河西走廊地下水超采区变化及成因分析

2019-07-03李计生

中国水利 2019年11期

张丽，李计生，李斌

（甘肃省水文水资源局，730000，兰州）

20世纪70年代以来，随着经济社会发展，我国北方地区地下水开发利用规模不断扩大。20世纪90年代，我国开展了首次地下水超采区划定工作；2011年，启动了第二次超采区划定工作。目前，全国共有21个省（自治区、直辖市）平原区存在地下水超采区，总面积近30万km2，地下水超采量约170亿m3。

河西走廊地下水的大规模开发利用始于20世纪80年代。随着人口不断增长和灌溉面积持续扩大，水资源需求量不断上升，加之河西走廊地表水资源有限，地下水开采量急剧增加。多项研究表明，河西走廊的疏勒河流域、黑河流域、石羊河流域均存在地下水水位下降问题，多地出现水位降落漏斗，地下水超采现象严重。地下水超采问题已成为制约河西走廊区域发展的重要因素。

近年，随着水资源条件、地下水取用情况等的变化以及《甘肃省地下水超采区治理方案》的实施，地下水超采区治理工作不断加强，河西走廊地下水超采状况发生了较大变化：部分超采区逐步缩小甚至消失；部分超采区范围扩大，超采状况日趋严重；还有一些地区出现新的超采区。本文以2006—2016年为评价期，根据地下水监测井实测资料及相关调查资料，对河西走廊地下水开发利用区的水位、开采量等影响超采区变化的因素进行了分析。

一、研究区概况

河西走廊地处我国西北内陆干旱区，在祁连山以北，合黎山、龙首山以南，乌鞘岭以西。东西长约1 000 km，南北宽数十公里，海拔1 500 m左右，大部分为山前倾斜平原。气候干旱，降水少而不稳定，日照充足，蒸发强烈。降水量自东向西减少，由东部的250 mm降至西部的50 mm以下；蒸发量则自东向西增加，由东部的1 600 mm以下增至西部的2 000 mm以上。降水主要集中在6—7月，占全年降水量的70%～80%，地下水资源丰富。该区域人口聚集，人类活动对自然生态系统的干扰十分剧烈。

河西走廊平原区地下水主要储存在各盆地第四纪松散的地层内。南盆地的含水层厚50～300 m，渗透系数30～400 m/d，单井出水量为50～300 m3/h；北盆地的第四系含水层较薄，一般为30～100 m，渗透系数为 5～50 m/d，单井出水量为20～100 m3/h。

二、地下水超采区变化

1.地下水水位动态变化

地下水水位动态分析结果显示，2006—2016年河西走廊地下水超采区地下水水位下降速率明显减缓，玉门—踏实盆地、张掖盆地、武威盆地的部分区域地下水水位回升，民勤县青土湖的地下水水位维持在3.15 m左右，并保持逐年上升趋势。

与2001—2010年评价期对比，2006—2016年河西走廊大部分地区地下水水位下降速率均有减小：疏勒河流域的玉门—踏实盆地平均减小0.05 m/a，瓜州—敦煌盆地平均减小0.13 m/a；黑河流域的张掖盆地平均减小0.35m/a，酒泉盆地平均减小0.21 m/a；石羊河流域的武威盆地平均减少0.32 m/a，民勤盆地平均减小0.27 m/a。昌宁盆地地下水水位下降速率平均增加0.57 m/a。

2.地下水水位变化原因分析

影响地下水动态的因素可以分为天然因素和人为因素两大类。天然因素中影响潜水（地面以下第一个稳定隔水层上方具有自由水面的重力水）动态形成的主要因素是气象因素与水文因素。气象因素中，对地下水产生影响的主要是降水和蒸发。相关地渗仪观测试验表明，潜水蒸发主要发生在地下水埋深小于5 m的区域。根据已有监测井资料，河西走廊地下水埋深小于5 m的区域只占20%，大部分区域蒸发对地下水的影响微弱。水文因素中，地表水来水量与地下水动态有密切的联系。根据监测资料统计，近几年河西走廊出山口径流量总体呈增加趋势。人为因素主要是地下水开采量。随着地下水管理的加强，地下水开采量发生了较大变化。因此，对河西走廊地区的降水量、地表水来水量、地下水开采量变化进行分析。

（1）降水量变化

通过分布于超采区的典型雨量站的监测数据分析河西走廊降水量的变化，将疏勒河流域潘家庄站、黑河流域正义峡站、石羊河流域蔡旗站1980—2016年间的年降水量分为1980—2000年和2001—2016年两个时段进行统计（图1）。分析显示，相比1980—2000年，2001—2016年的年降水量均值在潘家庄站增加14.41%，正义峡站减少0.29%，蔡旗站减少0.15%。1980年以来，河西走廊降水量总体变化不大。

图1 潘家庄站、正义峡站、蔡旗站年降水量变化

图2 昌马堡站、莺落峡站、九条岭站监测断面年径流量变化

（2）地表水来水量变化

内陆河流域出山口水文监测资料显示，2000年以来，河西走廊径流量整体呈明显增加趋势。与1980—2000年平均值比较，疏勒河昌马堡站地表水来水量增加42.7%，黑河莺落峡站增加10.2%，石羊河九条岭站增加8.3%，如图2。

（3）地下水开采量变化

随着最严格水资源管理制度、地下水超采综合治理、农业水价改革、高效节水、农业种植结构调整以及供水工程替代水源工程等措施的实施，河西走廊的地下水开采量大幅度减少，地下水超采现象得到有效遏制。河西走廊2010—2016年地下水开采量均值较2000—2009年减少27.3%。

三、地下水超采区分布

河西走廊地下水超采区主要分布于平原区的农业开发利用区。根据《地下水超采区评价导则》，主要采用水位动态法划定地下水超采区。区域地下水呈现下降趋势的区域，划定为超采区；历史水位累计降幅较大，含水层储量大量减少的区域，即使近期水位小幅度回升，也应划定为超采区；地下水出现回升、埋深较浅、存在土壤盐渍化现象的地区，不再划为超采区。

以2006—2016年为评价期，河西走廊划定超采区8 210.66 km2（图3），比以2001—2010年为评价期的划定面积13 156.96 km2减少了37.6%。石羊河流域的武威盆地、民勤盆地，黑河流域的张掖盆地、酒泉盆地，疏勒河流域的玉门—踏实盆地、安西—敦煌盆地，超采区面积明显减小，地下水水位下降速率减缓。石羊河流域的昌宁盆地超采区水位下降速率增大。