天山北麓东段小河流域平原区浅层地下水超采区评价

王　涛，徐　明



天山北麓东段小河流域平原区浅层地下水超采区评价

王涛1，徐明2

(1.新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆维吾尔自治区地质环境监测院，新疆 乌鲁木齐 830000)

天山北麓东段的阜康市、吉木萨尔县、奇台县和木垒哈萨克自治县是天山北坡经济带的重要组成部分，矿产资源丰富而水资源相对贫乏。根据《地下水超采区评价导则》和《新疆地下水超采区划定工作细则》，对评价区进行地下水超采区评价，评价结果显示，平原区浅层地下水一般超采区面积为5 909.019 km2，严重超采区面积为759.973 km2，均为中-小型超采区。

地下水超采区评价；浅层地下水；年均超采系数；年均水位下降速率

地下水系统是水循环系统中的一个基本组成部分，是支持人类社会、生态环境可持续发展的重要资源。然而全球大面积区域的地下水资源在气候变化和人类活动的影响下，消耗十分严重[1]。近年来随着生产生活水平的不断提高，经济社会飞速发展，地下水资源的供需矛盾日益突出，而地下水超采问题也日益严重，已经引起了诸如地面沉降、水质恶化、生态环境破坏以及地质灾害等一系列与地下水超采相关的问题[2-3]。因此，开展地下水超采区评价工作，对指导地下水开采，推进地下水资源可持续利用，维持社会、经济和生态环境可持续发展具有重要意义。

1　评价区概况

1.1评价范围

本次地下水超采区评价的范围位于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州境内、天山北麓东段的山前冲洪积平原，行政区划隶属于阜康市、吉木萨尔县、奇台县和木垒哈萨克自治县管辖，评价范围经度为87°46′-91°20′，纬度为43°35′-45°00′，面积为11 028.298 km2。

1.2地下水开发利用现状

评价区自二十世纪七十年代中期之后，随着经济建设的发展，社会各业对水资源量的需求越来越大，地下水的开采量随之急剧增加。评价区内地下水开采层位主要以第四系松散岩类孔隙潜水含水层和浅层承压含水层为主，且多为混合开采。据调查，评价区的现状地下水补给总量为8.034 5×108m3/a，地下水可开采量为4.173 3×108m3/a，而地下水实际开采量却高达8.855 8×108m3。随着地下水开采量的逐年增加，诸如地下水位持续下降、含水层疏干、湿地干涸、植被退化、水质恶化、土地沙化、风沙天气剧增等一系列与地下水开采密切相关的地质环境问题随之而来。由于长期缺乏合理的水资源开发利用方案，该问题已经影响到了区域的可持续发展，而本次区域地下水超采区评价的研究工作将对评价区地下水资源合理开发利用提供重要依据[4]。

2　地下水超采区的概念及划定依据

2.1地下水超采区的概念

根据《地下水超采区评价导则》和《新疆地下水超采区划定工作细则》可知，地下水超采区是指某一范围内，在某一时期，地下水开采量超过了该范围内的地下水可开采量，造成地下水水位持续下降的区域；或指某一范围内，在某一时期，因开发利用地下水，引发了环境地质灾害或生态环境恶化现象的区域[5-6]。

2.2地下水超采区的判定依据

判断地下水是否超采主要有以下3个方面的依据：

(1)地下水实际开采量是否大于地下水可开采量；

(2)地下水水位是否持续下降；

(3)是否发生了环境地质灾害或生态环境恶化现象。

3　地下水超采区分级原则

3.1根据面积划分

根据《地下水超采区评价导则》和《新疆地下水超采区划定工作细则》可知，按照地下水超采区的面积大小，将地下水超采区划分四级[5-6]，划分标准见表1。

表1　地下水超采区级别划分标准一览表

3.2根据超采程度划分

根据地下水超采区在开发利用时期的年均地下水水位持续下降速率、年均地下水超采系数以及环境地质灾害或生态环境恶化的程度，将各级地下水超采区分别划分出一般超采区和严重超采区两种，并在严重超采区中划分出禁采区[5-6]。

1)在各级浅层地下水超采区、裂隙水超采区和岩溶水超采区中，符合下列条件之一的区域，确定为严重超采区：

(1)年均地下水超采系数大于0.3；

(2)孔隙水年均地下水水位持续下降速率大于1.0 m；

(3)需要保护的名泉年均泉水流量衰减率大于0.1；

(4)发生了地下水水质污染，且污染后的地下水水质劣于污染前1个类级以上，或污染后的地下水已不能满足生活饮用水的水质要求；

(5)因地下水开发利用引发了咸水入侵现象；

(6)因地下水开发利用引发了土地沙化现象。

2)地下水超采区中不符合上述条件规定的区域，为一般超采区。

3.3计算公式

1)年均地下水水位下降速率计算公式：v=(H1-H2)/T

式中：v为年均地下水水位持续下降速率(m/a)；H1为地下水开发利用时期之初地下水水位(m)；H2为地下水开发利用时期之末地下水水位(m)；T为地下水开发利用时期年数(a)。

2)年均地下水超采系数：k=(Q开采-Q可开采)/Q可开采

式中：k为年均地下水超采系数；Q开采为地下水开发利用时期内年均地下水开采量(万m3)；Q可开采为地下水开发利用时期内年均地下水可开采量(万m3)；

4　地下水超采区评价

4.1根据年均地下水超采系数划定超采区

据评价区的地下水资源计算结果显示，1999-2013年间，阜康市平原区年均地下水开采量为1.425 2×108m3/a，年均地下水可开采量为1.196 0×108m3/a，年均地下水超采系数为0.19，属地下水一般超采区；吉木萨尔县平原区年均地下水开采量为1.474 7×108m3/a，年均地下水可开采量为0.883 5×108m3/a，年均地下水超采系数为0.67，属地下水严重超采区；奇台县平原区年均地下水开采量为3.612 0×108m3/a，年均地下水可开采量为1.349 6×108m3/a，年均地下水超采系数为1.68，属地下水严重超采区；木垒哈萨克自治县平原区年均地下水开采量为0.466 5×108m3/a，年均地下水可开采量为1.007 9×108m3/a，年均地下水超采系数为-0.54，为未超采区。详见表2。

表2　评价区内各行政区年均地下水超采系数计算结果一览表

图1　天山北麓东段小河流域平原区浅层地下水超采区分布图

4.2根据年均地下水水位下降速率划定超采区

上述计算结果显示，四个行政区中奇台县地下水超采情况最为严重，吉木萨尔县次之，木垒哈萨克自治县为未超采区。但在各行政区内的地下水现状开采情况和超采程度分布不均，因此根据平原区内典型的动态监测点年均地下水水位下降速率绘制等值线图，并以此作为主要依据绘制评价区的地下水超采区分布图(图1)，对各行政区的地下水超采区范围进行更加细致的划定。

从地下水超采区分布图中可以看出，一般超采区主要分布在阜康市、吉木萨尔县、奇台县和木垒哈萨克自治县以西的山前平原区，而严重超采区主要分布在奇台县境内，阜康市、吉木萨尔县和木垒哈萨克自治县仅有小面积分布。据统计，评价区内浅层地下水的超采区面积共为6 669 km2，其中严重超采区面积为759.973 km2，一般超采区面积为5 909.019 km2(见表3)。

表3　评价区内各行政区地下水超采区面积统计表

从表3中可以看出，阜康市、吉木萨尔县和奇台县地下水超采区的面积较大，均超过了各行政区内平原区总面积的70%，木垒哈萨克自治县地下水超采区面积较小，占其平原区总面积的21.67%，且主要分布在该县西部与奇台县交界处，该县中部和东部均无地下水超采区分布。

本次地下水超采区评价中共划定了6处严重超采区(见表4)，主要集中在各行政区机井分布密度较大的乡镇，其中，阜康市地下水严重超采区集中分布在城关镇-九运街镇一带；吉木萨尔县地下水严重超采区集中分布在三台镇以西至G216线一带；奇台县地下水严重超采区面积较大，主要集中在大泉乡-110团场、三个庄子乡-乔仁乡一带，以及西北湾乡的部分区域；木垒哈萨克自治县地下水严重超采区面积较小，主要分布在与奇台县交界处的雀仁乡一带。

表4　地下水严重超采区划定结果一览表

5　结论与建议

5.1结论

(1)根据年均地下水超采系数评价结果显示，1999-2013年间，阜康市平原区年均地下水超采系数为0.19，属地下水一般超采区；吉木萨尔县平原区年均地下水超采系数为0.67，属地下水严重超采区；奇台县平原区年均地下水超采系数为1.68，属地下水严重超采区；木垒哈萨克自治县平原区年均地下水超采系数为-0.54，为未超采区。

(2)根据年均地下水水位下降速率评价结果显示，评价区内浅层地下水一般超采区面积为5 909.019 km2，严重超采区面积为759.973 km2，超采区面积共计6 669 km2。其中，严重超采区共划定了6处，有3处均分布在奇台县境内，由此可见奇台县地下水超采情况最为严重。

5.2建议

(1)地下水超采情况最为严重的奇台县，接近80%的地下水开采用于农业灌溉。由此可见，在提高农业用水效益的同时，调整产业结构，继续加大节水型社会建设，改善地下水超采局面，保障实现地区经济宏观调控目标所需的水资源支撑。

(2)继续开展评价区内的地下水动态监测工作，提高监测精度。严格控制地下水超采区的开采量，防止超采区面积进一步扩大，同时预防未超采区向超采区转化。

[1]单兰波,汪家权.地下水超采评价研究的现状与发展[J].能源水利.2013,11:110-111.

[2]陈艳俊.地下水超采对地下水环境的影响[J].地下水.2014,36(4):105-106.

[3]倪深海,郑天柱,徐春晓.地下水超采引起的环境问题及对策[J].水资源保护.2003,(4):5-6.

[4]王涛,许雷涛.新疆准东能源基地水文地质环境地质调查[R].乌鲁木齐：新疆维吾尔自治区地质环境监测院.2016.

[5]水利部综合事业局.SL286-2003,地下水超采区评价导则[S].北京：中国水利水电出版社.2003.

[6]新疆维吾尔自治区水利厅.新疆地下水超采区划定工作细则[S].2004.

Assessment of Groundwater Overdraft in the Plain Area of River Drainage Basin of Eastern Section of Northern Tianshan Mountain

WANGTao1，XUMing2

(1.No.1 Hydrology & Engineering Geology Department,Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resource,Urumqi 830000,Xinjiang；2.Geological environmental monitoring institute of xinjiang Uighur autonomous region，Urumqi 830000,xinjiang)

Fukang City as well as Jimsar County and Qitai County and Mori Kazakh Autonomous County are located in the eastern section of northern Tianshan Mountain,which are the important parts of economic belt on the Northern Slope of the Tianshan Mountains.The area are abundant in mineral resources but lacking in water resource.In accordance with Guidelines for the Assessment of Zones of Groundwater Overdraft and Rules for Groundwater Overdraft Zone Designation of Xinjiang,the assessment is carried out and the results show that the ordinary area of shallow groundwater overdraft zone is 5 909.019km2，and the severe area of shallow groundwater overdraft zone is 759.973 km2，which can be classified into medium-small overdraft zone.

Assessment of zones of groundwater overdraft；shallow groundwater；annual average overdraft coefficient and annual averagedecline rate of groundwater level

2016-05-03

中国地质调查局国家重要能源基地水文地质环境地质调查项目“新疆准东能源基地水文地质环境地质调查”(1212011220970)

王涛(1985-)，男，新疆石河子人，工程师，主要从事水文地质、环境地质、地下水环境影响评价等方面的研究工作。

P641.8

A

1004-1184(2016)05-0037-03