吐鲁番市2020 年地下资源评价分析

蔺悦霞

（新疆水利厅网络信息中心，新疆 乌鲁木齐 830000）

吐鲁番属于典型的大陆性暖温带荒漠气候，降雨稀少且大风频繁，故有“火洲”“风库”之称。为了满足社会经济发展用水需求，吐鲁番市地下水开采占年用水量的51%。但是随着区内地下水位逐年下降，绿洲内部和边缘地带生态系统退化，水资源供需矛盾日显突出。为了科学规划用水，需对2020 年吐鲁番市地下水资源进行预测和评价分析。

1 流域分区对地下水的补给量分析

吐鲁番市地下水主要来自河水的渗漏的补给。在特殊的地形地貌、地质构造下，地下水在天山山前以泉水形式出露地表，转而渗入北盆地并向南流动。在盐山、火焰山一带，又以泉水形式溢出地表，通过火焰山、盐山后渗入进入南盆地（通过构造缺口直接进入南盆地），至艾丁湖附近溢出地表补给湖水（见图1）。

图1 吐鲁番盆地地下水补径排条件示意图

现分别给予探讨分析计算

1.1 山前侧向补给量计算

山前地下水侧向补给量同现状年，即吐鲁番市山前地下水山前侧向补给量为6946×104m3。

1.2 河道渗漏量计算

河道渗漏计算公式为：

式中：Q河渗为河水渗漏补给量，104m3；Q河径为河道剩余径流量，104m3；M 为河道渗漏系数，0.55。

吐鲁番市分区流域河流经水利工程引水后，河道剩余水量除河道渗漏外，其余全部蒸发蒸腾。河道水量通过河道渗漏公式计算。经计算吐鲁番市河道渗漏补给地下水总量为2535×104m3，河道蒸发蒸腾水量1322×104m3。相关参数取值及计算结果见表1。

表1 吐鲁番市流域分区河道渗漏补给量及蒸发计算汇总表单位：104 m3

1.3 项目区水库渗漏与蒸发

吐鲁番市除葡萄沟水库为中型水库外，其余水库均属小（一）型水库。水库基本为引水蓄库。计算水库水入渗公式为：

式中：Q库渗为水库水入渗补给量，104m3；Q库为水库兴利库容，104m3；α库为水库入渗补给系数。

水库水面蒸发计算公式为：

式中：Q库蒸为水库水面蒸发量，104m3；F 为水库水面面积，km2；ε 为水面蒸发量系数，E20=2716 mm，ε=0.63×E20=1711.1 mm；c为水库水面积变化率。

相关参数取值及计算结果见表2。

表2 吐鲁番市流域分区水库渗漏补给量及蒸发计算汇总表

从上表可知，吐鲁番市水库渗漏及水面蒸发量分别为680×104m3、9920×104m3水库蓄水总损失水量为1672×104m3。

1.4 渠系渗漏及田间入渗补给计算

据吐鲁番市规划资料，2020 年灌溉面积全部实现节水灌溉—滴灌方式，滴灌45.07×104亩。渠系利用系数为0.73；田间水入渗系数为0.07，年引地表水量为20547×104m3。经计算汇总，项目区地表水灌溉渠系干支渠和斗农渠渗漏补给量分别为600×104m3和923×104m3，两项总水量为1524×104m3；田间灌溉入渗补给量为1039×104m3。

1.5 井灌回归补给量计算

井灌回归补给量的本质含义是从含水层中取出的地下水，在利用过程中再次对地下水含水层产生补给量。项目区井灌回归补给量包括机电井水、坎尔井水及泉水灌溉入渗回归补给。根据收集规划资料，全市农业井水利用量为5004×104m3；坎儿井利用水量2299×104m3；平原区泉水利用水量为2732×104m3，三项合计水量为10034×104m3。农业井灌回归入渗量计算方法同地表水渠系渗漏及田间入渗相同。全市农业井灌回归入渗补给量为1368×104m3，其中，井灌回归渠系渗漏补给量为753×104m3，井灌回归田间入渗615×104m3。

通过流域分区渠系渗漏及田间入渗补给计算，吐鲁番市渠系渗漏补给量为2276×104m3，田间入渗补给量为1654×104m3。

1.6 未利用坎尔井水及泉水回归补给量

吐鲁番市坎儿井及泉水出流水量在非灌溉季节没有利用，其水量在自然流动过程中，对地下水具有回归补给作用。据规划估算，全市未利用坎儿井水量为1797×104m3，泉水未利用水量3584×104m3，两项未利用水量为5381×104m3。全市未利用坎儿井及泉水量回归渗漏补给量为1488×104m3；其余水量则在出流过程中被区内生态植被所消耗。

1.7 城镇居民生活、农村人畜及工业用水规划

吐鲁番市2020 年规划年工业总用水量为6860×104m3，人畜生活用水量为1012×104m3，全市城镇人畜用水入渗补给量为202×104m3；工业用水入渗量为1235×104m3。

2 地下水排泄量分析

2.1 地下水侧向排泄量计算

地下水向下游区侧向排泄量，受规划年地下水补给的减小，地下水侧向流出的水力坡度将有所减低。地下水向下游区侧向排泄量，采用达西公式计算，其公式如下：

式中：Q侧排为地下水侧向排泄量，104m3；K 为含水层渗透系数，m/d；I 为地下水水力坡度，‰；L 为侧向排泄断面宽度，m；H 为侧向排泄断面含水层厚度，m。

相关参数及计算结果见表3。

表3 吐鲁番市流域分区地下水侧向排泄量计算汇总表

由此可知，全市地下水侧排泄量为999×104m3。2020 年规划年地下水埋深小于5 m 的埋深较上年度有所减小，全市潜水蒸发蒸腾量为624×104m3。

2.2 井水开采量统计

据吐鲁番市流域规划，分区地下水开采主要用于农田灌溉，其次是城镇生活、农村人畜,区内地下水规划总开采量为5834×104m3。吐鲁番市的泉水及坎儿井出流水量分别估算为5476×104m3和4095×104m3。

3 流域分区地表水进出区水量

吐鲁番市河道地表总径流量为29124×104m。吐鲁番市进区水量，主要由托克逊县白杨河水系大草湖泉水形成，其年出流泉水量估算为2800×104m3；同时市内分区河流有向临区调水的出区水量,见表4。

表4 吐鲁番市流域分区调水进出区统计表 单位：104 m3

根据以上计算，将吐鲁番市流域分区地下水补给项和排泄项列入表5，由表可见，吐鲁番市规划年地下水总补给量17018×104m3，地下水总排泄量17029×104m3，地下水总排泄量略大于总补给量，使得地下水呈现负均衡状态，区内地下水位呈下降状态。2020 年规划年各分区流域（除大河沿河区、恰勒坎河区外）开采地下水静储量为11×104m3。

全市地下水总补给量为17018×104m3。地下水补给主要仍以山前侧渗、河道渗漏、渠系渗漏和田间入渗为主，分别占总补给量的40.8%、14.9%、13.4%和9.7%。

全市地下水总排泄量为17029×104m3。地下水排泄仍以机井开采、泉水及坎儿井出流为主，分别占总排泄量的34.3%、24.1%和32.2%。由此可以看出，区内地下水开采量较大，地下水的大量开采一方面减少了侧向排泄，并夺取了一定的潜水蒸发蒸腾水量，另一方面，也动用开采了区内的地下水静储量。

表5 2020 年规划年吐鲁番市流域分区地下水补给量汇总表 单位：104 m3

4 结语

通过水均衡分析可知, 吐鲁番市2020 年地下水总补给量为17018×104m3，地下水排泄量为17029×104m3，地下水略呈下降态势, 应加强地下水资源的保护和减少地下水资源的开发。吐鲁番市2020 年规划开采地下水量14422×104m3，小于补给量，井水可开采量为5834×104m3，满足社会经济发展用水需求。