雷米 周金龍 魏興

摘 要：為了解庫爾勒市地下水超采區(qū)綜合治理效果，采用層次分析法構(gòu)建庫爾勒市地下水超采區(qū)綜合治理評價(jià)指標(biāo)體系，同時(shí)采用回歸模型對地下水水位、水量進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明：庫爾勒市地下水超采區(qū)綜合治理方案制定合理，綜合治理效果基本達(dá)到要求;地下水水位回升區(qū)主要位于山前傾斜平原的沙依東園藝場、英下鄉(xiāng)、庫爾楚園藝場、上戶鎮(zhèn)、塔什店鎮(zhèn)、蘭干鄉(xiāng)和恰爾巴格鄉(xiāng)以及沖積平原的哈拉玉宮鄉(xiāng)和普惠地區(qū)，影響地下水水位動態(tài)變化的主要因素為人類活動（地下水壓采）和地質(zhì)因素，水文因素對地下水水位影響存在一定滯后性。

關(guān)鍵詞：地下水;超采區(qū);綜合治理;庫爾勒市

Abstract：In order to understand the comprehensive control effect of groundwater over-exploitation areas in Korla City， the assessment system of groundwater over-exploitation areas was constructed by analytic hierarchy process. At the same time， the regression method was used to analyze the correlation of groundwater level and quantity. The results show that the comprehensive control plan of the groundwater over-exploitation areas is reasonable and the comprehensive control effect basically can meet the requirements. Rising areas of groundwater level are mainly located in piedmont sloping plain such as Shayidong Garden Spot， Yingxia Township， Kuerchu Garden Spot， Shanghu Township， Tashidian Township， Langan Township and Qiaerbage Township and it also includes Halayugong Township and Puhui Town in the alluvial plain. It is found that the main factors affecting groundwater dynamics are human activities （groundwater restricted mining） and geological factors， the depth of groundwater has lagged reaction to the effect of hydrologic factors.

Key words： groundwater; over-exploitation areas; comprehensive treatment; Korla City

近年來，在自然環(huán)境和人類活動雙重因素影響下，區(qū)域地下水循環(huán)過程發(fā)生了顯著變化[1-2]。如何保證地下水資源可持續(xù)利用、加強(qiáng)地下水超采區(qū)綜合治理，是目前水資源管理面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[3]。治理成效是地下水超采區(qū)綜合治理方案實(shí)施的結(jié)果，只有從治理效果中發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、及時(shí)糾偏，才能更好地為地下水超采區(qū)綜合治理方案的制定提供導(dǎo)向[4]。國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于地下水超采區(qū)治理效果的研究主要體現(xiàn)在水資源管理政策[5]、節(jié)水效果[6-7]等方面。

庫爾勒市地處我國內(nèi)陸干旱區(qū)，水資源極度匱乏，隨著城市化進(jìn)程的加快，地下水水位急劇下降。庫爾勒市建成區(qū)從2014年被劃定為禁采區(qū)后，到2016年地下水水位仍較2013年最大下降2.18 m。筆者通過構(gòu)建庫爾勒市地下水超采區(qū)綜合治理評價(jià)指標(biāo)體系，從水量、水位、水質(zhì)等角度全面評估綜合治理效果，識別影響地下水水位動態(tài)變化的主要因素，以期為干旱區(qū)綠洲城市地下水超采區(qū)綜合治理評價(jià)提供參考。

1 研究區(qū)概況

庫爾勒市位于新疆中部，南臨塔克拉瑪干沙漠、北倚庫魯克塔格山和霍拉山，總面積7 268 km2，其中平原區(qū)面積5 850 km2（含沙漠區(qū)面積）[8]。庫爾勒市降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，多年平均降水量為56.6 mm，水面蒸發(fā)能力為2 700.0 mm，年平均氣溫11.4 ℃，屬溫帶大陸性干旱氣候區(qū)[9-10]。

研究區(qū)出露地層以第四系為主，在水平分布上具有明顯的分帶規(guī)律，地層巖性顆粒由北到南逐漸變細(xì)，以卵石、砂礫石、砂、亞砂土為主。山前傾斜平原地下水主要接受河谷潛流、暴雨洪流滲漏、渠系與田間灌溉回歸入滲等方式補(bǔ)給，形成了單一結(jié)構(gòu)潛水含水層（地下水埋深為20～60 m）;地下水總徑流方向?yàn)橛杀毕蚰?，水力坡度?.2%～0.4%，至沖積平原，以上部潛水-下部承壓水的雙層或多層結(jié)構(gòu)含水層為主（地下水埋深2～200 m），排泄方式為泉水溢出、蒸發(fā)、側(cè)向徑流排泄和人工開采等[11-13]。水文地質(zhì)及地下水取樣點(diǎn)分布見圖1。

2 材料與方法

2.1 地下水超采現(xiàn)狀

孔雀河是庫爾勒市常年性河流，也是研究區(qū)地表水資源的主要來源[14]。近年來，受源頭博斯騰湖水位影響，孔雀河徑流量逐漸減少，因地表水資源滿足不了需求，地下水資源逐漸成為主要供水水源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，庫爾勒市地下水開采機(jī)井?dāng)?shù)由2000年的639眼增加到2015年的7 952眼，地下水開采量由11 020萬m3增加到51 499萬 m3，為地下水可開采量21 585萬m3的2.38倍[15]。2017年對庫爾勒市171眼地下水統(tǒng)測井進(jìn)行地下水水位統(tǒng)測發(fā)現(xiàn)，2003—2017年統(tǒng)測井水位下降速率最大達(dá)5.33 m/a。地下水超采區(qū)涉及17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)場，總面積達(dá)982.81 km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)面積為786.84 km2、一般超采區(qū)面積為195.97 km2。

2.2 地下水超采區(qū)綜合治理

為嚴(yán)格控制地下水超采，到2020年實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡，自2016年開始，庫爾勒市對地下水超采區(qū)實(shí)行水量和水位控制（“雙控”）。按照《庫爾勒市地下水超采區(qū)綜合治理規(guī)劃（2016—2030年）》要求，到2020年壓減地下水開采量29 196萬 m3;地下水水位下降速率最大值控制在1.00 m/a以內(nèi);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(bǔ)平衡區(qū)，超采區(qū)面積控制在500 km2以內(nèi)。庫爾勒市地下水超采區(qū)綜合治理的主要工程措施包括水源置換、退地減水、高效節(jié)水、機(jī)井封填4個方面，見表1。

庫爾勒市區(qū)園林綠化自備井從2018年強(qiáng)制關(guān)閉后，綠化用水逐漸以公共自來水為供水水源，為緩解庫爾勒市區(qū)用水緊張局面，擬從北部焉耆縣的烏拉斯臺農(nóng)場提取7 300萬m3/a地下水，2018年6月焉耆縣至塔什店鎮(zhèn)總長34 km的供水管道全線貫通，到9月底新增輸水量1 825萬m3/a。機(jī)井封填主要封填孔雀河沿岸1 km范圍內(nèi)的機(jī)井、綠化自備井和非法井，截至2018年累計(jì)封填機(jī)井1 348眼，已完成至2020年計(jì)劃封填井?dāng)?shù)2 865眼的47.05%。大量的農(nóng)業(yè)用水是造成庫爾勒市地下水資源短缺的主要原因之一，采取退地減水措施是緩解水資源短缺的途徑之一，截至2018年累計(jì)退地面積16 008.00 hm2，已完成計(jì)劃退地面積的66.28%。同時(shí)對農(nóng)業(yè)耕作區(qū)實(shí)施高效節(jié)水技術(shù)，該技術(shù)的實(shí)施不僅提高了灌溉水利用效率，而且減少了水資源消耗，具體包括膜下滴管、渠道防滲等技術(shù)，截至2018年累計(jì)實(shí)施高效節(jié)水面積14 617.30 hm2，已完成計(jì)劃高效節(jié)水面積的81.42%。

2.3 地下水超采綜合治理效果

（1）地下水可開采量、2015年實(shí)際開采量和2016—2018年累計(jì)壓采量。由圖2可以看出，2015年阿瓦提鄉(xiāng)、哈拉玉宮鄉(xiāng)和阿瓦提農(nóng)場等地下水超采較為嚴(yán)重，而西尼爾鎮(zhèn)尚有地下水開采潛力;2016—2018年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場累計(jì)地下水壓采量10 686萬 m3，已完成計(jì)劃壓采量的36.60%。

（2）地下水水位變化情況。地下水超采區(qū)綜合治理后（見表2、圖3），統(tǒng)測井地下水水位下降速率>1 m/a的井?dāng)?shù)減少30 眼，地下水超采區(qū)總面積減少395.08 km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)總面積減少315.18 km2、一般超采區(qū)總面積減少79.90 km2，已完成地下水超采區(qū)治理面積395.08 km2，占計(jì)劃治理面積的81.83%。由圖3可以看出，哈拉玉宮鄉(xiāng)、沙依東園藝場、普惠地區(qū)、英下鄉(xiāng)、庫爾楚園藝場、上戶鎮(zhèn)、塔什店鎮(zhèn)、蘭干鄉(xiāng)和恰爾巴格鄉(xiāng)等水位回升明顯，而庫爾勒市區(qū)、阿瓦提農(nóng)場、阿瓦提鄉(xiāng)、包頭湖農(nóng)場、西尼爾鎮(zhèn)、和什力克鄉(xiāng)、鐵克其鄉(xiāng)和托布力其鄉(xiāng)等水位回升效果較差，超采區(qū)面積仍占較大比例。

（3）地下水水質(zhì)。地下水污染是研究區(qū)主要的地下水生態(tài)環(huán)境問題之一[8]。在12眼地下水水質(zhì)監(jiān)測井中，水質(zhì)等級變好的3眼，等級不變的6眼，等級變差的3眼，3眼等級變差的監(jiān)測井的主要劣化指標(biāo)為TH、SO2-4和NO-3，其中等級變好、不變的監(jiān)測井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的75.0%。地下水水質(zhì)變好的監(jiān)測井位于水位回升區(qū)的庫爾勒市區(qū)、沙依東園藝場和阿瓦提鄉(xiāng)等，說明地下水超采區(qū)的治理對地下水水質(zhì)改善具有促進(jìn)作用。

2.4 地下水超采區(qū)綜合治理評價(jià)方法

根據(jù)目前庫爾勒市地下水超采區(qū)治理情況，并參考文獻(xiàn)[16-17]，從工程措施（水利工程、農(nóng)業(yè)工程）實(shí)施狀況和地下水綜合治理效果兩方面構(gòu)建庫爾勒市地下水超采區(qū)綜合治理評價(jià)體系。

（1）評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建。采用層次分析法（AHP）構(gòu)建地下水超采區(qū)綜合治理評價(jià)指標(biāo)體系，該方法能夠從定性指標(biāo)模糊量化的角度對目標(biāo)進(jìn)行分解，并逐層比較多種關(guān)聯(lián)因數(shù)，為地下水超采區(qū)綜合治理評價(jià)提供可靠依據(jù)[18]。其中A為目標(biāo)層，反映地下水超采區(qū)綜合治理整體情況;B為準(zhǔn)則層，以水利工程措施、農(nóng)業(yè)工程措施和綜合治理效果為代表指標(biāo);C為指標(biāo)層，考慮區(qū)域地下水超采治理措施實(shí)施進(jìn)度、當(dāng)前地下水資源狀態(tài)，共選擇7個評價(jià)指標(biāo)，見表3。

3 結(jié)果與分析

3.1 綜合治理評價(jià)結(jié)果

經(jīng)計(jì)算C層各項(xiàng)指標(biāo)最終權(quán)重ωPi=（0.018，0.055，0.111，0.055，0.361，0.287，0.113），綜合治理評估體系得分60.02，表明地下水超采區(qū)綜合治理方案制定合理，綜合治理效果基本達(dá)到要求。

3.2 地下水水位動態(tài)影響因素分析

地下水水位動態(tài)變化不僅是區(qū)域地下水資源變化的結(jié)果，而且是地下水超采區(qū)治理成效最直觀的反映，影響地下水水位動態(tài)變化的主要因素包括降水、水文、地質(zhì)和人類活動[20-21]。因此主要對地下水超采區(qū)綜合治理后水位動態(tài)影響因素進(jìn)行分析。

（1）降水因素。研究區(qū)降水主要集中在蒸發(fā)強(qiáng)烈的5—8月（見圖4，部分時(shí)段因監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失而中斷），從9月開始，降水急劇減少，降水難以形成對地下水的有效補(bǔ)給，監(jiān)測井J2和J4高水位期集中在11月至翌年3月，7—9月為低水位期，說明地下水水位變幅受降水影響較小。

（2）水文因素。根據(jù)2016—2018年孔雀河月徑流量及附近監(jiān)測井（J4、J9、J16）地下水埋深變化（見圖5，部分時(shí)段因監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失而中斷）可知，6—11月為孔雀河汛期，12月至翌年3月為枯水期，地下水埋深11月至翌年3月為高水位期，滯后于河流汛期2～3個月;7—9月為低水位期，滯后于河流枯水期2～3個月，說明孔雀河徑流量對地下水埋深影響存在一定滯后性。

（3）地質(zhì)因素。包氣帶是地下水補(bǔ)給、排泄通道，而巖性及厚度是影響地下水動態(tài)變化的因素[22]。根據(jù)山前傾斜平原水文地質(zhì)剖面，以十八團(tuán)大渠為界，北部山前包氣帶巖性為卵礫石和中粗砂，厚度60～150 m，滲透系數(shù)大，且在英下鄉(xiāng)一帶富水性極強(qiáng)，涌水量為1 000～5 000 m3/d，當(dāng)?shù)叵滤艿较薏珊螅荒軌蚝芸旎厣?。南部包氣帶巖性為亞黏土、黏土和亞砂土、砂層等多層結(jié)構(gòu)，其中亞黏土、黏土為半膠結(jié)狀，透水性差，在6.6～70.0 m范圍內(nèi)出現(xiàn)第一層隔水的黏土、亞黏土層，隨著深度的增加，黏土、亞黏土層厚度增大。依據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)地下水資源管理?xiàng)l例》采用值，確定新疆平原區(qū)不同巖性潛水變幅給水度μ：砂礫石0.18～0.24，粉細(xì)砂0.07～0.09，亞砂土0.04～0.06，亞黏土0.02～0.04;承壓水彈性給水度比潛水給水度小1～3個數(shù)量級，當(dāng)入滲補(bǔ)給量相同時(shí)，承壓水水位抬升幅度比潛水抬升幅度大[23]。北部山前傾斜平原相對南部沖積平原地勢較高，當(dāng)?shù)叵滤艿窖a(bǔ)給時(shí)，很快沿地下水流向側(cè)向補(bǔ)給沖積平原，進(jìn)入靠近沙漠區(qū)的普惠地區(qū)。

（4）人類活動。在地下水超采區(qū)治理工程中，水源置換主要解決庫爾勒市城市用水壓力，因此在回歸模型中主要考慮退地減水、高效節(jié)水、機(jī)井封填等措施。2017年8月到2018年8月各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場地下水水位平均變幅與退地減水面積、高效節(jié)水面積、機(jī)井封填數(shù)的回歸模型為在顯著性檢驗(yàn)時(shí)，Δh與P、Z、T的可決系數(shù)R2=0.28，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的概率值為0.778，大于顯著性水平0.05，說明該模型回歸效果不顯著，地下水水位變幅還受到其他因素制約;ΔG與P、Z、T的可決系數(shù)R2=0.64，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的概率值為0.003，小于顯著性水平0.05，說明該模型回歸效果顯著，其中每封填1眼機(jī)井，累計(jì)地下水壓采量增加7.399萬m3。

4 結(jié) 論

（1）構(gòu)建“水利工程措施-農(nóng)業(yè)工程措施-綜合治理效果”地下水超采區(qū)綜合治理評價(jià)指標(biāo)體系，并計(jì)算得出地下水超采區(qū)綜合治理評價(jià)指標(biāo)得分為60.02，表明庫爾勒市地下水超采區(qū)綜合治理方案制定合理，治理效果基本達(dá)到要求。

（2）地下水水位回升區(qū)主要位于山前傾斜平原的沙依東園藝場、英下鄉(xiāng)、庫爾楚園藝場、上戶鎮(zhèn)、塔什店鎮(zhèn)、蘭干鄉(xiāng)和恰爾巴格鄉(xiāng)以及沖積平原的哈拉玉宮鄉(xiāng)和普惠地區(qū)，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)場水位回升相對滯后。影響地下水水位動態(tài)變化的主要因素為人類活動（地下水壓采）和地質(zhì)因素，水文因素對地下水水位影響存在一定滯后性。

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