塔里木河下游生態輸水后地下水的響應分析

王建宏

（新疆維吾爾自治區塔里木河流域干流管理局）

1 研究背景

塔里木河全長約2 100 km，是中國最大的內陸河，由于近幾十年對中上游地區盲目無序的開墾，導致塔里木河水量大幅度減少。參照1959、1983年的航片資料，24 a中塔里木河干流區沙漠化程度上升15.60%，其中下游的沙漠化程度最為嚴重。臺特瑪湖是塔里木河的終點湖泊，1972 年塔里木河的下游河道斷流，塔里木河面積迅速減少，直至消失在沙漠中，隨著臺特瑪湖湖水的干枯，周圍植物成片死亡，周圍村莊消失。臺特瑪湖的干枯敲響了中國生態保護的警鐘，自2001 年6 月開始，中國國務院發布《塔里木河流域近期綜合治理規劃報告》，隨后國家開展對塔里木河流域的治理工作，陸續投資一百多億元，挽救塔里木河下游區域生態環境。隨著針對塔里木河綜合治理工作的不斷推進，截至2017年底，新疆先后18次向塔里木河下游進行輸水總數水量達到68.80 億m3。為了探究塔里木河下游生態輸水后地下水的響應關系，對響應關系進行分析。塔里木河下游生態輸水資料見表1。

表1 塔里木河下游生態輸水資料表

2 研究區概況

2.1 研究區確定

塔里木河流域位于我國新疆地區，見圖1。塔里木河下游區域從卡拉水文站到臺特瑪湖，塔里木河在大西海子水庫有兩個分支，南面為老塔里木河，北面為齊文闊爾河，兩河流在阿拉干進行交匯，生態輸水從大西海子水庫開始，流經齊文闊爾河，研究在齊文闊爾河段建立6個地下水監測點，主要研究英蘇區域監測斷面的地下水響應過程。監測區域是下游輸水的核心區域，分布有怪柳、胡楊、駱駝刺、甘草及蘆葦等植物。英蘇區域四季分明，降雨量非常少，晝夜溫差較大，水分蒸發量較多，是典型的暖溫帶大陸性干旱氣候。

圖1 研究區英蘇斷面的地理位置情況圖

2.2 研究區地質及監測井分布情況

塔里木河下游經過漫長的發展，河水攜帶大量泥沙在河流流通中不斷堆積，形成非常厚的第四系松散沉積層，英蘇地區由于受到沉積作用及周圍沙漠環境影響，其地下巖層分布見圖2，主要由細沙、粉砂、粉質粘土、粉土組成。英蘇地區齊文闊爾河段寬約30 m，監測井的布置如圖2 所示，距離齊文闊爾河段約59、231、300、500、750、1 050 m 處分別布置編號為C3、C1、C4、C5、C6、C7 監測井，監測井井深范圍在8～17 m 之間，監測齊文闊爾河段周圍1 050 m范圍內的地下水埋深變化情況。

圖2 研究區英蘇斷面地質情況及監測井布置圖

3 數據測量方法

地下水的運動方式主要分為縱向徑流和橫向徑流兩種，縱向徑流主要受所在區域地質地形控制，橫向徑流主要受周圍河流水位影響。為了分析塔里木河下游生態輸水后地下水的響應過程，所以文章主要研究地下水的橫向徑流運動，在對塔里木河下游進行輸水時河水位高于地下水位，這時就形成了以河道為中心的橫向徑流，離河道越近橫向徑流的速率越快。為了詳細掌握英蘇監測斷面的地下水變化情況，收集2001-2017年塔里木河下游輸水量及地下水埋深監測資料。

4 塔里木河下游生態輸水后地下水的響應分析

4.1 塔里木河下游地下水和附近植被之間的關系

英蘇區域是典型的暖溫帶大陸性干旱氣候，年降雨量比較少僅為30～60 mm，年蒸發量比較高可以達到2 500～3 000 mm。區域內植物主要依靠地下水供給生長，也是下游植物賴以生存的保障。植物的生長對地下水埋深要求較高，只有合適的地下水埋深，植物才能夠健康生長，因此地下水是英蘇區域植物生長發育的重要限制因素。下游生態輸水后齊文闊爾河段地下水位變化明顯，隨著地下水位變化，天然植被逐漸恢復。2017年對英蘇區域植物進行實地調查，繪制地下水位和植物覆蓋度關系圖見圖3，兩者的相關性R2=0.607 9。

圖3 地下水位和植物覆蓋度變化趨勢圖

4.2 生態輸水后水量變化分析

2001 年建立塔里木河下游生態輸水綠色走廊，隨著18 次向塔里木河下游進行生態輸水，逐漸恢復重建受損的塔里木河下游生態系統。截至2017 年底，新疆先后18 次向塔里木河下游進行輸水總數水量達到68.80 億m3?？傒斔鞌倒灿? 623 d。塔里木河生態輸水的源頭是博斯騰湖，在進行輸水時其水位變化將直接影響下游水位的變化。對博斯騰湖水位變化進行分析，發現其水位變化趨勢和下游輸水量變化趨勢基本相符，在2001-2003 年、2010-2011 年、2015-2017 年博斯騰湖水位較高，同時生態輸水量逐漸增加。在2004-2009 年、2012-2014博斯騰湖水位逐漸降低，生態輸水量相應減少。

4.3 生態輸水后地下水埋深變化

4.3.1 不同監測井各年份的地下水埋深變化

對2001-2017 年生態輸水后英蘇斷面監測井的地下水埋深變化數據進行分析，發現英蘇斷面地下水的排泄方式是通過潛水蒸發和植被蒸騰進行的，在各年份均呈現出緩慢平穩遞減，總體來講生態輸水后地下水的排泄方式較穩定，有個別年分的個別月份變化較大，主要是由于該時期降雨量較少，地表水蒸發增加，地下水主要依靠生態輸水供給，所以產生數據波動，從數據分析可以看出，地下水的埋深變化趨勢和生態輸水變化趨勢一致，呈現出正相關關系。多年數據表明，2011年時地下水位埋深最低，2009 年地下水位埋深最高，主要原因是2008 年塔里木河流域發生特枯，集中的水量主要用于向塔里木河泄洪，沒有向下游進行生態輸水。

生態輸水后英蘇斷面各監測井個埋深變化量見表1，從表1 數據可以看出2001-2007 年連續生態輸水后，地下水的埋深逐漸變小，地下水位上升明顯。在2004年生態輸水時，輸水量增加，而地下水埋深值增大，分析主要原因是，對鐵干里克鄉輸水灌溉量增加，相應減少塔里木河下游的輸水量。2008 年為特枯期，沒有進行生態輸水，所以編號C3、C1、C4、C5監測井埋深呈增加趨勢，而編號C6、C7監測井埋深減少的主要原因是由于水位差產生側向補流，水位上升。2009年輸水量較少，輸水量小于潛水蒸發和植被蒸騰量，地下水位埋深增加。2010-2013年相應增加生態輸水量，地下水位上升。2014年源頭水資源匱乏，輸水量較少，地下水位埋深增加。2015-2017年源頭水量充足，地下水位升高。

4.3.2 各監測井同一年份的地下水埋深變化

表1 生態輸水后英蘇斷面各監測井個埋深變化量表

分析2001-2017年各監測井的埋深數據，得出在各監測井監測范圍內，地下水的埋深值在0.65～9.06之間。C1監測井由于地勢原因，地下水埋深隨著輸水年限增加呈現出先增加后減少的變化趨勢，其他監測井變化趨勢均是隨著輸水年限的增加埋深逐漸減少。地下水埋深值最大的一年是2009 年，埋深值最小的一年是2011 年。并且隨著距離河岸距離減少，地下水位逐漸上升，呈線性遞減關系。

續表1

5 結語

地下水位埋深隨著輸水年限的增加呈現出較勻速的遞減；研究斷面（英蘇斷面）距離河段較近的監測點相應區域輸水后地下水的響應具有時間同步性，距離河岸較遠監測點相應區域輸水后地下水的響應時間上具有一定滯后性，要持續數月或幾年才能有明顯表現；距離河岸越近，地下水水位越高。為了保證生態輸水質量并獲取最大生態效益，生態輸水量要充足且具有一定周期連續性。