采量達到10 054萬 m3（每五年規(guī)劃的總壓采量分別按五年規(guī)劃總壓采量的30%、30%、20%、10%和10%分解到各年），地下水位下降速率最大值控制在1.00 m/a以內(nèi)，使地下水嚴(yán)重超采區(qū)全部變?yōu)橐话愠蓞^(qū)，一般超采區(qū)變?yōu)椴裳a平衡區(qū)。地下水埋深以2015年12月地下水埋深6.44～49.19 m為基準(zhǔn)，按照地下水位降速控制指標(biāo)，到2020年地下水埋深控制在5.00～46.00 m之間。

（2）到2025年庫爾勒市地下水累計壓減50.0%的超采量，壓采量達到14 867萬 m3（每五年規(guī)劃的總壓采量分別按五年規(guī)劃總壓采量的30%、30%、20%、10%和10%分解到各年），水位下降速率最大值控制在0.50 m/a以內(nèi)，地下水埋深控制在4.00～40.00 m之間。

（3）2030年，庫爾勒市用水總量控制指標(biāo)為105 121萬m3，其中地表水為70 168萬m3、地下水為32 653萬m3、其它水量為2 300萬m3。到2030年庫爾勒市地下水累計再壓減剩余20.0%的超采量，壓采量達到5 947萬m3（每五年規(guī)劃的總壓采量分別按五年規(guī)劃總壓采量的30%、30%、20%、10%和10%分解到各年），水位下降速率為-0.10～0.10 m/a或呈回升趨勢，地下水埋深控制在3.00～35.00 m之間，實現(xiàn)全面地下水采補平衡，地下水生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。

5.2 地下水超采區(qū)治理工程措施

（1）引水工程。庫爾勒市為有效遏制地下水超采狀態(tài)，庫爾勒城市供水二期工程擬在庫爾勒市以北51 km處的焉耆盆地烏拉斯臺農(nóng)場境內(nèi)每年提取7 300萬m3的地下水量，該工程的建成使用將極大地緩減庫爾勒市供水緊張局面。

（2）節(jié)水工程。庫爾勒市從2003年實施面積為667 hm2高效節(jié)水灌溉工程，到2015年高效節(jié)水灌溉面積累計達到56 667 hm2，每1 hm2地減少6 300-7 800 m3的用水量。節(jié)水灌溉工程的實施不僅為農(nóng)民減少了經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，而且還減輕了當(dāng)?shù)厮Y源消耗，彌補了區(qū)域性水資源不足。

（3）壓減地下水開采量。主要措施包括：封填機井、退地減水等。

5.3 地下水超采區(qū)治理非工程措施

（1）落實水資源管理制度。依據(jù)《巴州庫爾勒市用水總量控制方案》，嚴(yán)格執(zhí)行水資源管理的“三條紅線”控制指標(biāo)，落實地下水禁采、限采要求，規(guī)范完善取水許可審批管理工作，禁止任何單位及個人在孔雀河兩岸1 km范圍內(nèi)（地下水限采區(qū)）取用地下水。同時，對于大型項目的建設(shè)，要考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境因素，把水資源論證作為方案審批的首要條件，為工程措施（供水、節(jié)水工程）的順利實施提供有力的保障。

（2）加強地下水動態(tài)監(jiān)測。為全面了解地下水年內(nèi)動態(tài)和年際動態(tài)規(guī)律，每年對庫爾勒市171 眼地下水位統(tǒng)測井進行地下水位監(jiān)測及18 眼地下水水質(zhì)監(jiān)測井進行水質(zhì)監(jiān)測，及時向相關(guān)部門提供地下水位變化情況。

6 結(jié)論

（1）庫爾勒市地下水位動態(tài)分析結(jié)果表明：從年際看，2010-2017年庫爾勒市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場淺層地下水位總體呈下降趨勢，動態(tài)類型主要為快速、中速下降型。從年內(nèi)看，地下水位呈波動性變化，受季節(jié)性影響因素較大，水位特征為典型的開采型。2003-2017年庫爾勒市地下水位統(tǒng)測點水位下降速率在5.33～0.03 m/a之間，地下水位埋深與開采量呈線性正相關(guān)關(guān)系。

（2）庫爾勒市地下水超采區(qū)總面積為819.86 km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)面積為709.98 km2，占超采區(qū)總面積的86.6%;一般超采區(qū)面積為109.88 km2，占超采區(qū)總面積的13.4%。地下水開采程度最高為庫爾勒市建成區(qū)，開采系數(shù)高達6.18。

（3）庫爾勒市地下水主要由山前積雪融化水、河道地表水、渠系水、農(nóng)田灌溉水滲漏補給，用水戶以農(nóng)業(yè)灌溉為主。地下水補給量減少和地下水資源大量開采是造成地下水埋深增大的主要原因，根據(jù)這一情況，為庫爾勒市地下水超采區(qū)綜合治理提出包括工程措施（引水工程、封填機井、退地減水、農(nóng)田高效節(jié)水）和非工程措施（落實水資源管理制度、加強地下水動態(tài)監(jiān)測）的建議。

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