烏蘇市地下水超采現狀及治理方案

劉建海（新疆塔城地區水利水電勘察設計院）

0 前言

烏蘇市位于天山北麓、準噶爾盆地西南緣，東與奎屯市、獨山子工業區相鄰，西與精河縣交界，北與托里縣、克拉瑪依市相望，區域總面積2.07×107m2。烏蘇市轄區內現有地下水監測井17眼，其中水利局監測的有9眼，國土局負責的有4眼，國土局與水利局共同監測4眼，兵團第七師無地下水位監測井。由于近幾年大量開采地下水，造成地下水位降幅呈逐年增大趨勢，改變著地下水的補給、徑流排泄條件。如果不及時控制地下水超采的現狀，將會對社會經濟和人類社會活動帶來更大的困擾，因此文章通過對烏蘇市地下水超采現狀進行了全面分析和評價，提出了超采區綜合治理的對應措施。

1 地下水資源利用情況

1.1 機井分布情況

據統計，2016年底，烏蘇市地方共有規模以各類機井2 438眼，規模以下小井3 000 多眼。第七師在烏蘇轄區內各團場共有機井521 眼，其中124 團94 眼，126 團120 眼，128 團133眼，130團174眼。烏蘇市機井深在120～200 m 左右，單井出水量100～200 m3/h，年產水量15～25萬m3。各鄉鎮及第七師機井分布見圖1。

圖1 2016年烏蘇市各鄉鎮及第七師機井數量分布圖

據統計，2016年烏蘇市地下水開采量為3.06×108m3。烏蘇市地下水開采量的增長大致可分為3個階段：2008年前開采量維持在1.05×108m3左右；2009-2014年快速增長，從1.05×108m3增加到2014 年的3.26×108m3后基本穩定；2016 年開始受用水總量控制措施的影響，用水總量開始回落，在2017年發揮了較顯著的作用，烏蘇市2008-2017年地下水開采量見表1。

表1 烏蘇市及第七師2008-2017年地下水開采量統計表 單位：萬m3

2 地下水超采情況評價

2.1 地下水超采區評價

一定時期內年均地下水位變化速率、年均地下水開采系數或因開發利用地下水引起的生態與環境地質問題，作為判定地下水超采及劃分地下水超采區的主要依據。本次研究通過采用評價期內年均地下水位變化速率、年均地下水開采系數兩種方法，對烏蘇超采區的超采情況進行評價。

2.1.1 年均變化速率計算

本次工作采用了17眼監測井的數據，評價期為2008-2017年，計算地下水位的年均變化速率。

地下水位（埋深）年均變化速率按下式計算：

式（1）中：v：年均地下水位（埋深）變化速率（m/a）；H1：初始水平年地下埋深（m）；

H2：現狀水平年地下埋深（m）；Δt：間隔時間（a）。

評價期內水位年均下降速率劃定超采區：＞1.00 m/a為嚴重超采區，1.00 m～0.10 m/a 為一般超采區，＜0.10 m/a 為未超采區。

2.1.2 開采系數法

開采系數計算由下式確定：

式（2）中：k：年均地下水開采系數；Q實采：評價期（2008-2017年）內年均地下水實際開采量（m3）；Q可采：多年平均地下水可開采資源量（m3）。

當年均開采系數k＞1.30時，為嚴重超采；1.00＜k＜1.30為一般超采；k＜1.00則為不超采。

根據上述方法劃定烏蘇市地下水超采區，分析得知烏蘇超采區總面積3.13×106m2，嚴重超采區面積2.35×106m2，其中地方1.73×106m2，兵團0.62×106m2；一般超采區面積0.78×106m2。嚴重超采區分布在烏蘇市平原灌區及第七師24 團，28 團、130團。一般超采區分布15 團、126 團。計算期內年均超采量9.79×107m3，其中，地方5.56×107m3，第七師超采量4.23×107m3。年均水位下降速率0.99 m/a。超采引起地下水位持續下降，造成泉流量衰竭，灌區下游天然生態植被退化，湖泊濕地萎縮、地面塌陷等地質與生態環境問題。在2012 年《新疆地下水超采區評價成果復核報告》中，烏蘇市被劃分為大型嚴重超采區，超采面積為2.05×106m2，當年超采量為5.47×107m3，主要分布在市區、八十四戶鄉、車排子鎮、甘河子鎮、兵團124團等，實際開采量為2.44×108m3，開采系數為1.30。在本次劃定中，超采區總面積增加了1.08×106m2，超采量增加了4.32×107m3，水位埋深下降了5.10 m。

2.2 禁采區與限采區劃分

鑒于烏蘇市的市政建設仍處于發展之中，建成區內的供水系統尚不能完全覆蓋區內的生活及市政綠化的用水，將超采區全部劃分為為限采區，而暫不劃定禁采區的范圍，待后續條件成熟后再加以確定。

3 烏蘇市地下水綜合治理方案

3.1 烏蘇市地下水綜合治理總體布局

烏蘇市地下水的綜合治理堅持“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的新時期治水思路，以水文地質單元的地下水可開采量為基礎，以治理目標為導向，科學規劃，綜合防治，通過各種措施逐步壓減地下水超采水量，治理和修復超采區，保障供水安全、糧食安全和生態安全。地下水超采治理范圍為烏蘇市平原灌區的各鄉鎮，含兵團第7師的團場。

3.1.1 地下水開采量控制指標

超采區地下水開采量控制指標的制定，以《用水總量控制方案》為基礎。烏蘇市的地下水可供水量控制指標已分解到了各鄉鎮，匯總超采區分布范圍內各鄉鎮地下水可供水量控制指標，以此作為超采區地下水開采量控制指標。

根據《控制方案》，烏蘇市2020 年地下水可供水量控制指標為1.39×108m3，2025 年控制指標為1.19×108m3，2030 年控制指標為0.81×108m3；第七師2020 年地下水可供水量控制指標為0.19×108m3，2025 年控制指標為0.16×108m3，2030 年控制指標為0.12×108m3。

3.1.2 地下水位控制指標

水位控制指標的制定主要從兩方面考慮：一是以監測井地下水埋深作為具體點位上的控制指標；二是根據超采區治理目標，以地下水位年均下降速率作為面上水位控制指標。

3.1.2.1 代表性監測井地下水埋深下限控制指標

地下水埋深控制指標的確定是地下水用水總量控制和水位控制（雙控）管理制度的重點和基礎。本次地下水埋深下限控制指標的制定，主要按照水位動態趨勢及各監測井年均地下水埋深與開采量間的關系，推求規劃年地下水埋深下限控制指標。對地下水埋深與開采量不相關或相關性差的監測井，以2017 年或2018 年地下水埋深作為控制指標；對生態敏感區的監測井，以生態治理目標要達到的地下水埋深作為控制指標。

3.1.2.2 區域地下水位年均下降速率控制指標

區域水位控制以年均地下水位下降速率作為控制指標。其中2016 年地下水位下降速率最大值、平均值為實際統計數據。2020 年、2025 年、2030 年控制下降速率平均值根據壓采量、超采區面積、給水度進行計算。根據超采區治理目標，至2020 年要求地下水位下降速率低于現狀，超采區地下水位下降速率控制在0.60 m/a 左右，超采區范圍得到控制，同時不出現新的超采區，治理工作取得明顯效果。至2025年，基本完成超采區治理任務，大部分超采區地下水位繼續保持穩定或緩慢上升，個別超采區地下水位下降速率繼續減小，控制在0.20 m/a以內。至2030年，全面實現地下水采補平衡或補大于采，全面達到采補平衡，地下水位全面開始恢復，地下水位下降速率控制詳見表2。

表2 塔城地區烏蘇超采區地下水位變化速率控制表 單位：m/a

3.2 烏蘇市地下水綜合治理措施

3.2.1 壓采量

地下水可開采量是判定地下水超采時采用的一個重要標準，也是確定地下水壓采量的重要依據。由塔城地區用水總量控制方案可計算出逐年度的地下水壓采量指標。計算后可知烏蘇市2017-2030 年需要壓采2.42×108m3，其中2017 年壓采1.03×108m3，壓采量較大，主要是2016地下水開采量超過了地下水可供水量控制。第七師2017-2030年需壓采0.36×108m3，其中，2017年壓采量0.24×108m3。

3.2.2 工程措施治理

烏蘇地下水超采區治理的主要工程措施包括：高效節水、退灌減水、水源置換、機井封填、休耕輪耕和種植結構調整、人工回補工程等六個方面。

3.2.2.1 高效節水

根據《控制方案》，烏蘇市需要更新改造、新建高標準高效節水面積共0.17×106hm2，其中2017-2020 年為0.21×104hm2，2020-2025 年為0.08×105hm2，2025-2030 年0.08×105hm2。按每節水100 m3，可節水2.579×107m3，可全部用于壓采地下水量。第七師更新改造、新建高標準高效節水面積共0.61×104hm2，全部在2017-2020年完成。按每節水100 m3，可節水0.92×107m3，可全部用于壓采地下水量。

3.2.2.2 退灌減水

根據《控制方案》，烏蘇市計劃退減灌溉面積共3.19萬hm2，其中2017-2020 年為1.48 萬hm2，2021-2025 年為0.51 萬hm2，2026-2030 年0.51 萬hm2。烏蘇市2016 年、2017 年實際退減灌溉面積1.15 萬hm2，2018 年以后按《控制方案》還需退減2.04萬hm2。

3.2.2.3 水源置換

烏蘇市完成高效節水任務，可節水2.58×107m3，完成退灌減水任務，可退減水量8.45×107m3，兩項合計1.10×108m3。全部用于壓減地下水量，也未能完成壓減任務2.42×108m3。第七師完成高效節水任務，可節水0.92×107m3，完成退灌減水任務，可退減水量10.04×107m3，兩項合計1.10×108m3。部分用于壓地下水量，可完成壓采量任務。

3.2.2.4 控量限采

烏蘇市采用高效節水，退灌減水、水源置換措施后，仍不完成壓減地下水任務。還剩0.54×108m3，可采用限采的方式，完成壓采任務。

3.2.2.5 關?；蚍馓顧C井

為保證壓減水量的落實，需要對已完成節水改造、退減灌溉面積和水源置換工程的超采區，實施機井關?；蚍馓?。根據各鄉鎮實際情況，對依法需要封閉且年久失修，成井條件差或因混合并采導致水質變差的取水井，堅決于以填理；對依法需要封閉但成井條件好、水質水量有保證的取水井于以封存備用。建立封存備用井登記、建檔、管理、維護和監督制度，明確封存備用井啟用條件和審批程序，構建機井管理數據庫，確保在應急情況時按程序啟用。根據塔城地區下達的關停機電井任務，烏蘇市預計關井846眼。

3.2.2.6 休耕、輪耕和調整種植結構

休耕或輪耕不僅可使土壤休養生息，恢復地力，還可減少灌溉面積，壓減水量。種植結構調整主要通過減少耗水較高作物的種植面積，改種耗水較少的耐旱性農作物或與當地雨熱同期生長的農作物，壓減農業灌溉用水。休耕、輪耕和調整種植結構不做具體任務安排，可根據各地特點、市場行情和農民意愿，按照“規?；?、區域性、多品種、高效益”發展方向，自行制定調整計劃，壓減地下水超采量。

3.2.2.7 地下水回補

烏蘇市可采用洪水、冬閑水、或其他多余的地表水回補地下水。制定科學的地下水回補方案，并組織實施，增加地下水補給，涵養地下水源。超采區，在山前沖洪積平原地帶，可建設人工回補工程，利用洪水，增加地下水補給，涵養地下水源。

3.2.3 非工程措施治理

3.2.3.1 落實用水總量控制方案

烏蘇市根據《控制方案》計算的壓采量，大于根據可開采量計算的壓采量。故只要用水總量控制方案能落實，地下水超采區就能基本得到治理。

3.2.3.2 完善地下水位、取用水量監控系統

地下水動態監測是合理開發、利用、節約和保護地下水資源的基礎。烏蘇市目前僅有17 眼地下水位監測井，主要分布在高速公路兩側，不能控制整個灌區，故需要新增地下水位監測點。具體布置可結合地下水保護規劃工作完成。

烏蘇市對規模以上機電井全部安裝了計量水表，實現了取用地下水準確計量，已建成“井電雙控”地下水管理系統，實現“以水定地、以電控水”的計劃用水管理模式。但仍有大量規模以下的小井，仍未計量取水量。建議加強“井電雙控”系統維護與規模以下開采井取水計量工作。

3.2.3.3 經濟手段促壓采

按照《新疆農業水價綜合改革實施方案》要求，要推進農業水價綜合改革，大幅度提高地下水水資源費征收標準。在超采區內，加倍征收水資源費，并探索試行資源水價，促進超采區治理；允許通過水權交易滿足新增合理用水需求，鼓勵外調水、當地地表水、非常規水水權置換地下水水權，促進地下水超采區治理。

3.2.3.4 完善地下水管理考核指標體系

建立地下水管理考核指標體系，加強對地下水管理與保護情況進行定期考核，并納入最嚴格水資源管理制度考核體系。在用水總量控制指標考核時，對地下水供水量控制指標、地下水位控制指標也進行考核。分階段對地下水超采治理的效果進行評價。每5 a 或10 a 年做一次地下水超采評價，對地下水位進行統測，科學評價地下水資源量、可開采量、地下超采狀況及超采治理效果。

4 結語

文章針對烏蘇市地下水超采的現狀，以超采區的地下水資源承載能力為基礎，以治理為目標導向，科學規劃治理方案，通過高效節水、退灌減水、水源置換、限量控采等措施，完成治理和修復超采區的任務，為支撐烏蘇市經濟社會可持續發展和生態文明建設奠定基礎。