石河子市下野地灌区地下水开发利用现状及存在问题

2011-08-15李利

地下水 2011年3期

李利

(新疆兵团勘测规划设计研究院地质勘察分院,新疆石河子 832000)

地下水是水资源的重要组成部分,地下水资源对处于干旱、半干旱地区的新疆城乡各族群众的生活饮用水和工农业生产供水以及生态环境保护都发挥了不可替代的重要作用。近些年随着国家西部大开发战略实施的不断深入,国家及新疆兵团对兵团团场基础设施建设的投资力度不断加大,团场社会经济也因此得到了全面快速发展,与此同时对水资源的需求量也在不断增大。为满足用水需求,短期内通过开采地下水来缓解用水紧张的局面,但由于缺少科学合理规划,在地下水开发利用的同时也出现了诸多问题,水资源短缺再次成为制约当地社会经济发展的瓶颈,严重影响到下野地灌区各团场社会经济的可持续发展。

1 水文地质概况

1.1 水文地质条件

石河子市下野地灌区位于玛纳斯河流域下游冲积细土平原区,区内沉积了巨厚的第四系松散冲积物,形成了多层结构的潜水——承压水含水系统。承压含水层岩性以粉细砂为主,中间夹多层粉质粘土,地下水在 80m以上水质矿化度较高,多大于3 g/L;120m以下的中深层承压水矿化度一般小于2 g/L。下野地灌区潜水埋藏深度的变化主要与区内渠系、居民区及农田灌溉区的分布有关,由于细土平原区地层岩性较细,以粉砂、粉土和粉质粘土为主,呈互层状,透水性较差,径流缓慢,潜水补给量无法短时间达到平衡,地表渠系较发达的地区,或人为水利干预较多的地带,上部地表水的渗漏在局部地段赋存形成上层滞水,致使该地带呈季节性的或暂时的水位抬升,从而表现为水位埋深相对较浅。而在沙漠边缘及荒漠地带,地下水垂向补给源较少,且随着下部承压水的大力开采,减少了对潜水的顶托补给,潜水水位较低。

下野地灌区地下水补给方式主要受地下水的侧向径流补给、渠系和农业灌溉水入渗补给,潜水水位埋深多大于5m,仅在团部、连队居民分布区潜水水位埋深小于 3m。地下水大致由东南向西北方向径流,水力坡度 2‰～3‰,地下水排泄方式主要为侧向径流排泄和人工开采排泄。

下野地灌区地下水开采目标含水层为承压含水层,取水层位多在 200m～350m,导致区内 200m～350m深度内的中深层承压水被大量开采,短期内承压水得不到有效补充,贮存量急剧减少,地下水位处于持续下降状态。灌区机井承压水头高度 -35 m左右,部分达 -40m～-50 m,上世纪灌区内分布的自流井,目前已不再自流,即使在冬季非开采期,也已见不到机井自流的现象。灌区单井出水量 60～80m3/h,水位降深为 30 m～50 m(与各机井成井工艺有关,差别较大),单井单位涌水量为 0.35～0.95 L/s.m,渗透系数0.47～1.19m/d,承压含水层颗粒较细,渗透能力差,地下水径流补给速度极为缓慢,水文地质条件差,为弱富水区。

1.2 地下水资源量

下野地灌区所处水文地质单元条件差,潜水水质差,中深部承压水水质较好,地下水补给来源主要为灌区上游含水层的侧向径流流入、河道过境水入渗以及区内渠系引水、田间灌溉水的渗入转化补给和越流补给。2008年石河子市下野地灌区地下水资源量13655×104m3/a,地下水资源可开采量7510×104m3/a。

2 地下水开发利用现状及存在问题

2.1 地下水开发利用现状

据 2008年调查,下野地灌区各团场现有机井 532眼(不完全统计),其中生活及工业用水井 15眼,农灌井 517眼,机井密度平均为 0.27眼/km2,部分农业团场机井密度达 0.52眼/km2。现状机井深度普遍较深,其中深度大于 200 m的机井有 518眼,占机井总数的 97%;深度大于 300 m的机井有251眼,占机井总数的 47%。2008年下野地灌区地下水开采量已达7820×104m3/a,大于地下水资源可开采量。

2.2 地下水开发利用过程中出现的问题

2.2.1 地下水位持续下降,提水成本增加

由于过度开采地下水,下野地灌区承压水水头不断下降,原有自流井已全部消失。2000年以前水位平均下降速率0.27～0.55m/a,2000年以后下降幅度有所增大,水位平均下降速率 0.63～2.93m/a,属一般——严重超采区。

随着地下水水位的持续下降,机井出水量减少,为满足农业生产需要,需不断加大水泵下泵深度,以增加提水成本来维持用水需求,降低了供水效益。但部分机井水位下降过大,甚至下降至机井井管变径位置(当地机井变径深度一般在 70～80m)以下,机井因此而报废或采用特种泵二次加压抽水,报废机井逐年增多,提水成本增加。

2.2.2 机井管理混乱,缺少设计依据

随着农业的不断发展,耕地面积不断增大,地表水资源已无法满足农业灌溉的需要,采用凿井开采地下水的方式来补充农业灌溉,解决季节性缺少问题。2000年后伴随着土地承包形式的转变,机井投资发生变化,全部改为自筹资金,机井权属为个人,机井设计、施工及其配套与管理均无设计依据,任凭农场主意愿或井队经验进行,机井设计、施工存在诸多问题,如机井深度过大,滤料偏大,洗井不彻底等问题,且无任何机井档案资料,造成机井管理的混乱,机井数量、开采量无法准备统计。

2.2.3 混合开采,水质恶化

下野地灌区现有机井深度普遍大于 300 m,主要开采中深层承压水,矿化度小于1 g/L,水质良好。但在机井施工过程中井队为达到协议单井出水量或农户为追求更大的出水量,对上部矿化度较高的含水层未进行止水或不完全止水,造成多个含水层混合取水。长期以来,这样混合开采造成地下水上下各含水层发生或加剧水力联系,甚至相互串通,造成地下水水质逐渐恶化。

2.2.4 重灌轻排,土壤盐渍化加重

下野地灌区处于玛纳斯河下游冲积平原区,地层颗粒较细,岩性以粉土、粉质粘土和粘土为主,局部夹有粉、细砂层,大量农业灌溉水入渗,致使潜水水位呈现季节性抬升,水位埋深较浅。而现状排水设施主要为明渠排水,排水不通畅,无其它灌排结合井和排水井,潜水水位持续偏高。在强烈的蒸发作用下,土壤中水分运移以上行为主,向下淋滤脱盐的过程微弱,土壤表现为聚盐型,久而久之造成土壤盐渍化加重。

2.2.5 地下水监测站网不完善,手段落后

下野地灌区内无中深层地下水监测站(长观孔),现有监测站主要为浅层地下水水位动态监测点,其孔深多小于30m,甚至个别孔深小于 10m,且因维护不够,多数处于报废状态,无法真实反映地下水动态变化特征。地下水监测工作也由当地水管人员兼管,监测手段落后,仍采用测绳、卷尺等设备进行水位测量,且监测数据不全,缺少水量、水质的监测。

3 对策与建议

3.1 科学合理开采地下水

下野地灌区为“潜水可采,但承压水属限制开采区”,应严格按照地下水开发利用分区进行地下水开采,对现有开采机井进行合理调整,对运行状况较差、混合开采的机井应逐步进行关停,对地下水开采进行总量控制,同时对报废机井进行回填处理。

3.2 健全政策法规体系,增强节水意识

首先要进行制度节水,建立完善的地下水管理制度体系,积极开展节水工作,增强全民节水意识,实现全面节水。其次为用水过程节水,通过生产设备的改造和用水工艺的改变,提高水的重复利用率;通过农业种植结构的调整,积极发展节水型农业和节水灌溉技术,提高农业灌溉水利用效率。

3.3 坚决制止私自开采地下水行为

地下水是水资源的重要组成部分,地下水资源对处于干旱、半干旱地区的新疆城乡各族群众的生活饮用水和工农业生产供水以及生态环境保护都发挥了不可替代的重要作用。因此应进行机井全面排查,对未经水行政主管部门批准、未办理取水许可证等违规开采地下水的行为进行制止,“退耕还水”。

3.4 建立中深层地下水监测站网

地下水监测数据反映了地下水水量、水质和开发利用情况的变化。为保证地下水资源的可持续利用,需进一步完善地下水动态监测站网,实现自动监测,特别是中深层地下水动态监测网的建设工作,以便对不同深度内含水层的地下水动态进行有效监控。通过地下水动态监测资料,确定合理的水位降深和开采量,优化开采运行方案,为科学合理开采地下水提供依据。