沙巴提亞·艾合拜爾

（新疆吐魯番水文勘測局，新疆 吐魯番 838000）

1 吐魯番市泉水成因及分布

吐魯番市位于新疆維吾爾自治區(qū)中部，年平均降水量僅有16.4 mm，而蒸發(fā)量則高達(dá)3000 mm 以上，故有“火洲”“風(fēng)庫”之稱。境內(nèi)水資源形成區(qū)主要在天山各河流出山口以上中高山區(qū)地段，以冰雪為主。山外主要以地下泉水使用為主。根據(jù)泉水的補(bǔ)給來源及成因，吐魯番市的泉水屬下降泉。

吐魯番市泉水是來自山區(qū)地表水轉(zhuǎn)化為盆地地下水后，在地勢因素影響下，沿著北部盆地由北向南流動(dòng)，被不透水體的火焰山所阻隔，由此沿著火焰山的北緣溢出地表形成泉。吐魯番市泉水主要分布在火焰山- 鹽山的北緣（溢泉），其次是沿著山區(qū)和平原交界地帶七泉湖鎮(zhèn)地區(qū)（侵蝕泉）。吐魯番市泉水出露點(diǎn)均在地表徑流深等值線25 mm 以下區(qū)域，其中木頭溝泉水水源地屬于5 mm 以下，可視為平原泉水。七泉湖鎮(zhèn)的一條泉水分布在黑溝流域中，其它泉水基本分布在勝金鄉(xiāng)。

2 木頭溝多年平均地下水資源量分析

木頭溝水源地位于黑溝流域下游灌溉區(qū)域，主要來源于黑溝流域暴雨洪流入滲補(bǔ)給量、河谷潛流量、河流滲漏補(bǔ)給量、山前側(cè)向補(bǔ)給、煤窯溝和黑溝渠系滲漏、田間入滲、庫塘滲漏補(bǔ)給量、井灌回歸、降水入滲補(bǔ)給量等。

2.1 泉水監(jiān)測

從2016 年1 月起，吐魯番水文局對(duì)木頭溝泉水水量實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，監(jiān)測方式為流速儀法，每月2～3 次，其中木頭溝泉水24 份，其他的在黑溝干渠上下游施測。日平均水量用連實(shí)測流量過程線法推流，其木頭溝泉水日平均流量見表1。經(jīng)整編審查木頭溝水源地1 月～7 月泉水總量為0.1070×108m3。

表1 木頭溝水資源地泉水逐日平均流量表單位：108 m3

2.2 木頭溝泉水多年平均水量的確定

（1）長短系列訂正法

用2016 年1 月～7 月實(shí)測水量估算：黑溝臨近河流煤窯溝2016 年1 月～7 月水量實(shí)況來分析，該站1 月～7 月份多年月總水量（1957 年～2015 年）占多年平均年總水量的60%，2016年1 月～7 月份多月總水量占多年平均（1957 年～2015 年）年總水量的75.4%，說明煤窯溝河2016 年1 月～7 月份是偏豐月，也可確定木頭溝水源地1 月～7 月份也是屬于偏豐月。

綜合以上分析，木頭溝水源地在無任何資料論證多年平均水量情況下，只能采用煤窯溝站1 月～7 月多年平均月總水量與多年平均年總水量比例的60%，來估算木頭溝水源地泉水多年平均年總水量，其多年平均泉水總量為1500×104m3。

（2）前人報(bào)告地下水資源量成果

根據(jù)2012 年2 月完成的《新疆吐魯番市地下水資源評(píng)價(jià)》報(bào)告，可以確定黑溝流域地下水資源量?，F(xiàn)狀年黑溝流域地下水資源量為1714×104m3，地下水總補(bǔ)給量2553×104m3，地下水總排泄量3471×104m3，其中地下水開采量為3453×104m3（井水、泉水、坎兒井），其中井水開采量為1937×104m3。地下水總排泄量大于總補(bǔ)給量918×104m3，地下水為負(fù)均衡。黑溝流域分區(qū)平原區(qū)地下水補(bǔ)、排量及地下水資源量見表2。

通過計(jì)算，現(xiàn)狀年黑溝流域地下水可開采量2400×104m3，其中坎爾井60×104m3，泉水出流量1456×104m3，機(jī)電井可開采量1937×104m3，地下水超采918×104m3。地下水開采量與補(bǔ)給量的比值稱之為開采系數(shù)，黑溝流域地下水開發(fā)利用系數(shù)為0.94。地下水動(dòng)態(tài)處于持續(xù)的下降狀態(tài)，顯然可以得出流域內(nèi)地下水處于超采狀態(tài)。

表2 黑溝流域分區(qū)平原區(qū)地下水補(bǔ)、排量及地下水資源量匯總表 單位：104 m3

（3）木頭溝泉水多年平均水量的論證

通過上述的長短系列訂正法計(jì)算和《新疆吐魯番市地下水資源評(píng)價(jià)》中的計(jì)算成果，兩種成果相差3453×104m3-1500×104m3=1953×104m3，由于木頭溝泉水主要來源是黑溝河流域，加之木頭溝泉水實(shí)測資料（每月測2～3 次，精度較可靠）與煤窯溝長短系列訂正法估算多年平均水量符合規(guī)范要求，其多年平均水量1500×104m3。

3 黑溝水庫建設(shè)后木頭溝水源地多年平均地下水資源量計(jì)算

黑溝山區(qū)是平原區(qū)地下水的形成區(qū)。按地下水資源評(píng)價(jià)規(guī)范的要求和《新疆吐魯番—哈密盆地地下水勘查》總報(bào)告，黑溝山區(qū)溝口如修建水庫和截潛工程，河谷潛流量大都轉(zhuǎn)化為地表水，不補(bǔ)給地下水，所以不考慮溝谷潛流量。木頭溝水源地水量地下水補(bǔ)給來源有渠系滲漏、渠灌田間入滲、庫塘滲漏、井灌回歸、側(cè)向補(bǔ)給量補(bǔ)給量等。

3.1 渠系滲漏補(bǔ)給量

本次只計(jì)算干、支兩級(jí)渠道的滲漏補(bǔ)給量。計(jì)算公式為：

式中：Q渠滲為渠系滲漏補(bǔ)給量，108m3/a；m 為渠系滲漏補(bǔ)給系數(shù)；Q渠引為渠首引水量，108m3/a；η 為渠系的綜合利用系數(shù)；γ′為渠系防滲修正系數(shù)；γ 為渠道滲漏修正系數(shù)。

由于黑溝干、支渠多分布于戈壁灘上，地下水埋深大于6 m，巖性為砂礫石，渠系滲漏修正系數(shù)取值0.55；干支渠襯砌形式多為干砌灌漿，渠系防滲修正系數(shù)取值為0.9，經(jīng)計(jì)算，黑溝流域平原區(qū)渠系滲漏補(bǔ)給量為22×104m3/a。

3.2 渠灌田間入滲補(bǔ)給量

田間水的入滲補(bǔ)給量按下式計(jì)算：

式中：Q田滲為渠灌田間入滲補(bǔ)給量，108m3/a；β 渠為渠灌田間入滲補(bǔ)給系數(shù)；γ 為修正系數(shù)。

渠灌田間包括了斗農(nóng)渠在輸水過程中對(duì)地下水的滲漏補(bǔ)給量及田間灌溉對(duì)地下水的入滲補(bǔ)給量兩部分。其中，斗農(nóng)渠滲漏補(bǔ)給量的計(jì)算方法與干支渠一致，斗農(nóng)渠的渠首引水量為支渠渠首引水量與支渠有效利用系數(shù)的乘積。從吐魯番地下水埋深圖中可知：細(xì)土帶地下水埋深多大于6 m，巖性為砂性土、砂礫石，因此斗農(nóng)渠渠系滲漏修正系數(shù)取值為0.55；斗農(nóng)渠襯砌形式為漿砌卵石，渠系防滲修正系數(shù)取值為0.85；根據(jù)吐魯番市的渠系有效利用系數(shù)0.58 和干支渠系的有效利用系數(shù)，反算出斗農(nóng)渠的有效利用系數(shù)；參照《鄯善縣超采報(bào)告》以及《新疆維吾爾自治區(qū)吐魯番水資源綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》中的成果，確定β 取值0.2。據(jù)此計(jì)算出黑溝流域斗農(nóng)渠的滲漏補(bǔ)給系數(shù)為0.15。經(jīng)計(jì)算，黑溝流域渠灌田間入滲補(bǔ)給量為69×104m3/a。

3.3 庫塘滲漏補(bǔ)給量

參考《新疆地下水資源》，并結(jié)合當(dāng)?shù)厮畮?、塘壩修建處的地層巖性，確定本次中型水庫、小型水庫和塘壩的庫塘滲漏系數(shù)分別按0.2、0.3、0.4 取值。規(guī)劃建的黑溝水庫設(shè)計(jì)庫容900×104m3/a，興利庫容600×104m3/a。據(jù)《吐魯番地下水資源評(píng)價(jià)》報(bào)告，吐魯番盆地庫塘滲漏系數(shù)取值在0.2～0.3 之間，其中紅山水庫為0.2，其他水庫都取為0.3，為此，黑溝水庫（規(guī)劃水庫）屬于山區(qū)小型水庫，其滲漏系數(shù)取0.3 較為合理，經(jīng)計(jì)算，黑溝水庫建成后庫塘滲漏補(bǔ)給量為180×104m3/a。

3.4 井灌回歸補(bǔ)給量

井灌回歸補(bǔ)給量是指抽取地下水灌溉后經(jīng)過包氣帶入滲補(bǔ)給地下水的量，包括機(jī)電井水、坎兒井水、自流井水以及泉水的入滲回歸補(bǔ)給。

1）機(jī)電井回歸滲漏補(bǔ)給量

根據(jù)《新疆吐魯番—哈密盆地地下水勘查吐魯番盆地地表水資源評(píng)價(jià)》報(bào)告中，依據(jù)水資源的歸屬按行政界限劃分七泉湖鎮(zhèn)、勝金鄉(xiāng)分區(qū)面積分別為329 km2、597 km2，機(jī)電井回歸補(bǔ)給量分別為0.127×104m3、690×104m3。為了計(jì)算黑溝流域井管回歸補(bǔ)給量，根據(jù)流域中各鄉(xiāng)鎮(zhèn)綠洲面積，用面積比擬法估算黑溝流域機(jī)井回歸滲漏補(bǔ)給量為0.0116×104m3和154.874×104m3，黑溝流域機(jī)電井回歸補(bǔ)給量為154.886×104m3。

2）坎兒井回歸滲漏補(bǔ)給量

根據(jù)《新疆吐魯番—哈密盆地地下水勘查吐魯番盆地地表水資源評(píng)價(jià)》報(bào)告，勝金鄉(xiāng)坎兒井開采量有0.015×108m3，坎兒井回歸補(bǔ)給量為0.004×108m3，同樣，用面積比擬法估算黑溝流域坎兒井回歸滲漏補(bǔ)給量為48.978×104m3。

3）自流井回歸滲漏補(bǔ)給量

根據(jù)《新疆吐魯番—哈密盆地地下水勘查吐魯番盆地地表水資源評(píng)價(jià)》報(bào)告，勝金鄉(xiāng)自流井開采量有1146×104m3，自流井回歸補(bǔ)給量為300×104m3，與坎兒井回歸滲漏補(bǔ)給量同樣原理，估算黑溝流域自流井回歸滲漏補(bǔ)給量為367.34×104m3。

4）泉水回歸滲漏補(bǔ)給量

由于勝金鄉(xiāng)泉水水量及補(bǔ)給量很小可忽略不計(jì)。根據(jù)以上分析估算，黑溝流域機(jī)電井滲漏回歸補(bǔ)給量有522.226×104m3。

3.5 側(cè)向流入量

依據(jù)地下水系統(tǒng)的概念，根據(jù)地下水的流場可知，地下水由北向南徑流，在兩個(gè)亞系統(tǒng)之間存在側(cè)向流入量，包括鹽山—火焰山缺口的側(cè)向流入量和火焰山的勝金口形成的溝谷潛流量，經(jīng)計(jì)算，得勝金口的側(cè)向流入量為3.0×104m3/a。

3.6 降水入滲補(bǔ)給量

據(jù)前面的分析結(jié)果，吐魯番盆地平原區(qū)現(xiàn)狀年次降水量在10 mm 以下，降水強(qiáng)度極弱，而蒸發(fā)量極大，故降水對(duì)地下水的入滲補(bǔ)給在此忽略不計(jì)。

3.7 地下水總補(bǔ)給量

將木頭溝黑溝水庫建成后各個(gè)均衡項(xiàng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)：木頭溝水源地地下水總補(bǔ)給量為845.204×104m3/a。

4 結(jié)語

吐魯番市屬于典型的大陸性暖溫帶荒漠氣候，水資源主要依靠山區(qū)滲下的泉水。根據(jù)泉水分布情況，重點(diǎn)分析水源地木頭溝地下水資源情況。通過設(shè)立監(jiān)測站點(diǎn)獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)和以前的相關(guān)論證報(bào)告，論證出木頭溝多年平均水量為1500×104m3。黑溝水庫建設(shè)后，木頭溝的地下水資源得到了改變，按照木頭溝地下水補(bǔ)給來源從6 個(gè)方面進(jìn)行均衡計(jì)算，得出木頭溝水源地地下水總補(bǔ)給量為845.204×104m3/a，為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水提供參考。