喀什噶爾河流域平原區地下水資源均衡分析

祖麗皮耶·努爾

（喀什水文勘測局,新疆 喀什 844000）

喀什噶爾河流經克州、喀什和阿克蘇市的12 個市縣,流域人口約300 萬人。為了摸清喀什噶爾河流域平原區地下水資源開發利用情況,需對其水資源均衡情況進行分析。

1 概況

喀什噶爾河流域總面積64065.17 km2（不包含邦克爾水庫以下游斷流段3007.4 km2）,山丘區平原分界參考1800 m等高線走向進行劃分。劃分后山丘區面積43675.06 km2,平原區面積20390.11 km2,本次對喀什噶爾河流域平原區地下水資源進行評價,評價對象為200 m 以內的第四系淺層孔隙水,現狀水平年為2020 年。

2 評價方法

采用地下水均衡法計算流域平原區地下水資源量。首先研究分析計算分區內地表水與地下水的轉換關系及地下水的補給、徑流、排泄條件,通過建立地下水均衡方程,對地下水均衡要素進行逐項計算,然后將地表水、地下水視為一個系統,對計算區地下水資源量進行分析校核,最終確定地下水資源量。本次計算采用的地表水引水量及各單位渠道防滲率等數據均由流域內各市、縣、團、場水利部門提供,氣象數據由氣象部門提供,地下水開采量數據由本次工作調查統計確定。有關供用水數據均采用2020 年數據,降雨、蒸發等氣象數據采用多年均值。

評價區補給項主要為山前側向流入補給、暴雨洪流入滲補給、河床潛流補給、降水入滲補給、河道入滲補給、庫塘滲漏補給、渠系滲漏補給和田間灌溉水入滲補給；排泄項主要為向下游區側向流出,潛水蒸發蒸騰、泉水出露、排渠排泄以及區內人工開采等。故可據此建立地下水均衡方程式如下：

式中：ΣQ補為計算區內地下水補給量,108m3/a；ΣQ排為計算區內地下水排泄量,108m3/a；Q潛流為各河流出山口河道潛流補給量,108m3/a；Q側補為地下水側向流入補給量,108m3/a；Q垂滲為地表水體在計算區范圍的垂直滲漏補給量,108m3/a（Q垂滲包括暴雨洪流入滲、降水入滲、河道入滲、渠系滲漏、庫塘滲漏、田間灌溉水入滲、井灌回歸）；Q開采為人工開采量,108m3/a；Q側排為計算區地下水側向流出量,108m3/a；Q潛蒸為潛水蒸發量,108m3/a；Q泉出為泉水出露,108m3/a；Q排水為渠道排水,108m3/a；ΔW為地下水蓄變量,108m3/a；Δh為地下水水位變幅,108m3/a；μ為計算區地下水變化帶含水層給水度,108m3/a；F為地下水水位變幅帶面積,km2；Δt為地下水均衡計算時段,a。

3 平原區地下水補排量計算

3.1 地下水均衡要素分析

中部地下水流亞系統即克孜河流域平原區地下水總補給量為11.88×108m3/a。

南部包括蓋孜河、庫山河和依格孜牙河流域平原區。三地地下水總補給量分別為7.22×108m3/a、4.17×108m3/a、0.84×108m3/a。匯總三地平原區各項補排量后,扣除重復的補排項,得出南部地下水流亞系統地下水均衡結果,南部地下水流亞系統年均地下水總補給量12.23×108m3,其中天然補給量4.3×108m3/a,僅占總補給量的35.16%；地表水人為轉化補給量6.78×108m3/a,占總補給量的55.41%；回歸水補給量1.15×108m3/a,占總補給量的9.43%；年均總排泄量13.51×108m3,其中地下水開采量7.47×108m3/a,占排泄量的55.34%；地下水均衡差-1.27×108m3/a。

北部地下水流亞系統包括恰克馬克河流域平原區、布谷孜河流域平原區,兩地的地下水總補給量分別為0.66×108m3/a、1.19×108m3/a,匯總評價區恰克馬克河、布谷孜河流域平原區各項補排量后,扣除重復的補排項,得出北部地下水流亞系統地下水均衡結果,北部地下水流亞系統年均地下水總補給量1.85×108m3,其中天然補給量0.79×108m3/a,僅占總補給量的42.58%；地表水人為轉化補給量1.00×108m3/a,占總補給量的54.12%；回歸水補給量0.06×108m3/a,占總補給量的3.3%；年均總排泄量1.85×108m3,其中地下水開采量0.64×108m3/a,占排泄量的34.47%；地下水均衡差-0×108m3/a。

3.2 地下水補排量計算

匯總中部、南部、北部地下水流亞系統各項補排量,扣除重復的計算,得出喀什噶爾河流域平原區的地下水均衡結果：平原區地下水總補給量為25.9×108m3/a,其中天然補給量9.59×108m3/a,占總補給量的37.02%；地表水人為轉化補給量為14.07×108m3/a,占總補給量的54.33%,回歸水補給量為2.24×108m3/a,占總補給量的8.65%,總排泄量28.18×108m3/a,其中地下水開采量18.233×108m3/a,占排泄量的64.71%；地下水均衡差為-2.28×108m3/a。見表1。

表1 分區地下水均衡計算結果 單位：108m3/a

從表1 可以看出,喀什噶爾河流域平原區地下水補給量主要來源于地表水人為轉化補給,即渠系補給,天然補給其次,其中中部地下水人為轉化補給量占總補給量的52.97%,天然補給量僅占總補給量的38.41%；南部地下水人為轉化補給量占總補給量的55.41%,天然補給量僅占總補給量的35.16%；北部地下水人為轉化補給量占總補給量的比例更是高達54.12%,天然補給量占總補給量的42.58%。中部地下水排泄量以機井開采為主,占總排泄量的比例高達78.53%,潛水蒸發排泄僅占總排泄量的20.97%；南部地下水中排泄量以機井開采為主,占總排泄量的比例為55.34%,其次為泉水溢出,占總排泄量的比例為24.77%,潛水蒸發排泄占總排泄量的19.48%；北部地下水排泄量以潛水蒸發為主,占總排泄量的比例為64.12%,機井開采排泄占總排泄量的34.47%。

由此可以看出,中部和南部地下流亞系統地下水補排平衡受人為影響過大,處在中部和南部平原區上游的縣市地下水補給條件要優于下游縣市,如喀什市、疏附縣、英吉沙縣處于流域中上游,地下水補給模數大于處在下游的各縣。疏附縣、英吉沙縣、阿圖什市、阿克陶縣及部分團場地下水均衡差為正值,未超采；喀市、疏勒縣、岳普湖縣、伽師縣及部分團場地下水均衡差為負值,地下水排泄量大于補給量,已超采,從地下水位年際動態變化特征章節也得到驗證,該四縣地下水水位持續下降。匯總各地下水均衡四級區計算單元補給量、排泄量,見表1。

3.3 地下水均衡校驗

根據各分析單元地下水均衡分析結果,計算相對均衡差,以校驗各項補給量、排泄量及地下水蓄變量計算成果的可靠性。

無計算誤差的地下水均衡公式為：

考慮計算誤差后,水均衡公式為：

式中：Q總補、Q總排、ΔW及X分別為地下水總補給量、地下水總排泄量、地下水蓄變量及絕對均衡差,108m3；δ為相對均衡差（無量綱,用百分數表示）。

依據《地下水資源量及可開采量補充細則》對評價區各分析單元地下水相對均衡差計算,計算結果見表2?？梢钥闯?相對均衡差在10%以內,滿足小于15%的要求,說明地下水各項補給量、排泄量以及地下水蓄變量計算是準確的。

表2 地下水相對均衡差計算表單位：108m3

3.4 平原區水均衡分析

均衡條件下水均衡方程應滿足：

式中：Q入為進區水量,主要包括地表水、地下水側向流入量、大氣降水三項,108m3/a；Q出主要包括地表水出區、地下水側向徑流出區量兩項,108m3/a；Q蒸包括降水、暴雨洪流、河道水、水庫水、渠系水、田間水、工業用水、生活用水的蒸發蒸騰,以及地下水的蒸發量,108m3/a。

若式（5）出現不相等的情況,則說明評價區水均衡被破壞。通過計算分析得知,流域內北部地下水流亞系統基本滿足均衡條件下的水均衡方程,南部和中部計算單元均不滿足,各區差值在-0.678×108m3/a～0.022×108m3/a 之間,南部地下水流亞系統水均衡差值相對中部地下水流亞系統較大,按區評價,克孜河流域平原區差值最大,其次是庫山河流域平原區、蓋孜河流域平原區。由此說明,中部和南部評價區各分析單元水均衡受人為影響過大,表現為地下水過量開采,地下水水位呈逐年下降趨勢,地下水的損失水量增加了均衡區蒸發消耗量,導致水均衡平衡差較大。各流域系統平原區水均衡圖框見圖1。

圖1 喀什噶爾河流域平原區水均衡框圖（單位：108m3/a）

4 結語

喀什噶爾河流域平原區地下水受山前側向流入補給、暴雨洪流入滲補給、河床潛流補給、降水入滲補給、河道入滲補給、庫塘滲漏補給、渠系滲漏補給和田間灌溉水入滲補給和向下游區側向流出,潛水蒸發蒸騰、泉水出露、排渠排泄以及區內人工開采等影響較大。通過分析探討可知,喀什噶爾河流域平原區中部和南部地下水開采過量,地下水位呈逐年下降趨勢,北部地下水基本持平,所以,南部和中部應該加強地下水資源保護,盡量減少地下水資源開采,可為流域地下水資源開發利用提供科學依據。