摘 要:塔里木盆地地下水資源對(duì)維系綠洲生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。通過(guò)收集和分析塔里木盆地地下水動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù),探討了影響地下水變化的主要因素。結(jié)果表明,近年來(lái),塔里木盆地地下水位呈下降趨勢(shì),主要受到氣候變化、地表水過(guò)度開(kāi)發(fā)利用和農(nóng)業(yè)灌溉等人為活動(dòng)的影響。為了實(shí)現(xiàn)塔里木盆地地下水資源的可持續(xù)利用,需要加強(qiáng)地下水管理,優(yōu)化水資源配置,提高灌溉效率,并推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。
關(guān)鍵詞:塔里木盆地;地下水;動(dòng)態(tài)變化;影響因素
中圖分類(lèi)號(hào):P641.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):2095–3305(2024)08–0-03
塔里木盆地位于中國(guó)西北部,是世界上最大的內(nèi)陸盆地。盆地分布著廣袤的沙漠、戈壁和綠洲,水資源稀缺,生態(tài)環(huán)境脆弱。地下水是塔里木盆地維系綠洲生態(tài)系統(tǒng)和支撐當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵水源。然而,近年來(lái)受氣候變化和人為活動(dòng)的雙重影響,塔里木盆地地下水資源面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用,需要加強(qiáng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化及其影響因素的研究。
1 塔里木盆地概況
1.1 自然地理
塔里木盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)南部,總面積約53萬(wàn)km2。盆地北部和南部分別為天山山脈和昆侖山脈,中部為塔克拉瑪干沙漠,是世界第二大流動(dòng)沙漠。塔里木盆地地勢(shì)西高東低,海拔在800~1 400 m之間。盆地內(nèi)氣候干旱,年降水量?jī)H為50~80 mm,而年潛在蒸發(fā)量高達(dá)2 000~3 000 mm。塔里木河是盆地內(nèi)的主要河流,發(fā)源于天山南麓,流經(jīng)盆地北部邊緣,最終消失在臺(tái)特瑪湖附近的塔里木盆地東部[1]。塔里木盆地獨(dú)特的自然地理?xiàng)l件造就了其脆弱的生態(tài)環(huán)境和極為有限的水資源。
1.2 水文地質(zhì)條件
塔里木盆地地下水主要賦存于第四系松散沉積物,包括沖積、洪積和風(fēng)積等類(lèi)型的沉積物。盆地北部山前平原區(qū)和南部山前傾斜平原區(qū)是地下水的主要補(bǔ)給區(qū),地下水埋深較淺,水質(zhì)較好。中部沙漠區(qū)地下水埋深較大,水質(zhì)差,多為咸水。塔里木盆地地下水的補(bǔ)給主要來(lái)自山區(qū)降水、冰雪融水和河流滲漏等,而蒸發(fā)和人工開(kāi)采是地下水的主要排泄方式。受氣候變化和人為活動(dòng)的影響,塔里木盆地地下水資源呈現(xiàn)出明顯的時(shí)空變化特征,部分區(qū)域地下水位持續(xù)下降,水質(zhì)惡化,面臨著嚴(yán)重的超采問(wèn)題[2]。
1.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)
塔里木盆地是新疆維吾爾自治區(qū)的重要組成部分,行政區(qū)劃上涵蓋阿克蘇、喀什、和田、巴音郭楞蒙古自治州等地。塔里木盆地是新疆重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地,主要種植棉花、小麥、玉米、水果等經(jīng)濟(jì)作物。盆地還蘊(yùn)藏著豐富的石油、天然氣和礦產(chǎn)資源,是中國(guó)重要的能源和資源基地。隨著西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施,塔里木盆地社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展,城鎮(zhèn)化水平不斷提高,交通、能源、水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得顯著進(jìn)展。然而,經(jīng)濟(jì)發(fā)展也帶來(lái)了水資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題,亟須加強(qiáng)水資源管理和生態(tài)環(huán)境保護(hù),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。
2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法
2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源
(1)塔里木河流域管理局提供的塔里木盆地各觀測(cè)井多年地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),時(shí)間跨度為1980—2020年,覆蓋塔里木盆地的主要區(qū)域。這些數(shù)據(jù)是分析塔里木盆地地下水動(dòng)態(tài)變化的基礎(chǔ)[3]。
(2)中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)提供的塔里木盆地各氣象站1980—2020年的氣溫、降水、蒸發(fā)等氣象要素?cái)?shù)據(jù),用于分析氣候變化對(duì)地下水的影響。
(3)塔里木盆地各綠洲灌區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉用水量、灌溉面積等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),主要來(lái)源于當(dāng)?shù)厮块T(mén)和統(tǒng)計(jì)年鑒,時(shí)間跨度為1980—2020年。這些數(shù)據(jù)有助于分析農(nóng)業(yè)灌溉活動(dòng)對(duì)地下水的影響。
(4)塔里木盆地主要河流的逐年徑流量、輸沙量數(shù)據(jù),來(lái)源于塔里木河流域管理局和相關(guān)水文站點(diǎn),用于分析地表水開(kāi)發(fā)利用對(duì)地下水的影響。
(5)通過(guò)實(shí)地考察和調(diào)研,獲取塔里木盆地部分典型區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、水資源利用現(xiàn)狀等方面的第一手資料,為深入分析地下水動(dòng)態(tài)變化的影響因素提供支撐。
利用以上多源、多尺度的數(shù)據(jù),全面分析了塔里木盆地地下水動(dòng)態(tài)變化特征及其影響因素,為制定地下水資源可持續(xù)利用對(duì)策提供了科學(xué)依據(jù)。
2.2 研究方法
(1)文獻(xiàn)分析法。通過(guò)收集、整理和分析國(guó)內(nèi)外關(guān)于塔里木盆地地下水、水資源管理等方面的研究文獻(xiàn),了解塔里木盆地地下水研究的進(jìn)展和不足,明確研究的切入點(diǎn)和創(chuàng)新之處。
(2)數(shù)理統(tǒng)計(jì)法。利用SPSS、R等統(tǒng)計(jì)軟件,對(duì)塔里木盆地地下水位、水質(zhì)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,揭示地下水動(dòng)態(tài)變化的時(shí)空特征。采用Mann-Kendall檢驗(yàn)等方法,判別地下水位時(shí)間序列的變化趨勢(shì)。運(yùn)用相關(guān)分析、多元回歸等方法,探討地下水變化與氣候因子、河流徑流、農(nóng)業(yè)灌溉等因素之間的關(guān)系。
(3)地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)。利用Arc GIS軟件,對(duì)塔里木盆地地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和影響因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行空間制圖和可視化表達(dá)。采用克里金插值法,分析地下水位的空間分布特征?;贕IS的空間分析功能,探索地下水變化與各影響因素的空間相關(guān)性[4]。
(4)情景分析法。根據(jù)塔里木盆地地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀,結(jié)合未來(lái)氣候變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素,設(shè)置不同的地下水開(kāi)發(fā)利用情景。運(yùn)用數(shù)值模擬等方法,預(yù)測(cè)不同情景下塔里木盆地地下水資源的變化趨勢(shì),評(píng)估其對(duì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響,為制定地下水管理政策提供依據(jù)。
(5)實(shí)地調(diào)研法。通過(guò)實(shí)地考察塔里木盆地典型綠洲區(qū),訪(fǎng)談當(dāng)?shù)厮懿块T(mén)、農(nóng)戶(hù)等利益相關(guān)者,了解塔里木盆地水資源開(kāi)發(fā)利用的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題。收集第一手資料,驗(yàn)證研究結(jié)果,提出有針對(duì)性的對(duì)策。
綜合運(yùn)用以上研究方法,從定性和定量、宏觀和微觀等不同角度,系統(tǒng)分析塔里木盆地地下水動(dòng)態(tài)變化特征及其影響因素,力求獲得客觀、全面、可靠的研究結(jié)果。
3 塔里木盆地地下水的動(dòng)態(tài)變化分析
3.1 地下水位的變化趨勢(shì)
塔里木盆地地下水位變化呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異??傮w而言,塔里木盆地邊緣山前平原區(qū)地下水位呈下降趨勢(shì),而內(nèi)部綠洲區(qū)地下水位相對(duì)穩(wěn)定或略有升高(表1)。
20世紀(jì)80~90年代,受塔里木河斷流的影響,下游地區(qū)地下水位快速下降。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著塔里木河生態(tài)輸水工程的實(shí)施,下游地區(qū)地下水位有所回升,生態(tài)環(huán)境明顯改善。塔里木盆地地下水位變化趨勢(shì)反映了流域水資源開(kāi)發(fā)利用的時(shí)空格局,未來(lái),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)山區(qū)來(lái)水、地表水和地下水的統(tǒng)一管理,促進(jìn)流域水資源的可持續(xù)利用。
3.2 地下水水質(zhì)的變化特征
塔里木盆地地下水水質(zhì)總體較差,礦化度普遍偏高。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,塔里木盆地47.3%的地下水監(jiān)測(cè)井水質(zhì)超標(biāo),礦化度>1 g/L。
北部山前平原區(qū)地下水水質(zhì)較好,主要得益于天山冰雪融水和降水入滲補(bǔ)給(表2)。中部綠洲區(qū)地下水礦化度較高,與土壤鹽漬化和農(nóng)業(yè)灌溉回歸水入滲有關(guān)。南部庫(kù)爾勒—若羌一帶地下水礦化度普遍超標(biāo),局部地區(qū)甚至超過(guò)10 g/L,與石膏巖溶解有關(guān)。農(nóng)業(yè)灌溉導(dǎo)致中下游綠洲區(qū)淺層地下水礦化度呈上升趨勢(shì)??傮w而言,塔里木盆地地下水水質(zhì)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀,今后應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),科學(xué)調(diào)配灌溉用水,控制地下水開(kāi)采強(qiáng)度,遏制水質(zhì)惡化趨勢(shì)。
3.3 地下水開(kāi)采量的變化特征
塔里木盆地地下水開(kāi)采量呈逐年增加趨勢(shì)。分區(qū)域來(lái)看,阿克蘇地區(qū)和巴州地區(qū)地下水開(kāi)采量增幅較大,喀什地區(qū)和和田地區(qū)增速相對(duì)較緩(表3)。
塔里木盆地地下水開(kāi)采主要用于農(nóng)業(yè)灌溉,占年總開(kāi)采量的78%以上。生活、工業(yè)用水所占比例相對(duì)較小,但增長(zhǎng)較快。伴隨著地下水開(kāi)采強(qiáng)度的不斷加大,塔里木盆地許多地區(qū)出現(xiàn)了地下水位下降、水質(zhì)惡化、鹽漬化加劇等問(wèn)題。未來(lái),應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)地下水超采區(qū)的用水管理,大力發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù),優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)rUZyL96zq6w069fYuNCEJQ==結(jié)構(gòu),壓減地下水開(kāi)采總量,推進(jìn)地下水資源的保護(hù)與恢復(fù)。
4 塔里木盆地地下水變化的影響因素
4.1 氣候變化的影響
塔里木盆地地處干旱區(qū),氣候變化對(duì)其地下水資源的影響顯著。近年來(lái),塔里木盆地氣溫呈上升趨勢(shì),而降水量變化不明顯,導(dǎo)致冰雪融水補(bǔ)給減少,蒸發(fā)加劇,地下水補(bǔ)給條件惡化。同時(shí),極端氣象事件頻發(fā),干旱和洪澇災(zāi)害對(duì)地下水位變化產(chǎn)生沖擊。氣候變暖還可能加劇土壤鹽漬化,影響地下水水質(zhì)。未來(lái)氣候變化可能使塔里木盆地地下水資源面臨更大壓力。
4.2 地表水開(kāi)發(fā)利用的影響
塔里木河及其主要支流是塔里木盆地地下水的重要補(bǔ)給來(lái)源。隨著上游地區(qū)水利工程建設(shè)和用水量增加,塔里木河中下游來(lái)水量減少,河道斷流,地下水補(bǔ)給減少。20世紀(jì)80~90年代,塔里木河下游地區(qū)地下水位大幅下降[5]。近年來(lái),塔里木河流域?qū)嵤┥鷳B(tài)輸水,河道來(lái)水增加,有助于改善下游地區(qū)地下水狀況。合理調(diào)控河流來(lái)水,對(duì)保障塔里木盆地地下水資源至關(guān)重要。
4.3 農(nóng)業(yè)灌溉的影響
農(nóng)業(yè)灌溉是塔里木盆地地下水開(kāi)采的主要用途。灌溉規(guī)模擴(kuò)大導(dǎo)致地下水開(kāi)采量不斷增加,地下水位持續(xù)下降。同時(shí),不合理的灌溉方式和低效的輸水系統(tǒng),加劇了灌溉水的蒸發(fā)和滲漏損失,造成地下水資源浪費(fèi)。農(nóng)田灌溉入滲補(bǔ)給了淺層地下水,但長(zhǎng)期灌溉導(dǎo)致土壤鹽漬化,灌溉回歸水?dāng)y帶大量鹽分入滲,造成地下水礦化度升高。節(jié)水灌溉和輸配水系統(tǒng)改造刻不容緩。
4.4 其他人為活動(dòng)的影響
除農(nóng)業(yè)灌溉外,塔里木盆地不斷增長(zhǎng)的工業(yè)和生活用水需求,加劇了地下水資源的開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度。石油天然氣等資源開(kāi)發(fā)活動(dòng),一方面,需要大量地下水;另一方面,油氣田注水開(kāi)采等活動(dòng)也影響著地下水的賦存條件和水質(zhì)狀況。此外,城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快,不透水地面面積增加,減少了大氣降水入滲補(bǔ)給地下水的機(jī)會(huì)。人類(lèi)活動(dòng)影響日益凸顯,需統(tǒng)籌考慮資源環(huán)境承載力,優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
5 塔里木盆地地下水資源可持續(xù)利用的策略
5.1 加強(qiáng)地下水管理
建立健全的塔里木盆地地下水管理體系,完善地下水開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)的法律法規(guī)。加強(qiáng)地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè),掌握地下水動(dòng)態(tài)變化情況。嚴(yán)格管控地下水開(kāi)采,實(shí)施取水許可和水資源論證制度。在地下水超采區(qū),限制新增取水許可,壓減地下水開(kāi)采總量。健全水資源管理機(jī)構(gòu),加強(qiáng)部門(mén)協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng),強(qiáng)化監(jiān)管執(zhí)法。增強(qiáng)全社會(huì)地下水保護(hù)意識(shí),鼓勵(lì)公眾參與管理。
5.2 優(yōu)化水資源配置
統(tǒng)籌塔里木河流域地表水與地下水、山區(qū)與平原、上游與下游的水資源配置。加強(qiáng)塔里木河干流和主要支流的水量調(diào)度,增加下游生態(tài)輸水,提高河道輸水效率。在地下水超采區(qū),利用塔里木河豐水期河水補(bǔ)給地下水,促進(jìn)地下水回升。在綠洲灌區(qū),充分利用引河灌溉,減少地下水開(kāi)采。優(yōu)化行業(yè)用水結(jié)構(gòu),發(fā)展節(jié)水產(chǎn)業(yè),提高水資源利用效率。
5.3 提高農(nóng)業(yè)灌溉效率
大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù),加快高效節(jié)水灌溉體系建設(shè)。因地制宜發(fā)展噴灌、滴灌、管道輸水等節(jié)水灌溉方式,減少灌溉水蒸發(fā)和滲漏損失。加強(qiáng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與改造,襯砌渠道,降低輸水損失。優(yōu)化灌溉制度,推行定額管理,避免過(guò)量灌溉。開(kāi)展農(nóng)民節(jié)水技術(shù)培訓(xùn),增強(qiáng)農(nóng)戶(hù)節(jié)水意識(shí)。調(diào)整種植結(jié)構(gòu),選育推廣耐旱作物品種,發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)。
5.4 推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)
將節(jié)約用水作為塔里木盆地經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基本政策,推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。完善水價(jià)形成機(jī)制,實(shí)行階梯水價(jià),促進(jìn)水資源高效利用。加強(qiáng)供水管網(wǎng)改造,降低公共供水管網(wǎng)漏損率。推廣節(jié)水器具,提高生活和工業(yè)用水效率。加強(qiáng)水資源循環(huán)利用,推進(jìn)廢水和污水處理再生利用。開(kāi)展全民節(jié)水教育,普及節(jié)水知識(shí),營(yíng)造珍惜水資源的社會(huì)氛圍。
6 結(jié)束語(yǔ)
塔里木盆地地下水資源的可持續(xù)利用關(guān)系到區(qū)域生態(tài)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)分析塔里木盆地地下水動(dòng)態(tài)變化及其影響因素,為塔里木盆地地下水資源管理提供了科學(xué)依據(jù)。未來(lái),需要加強(qiáng)對(duì)塔里木盆地地下水監(jiān)測(cè)和科學(xué)研究,完善地下水管理制度和措施,促進(jìn)水資源的節(jié)約保護(hù)和高效利用,推動(dòng)塔里木盆地走向生態(tài)文明和可持續(xù)發(fā)展之路。
參考文獻(xiàn)
[1] 閆志雲(yún),曾妍妍,周金龍,等.新疆塔里木盆地灌區(qū)地下水水質(zhì)空間變化及其影響因素[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2022,41(8): 70-79.
[2] 阿麗亞·阿不都克里木.新疆塔里木盆地水資源評(píng)價(jià)及其開(kāi)發(fā)利用[J].地下水,2022,44(3):212-213.
[3] 潘希哲.新疆塔里木盆地淺層地下水水化學(xué)特征及形成原因[J].西部探礦工程,2021,33(11):144-148.
[4] 王博.喀什噶爾河流域平原區(qū)地下水系統(tǒng)特征和生態(tài)環(huán)境演化分析[D].烏魯木齊:新疆農(nóng)業(yè)大學(xué),2021.
[5] 曹阿楠,李斌,張靜,等.新疆塔里木盆地南緣綠洲帶地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].西部探礦工程,2020,32(8):119-120,123.