塔里木河下游生态输水后地下水埋深趋势规律分析

陈 龙

(塔里木河流域巴音郭楞管理局开都-孔雀河管理处，新疆 库尔勒 841000)

1 流域概况

位于塔里木盆地的塔里木河流域下游处于库鲁克沙漠和塔克拉玛干沙漠之间，为典型的温带大陆性气候条件，气候干燥，降水稀少，风沙大，年降水量均值仅为18.1-42.3mm，而年蒸发量均值却高达2600-3100mm。独特的气候特征及季节性降水年内分配极不均匀的实际情况导致塔里木河流域地表径流稀少，再加上人为因素的作用，河道断流更为严重。1972年大西海子水库建成后河水下泄过程被彻底阻断，导致塔河下游河道彻底断流，台特玛湖和罗布泊等尾闾湖泊相继干涸，地下水水位和埋深不断下降，沙漠化进程加剧，天然植被衰败死亡，生物多样性受到严重威胁。从2000年开始先后对塔里木河下游进行了生态输水，输水从大西海子水库流向台特玛湖方向；2011年塔里木河流域水利管理体制改革将和田河、阿克苏河、开都-孔雀河及叶尔羌河全部划归塔河流域管理局统一管理，“四源一干”管理格局的形成推进了塔河流域水资源的的统一调度河优化配置，有助于充分发挥生态输水的效益。

2 研究方法及数据来源

为从整体上分析塔河下游生态输水后地下水埋深的动态变化，沿塔河下游主要输水河道——其文阔尔河共设置阿克墩、亚合甫马汗、英苏、阿布达勒、喀尔达依、吐格买莱、阿拉干、依干不及麻、考干等9个监测断面，具体见图1。各断面直线距离20-45km不等，且在各个断面与河道垂直向分别相距50m、100m、300m、400m、500m、800m和1000m的点设置地下水监测井，为保证监测的及时性以及数据精确度和连续性，2010年以后将原定期监测设备更换为实时水位监测仪器进行地下水位变动的实时监测[1]。

图1 地下水埋深变动趋势监测断面布置示意图

考虑到部分监测断面数据缺失，同时为增强所选用数据的代表性并简化分析过程，根据监测断面与大西海子水库(即塔河下游河道生态输水的源头)距离的远近，选择阿克墩、吐格买莱、依干不及麻等3个监测断面分别组成塔河下游河道上、中、下三个不同区段，并以2000年生态输水后各监测断面监测井资料为基础数据，分别进行塔里木河流域下游生态输水后各区段地下水埋深变动趋势规律的分析。

3 结果与分析

3.1 沿河道向地下水埋深变化

根据监测数据，在2000年生态输水开始前，沿塔河下游河道向的上、中、下3个不同区段监测断面地下水埋深均较低，见图2，距河道100m处阿克墩、吐格买莱和依干不及麻3个区段地下水埋深分别为7.8m、9.1m和7.8m；距河道300m处阿克墩、吐格买莱和依干不及麻3个区段地下水埋深分别为7.92m、9.11m和8.01m；距河道500m处阿克墩、吐格买莱和依干不及麻3个区段地下水埋深分别为8.0m、9.1m和8.8m。塔河河道下游常年断流是造成这一现象的主要原因。

(a)距河道100m

(b)距河道300m

(c)距河道500m图2 沿河道向地下水埋深变化

生态输水战略实施后，地下水埋深显著升高，距河道100m处阿克墩监测断面地下水埋深从2000年的7.8m升至2020年的3.76m、吐格买莱断面地下水埋深从2000年9.1m升至2020年的4.72m、依干不及麻断面地下水埋深从2000年7.8m升至2020年的2.84m(图2(a))；距河道300m处阿克墩监测断面地下水埋深从2000年的7.92m升至2020年的4.8m、吐格买莱断面地下水埋深从2000年9.11m升至2020年的5.0m、依干不及麻断面地下水埋深从2000年8.01m升至2020年的3.2m(图2(b))；距河道500m处阿克墩监测断面地下水埋深从2000年的8.0m升至2020年的6.32m、吐格买莱断面地下水埋深从2000年9.1m升至2020年的5.61m、依干不及麻断面地下水埋深从2000年8.8m升至2020年的3.94m(图2(c))。

由以上分析可以看出，在生态输水初期，监测断面和河道之间的距离与地下水埋深抬升幅度关系不大；而随着河道生态输水的持续进行，监测断面和河道距离与地下水埋深抬升幅度的关系日益明显，其中与河道相距100m的阿克墩断面地下水埋深降幅最大，而距河道300m和500m的吐格买莱、依干不及麻断面地下水埋深降幅均比阿克墩断面小。

3.2 垂向地下水埋深变化

塔河下游河道不同断面垂向地下水埋深表现出较为一致的变动趋势特征，即随着其与河道距离的增大，地下水埋深整体减小，且随着生态输水战略的持续推进，这一趋势特征更加明显。具体而言，2000年生态输水战略实施初期，各监测断面地下水埋深普遍较低，并随着河道距离的增大，无明显变化。如阿克墩断面不同距离地下水埋深基本维持在8.0m，吐格买莱断面不同距离地下水埋深基本在9.1m，依干不及麻断面不同距离地下水埋深则基本在7.79-9.06m之间；随着生态输水战略的推进，2020年阿克墩断面不同距离地下水埋深抬升至4.18-6.67m，吐格买莱断面、依干不及麻断面不同距离地下水埋深则分别抬升至4.39-5.61m和2.71-3.84m。

根据对图3中垂直河道向地下水位抬升情况的对比分析可以看出：①不同输水时期不同断面垂向地下水位抬升幅度存在较大差异。阿克墩断面垂向地下水水位抬升幅度在2.79-4.21m之间，吐格买莱断面、依干不及麻断面垂向地下水水位抬升幅度分别为3.40-3.99m和2.28-2.43m。②从每次生态输水后地下水位埋深的响应趋势来看，后一次均高于前一次，这也说明随着输水次数的不断增大，塔河下游河道各监测断面地下水位埋深持续增大，然而这种增大是有限度的。例如阿克墩断面，首次生态输水后地下水位埋深抬升幅度高达43.5%，但当其地下水位升至4.0m左右后，随着生态输水进程的推进，地下水位埋深升高趋势明显减缓。③造成塔河下游河道各监测断面地下水位埋深抬升幅度差异的另一个主要原因在于各区段耗水量方面的不同。2000年开始由大西海子水库向其下游河道首次生态输水0.9883×108m3，大西孩子-阿克墩河段、阿克墩-吐格买莱河段、吐格买莱-依干不及麻河段耗水量分别为186.90×104m3/km、106.73×104m3/km和24.62×104m3/km。此后每次生态输水过程中，塔河下游河道区段耗水量仍表现出越向下游延伸区段耗水量越小的态势，为此，第2次和第3次生态输水中分别输送的2.2×108m3和1.85×108m3水量的运行距离仅达到145km和170km；直至第4次输水所输送的1.98×108m3水量才完全实现塔河下游321km河道全程过水。

(a)阿克墩断面

(b)吐格买莱断面

(c)依干不及麻断面图3 垂直河道向地下水位抬升情况

3.3 输水量与地下水埋深

根据所得出的塔河下游河道生态输水量和地下水埋深的关系可以看出，随着生态输水量的增大，地下水埋深升高趋势较为缓和，甚至不增长、滞后增长，例如2011年所进行的第12次生态输水，虽然输水量较大，但其所引起的地下水埋深峰值却于2012年才出现。以上分析充分说明，塔河下游河道地下水埋深的抬升幅度除与生态输水量有关外，同时还受到输水时段、与水源距离、输水频次等因素的影响[2]。而较大的输水量可以起到地下水位回落速度延缓的目的。根据统计，2009年塔河下游河道累计生态输水量达到22.71×108m3，阿克墩、吐格买莱、依干不及麻断面地下水埋深均出现拐点，一改此前依干不及麻断面地下水埋深持续走低的格局，使该监测断面地下水埋深抬升幅度明显高出其余两个断面。

4 结 论

综上所述，塔河下游河道自2000年生态输水以来，其地下水埋深在沿河道走向和垂直于河道走向上均出现明显的升高趋势，这主要与输水次数和输水水量有关。到2020年底已经从大西海子水库向塔河下游河道累计输水21次，总生态输水量已逾84.3×108m3，在长时间大输水量的作用下，地下水埋深持续抬升，以使更多的径流能顺利到达塔河河道下游进而形成积水区和水源地。而从垂直于河道向来看，随着生态输水的推进及垂向距离的增大，地下水埋深抬升趋势不断平稳降低，这说明生态输水后河水侧向下渗对地下水位有一定程度影响，且距离河道越近受水影响和补给程度越大，同时还存在水源有效辐射距离和辐射面积增大的趋势。整体而言，塔河下游生态输水战略的实施对于河道地下水位抬升作用巨大，但是由于塔河下游所处地区蒸发异常强烈且气候极端，当地下水位超出极限蒸发水位后，生态输水对地下水的补给作用便会削弱和弱化。为此，应当在深入分析地下水埋深在生态输水影响下变动趋势规律的基础上持续推进塔河下游河道生态输水战略。