喀什噶尔河流域地下水功能区划分研究

秦国强

(新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

唐克旺等人研究表明地下水具备生态、环境地质和资源供给3种基本属性，与之对应的分别是生态环境保护、地质安全保障和资源供给3项功能[1-2]。近年来，喀什噶尔河流域由于开发利用地下水不合理而导致的局部区域天然植被衰退、土地荒漠化等问题，都可以归结为地下水功能退化。因此，站在地下水属性功能角度[3]研究如何科学的开发利用和保护地下水，对避免相关生态和环境地质问题的发生，具有非常重要的意义。

现在，国际上与地下水功能区划分相关的文献资料还比较少，在地下水资源保护方面的研究工作大部分关注的是地面稳定、河岸林带植被保护以及地下水在基流维持等问题[4]。近20年来，国内关于该领域的研究工作逐渐展开，水利部在2005年正式颁布了《全国水资源综合规划地下水开发利用与保护规划地下水功能区划分技术大纲》[5](以下简称《大纲》)，对基本的区划体系、编码规则、功能区命名、功能区保护目标与划分依据等问题进行了阐述，并且在全国开展了功能区的划分工作，逐渐取得成效。自此，国内众多学者开展了这方面的相关研究[6-10]，涵盖地下水功能划分方法、体系、评价内容及超采区评价方法[11-12]等方面。

本文将在《大纲》的基础上，充分考虑流域的具体情况，对其中一些划分标准进行合理的调整，由此获得更为科学的二级功能区划分结果。在划分过程中首先考虑喀什噶尔河流域地下水系统特征；然后高度重视绿洲与沙漠过渡带的生态脆弱区，合理确定过渡带保护范围和划分标准。所取得的研究结果可为开展喀什噶尔河流域地下水管理工作给出明确的参考依据，同时也有助于类似区域进行此类划分奠定必要的理论基础。

1 研究区概况

喀什噶尔河流域位于塔里木盆地西缘，地理位置介于东经73°03′～80°25′，北纬38°10′～40°55′之间，是我国实施“一带一路”经济战略向西开放的桥头堡[13]。流域行政区域涉及8个县(市)、5个团(场)，总面积63720km2，详见表1。

1.1 地下水系统特征

流域平原区北、南和西三面环山，中部和东部低，北部为南天山山脉，南部为昆仑山山脉，西部为帕米尔高原，中部为塔里木盆地西端，东面为地势低平的塔里木盆地底部，呈现开口向东的“簸箕”状地形。自北向南布谷孜河、恰克马克河、克孜勒苏河、盖孜河、库山河和依格孜牙河为喀什噶尔河6大源流。

流域内平原区地下水基本上是由西向东径流、山前冲洪积倾斜平原和冲积细土平原为主要补给、径流区，东部纵坡较缓且地下水位埋深较浅，蒸发作用强烈是主要排泄区(如图1所示)。

图1 流域平原区地下水流场特征图

流域内平原区Ⅲ类水主要分布在盖孜河、库山河及恰克马克河冲洪积平原中上游部分区域，面积为2206.9km2；Ⅳ类水呈条带状分布于Ⅲ类水外围区域，面积为1006.3km2；Ⅴ类水遍布全流域平原区大部分区域，面积为17180.4km2(如图2所示)。

图2 流域平原区地下质量评价图

1.2 地下水资源及开发利用现状

根据《喀什噶尔河流域地下水资源调查评价报告》(2020版)，对于其中的平原区，在将重复部分合理扣除之后，所得到的地下水补给量及可开采量分别为26.54×108m3/a与13.27×108m3/a，此外，在2018年，实际开采量与超采量分别为18.35×108m3/a和5.1×108m3/a，该年度的开采率则是138.25%。

2 地下水功能区划分体系及依据

2.1 划分体系

结合《大纲》中的相关内容，划分了该流域的地下水功能区，所用的2级划分标准体系。在该流域的一级功能区中，将其划分成保留区、保护区以及开发区，充分考虑了环保、生态、社会及经济等多个方面的因素，清晰地展现出该流域对于地下水资源方面的科学保护与利用安排。

基于已经获得的该流域一级功能区基本框架体系，再结合其主导功能来进行了二级功能区的划分，在开发区当中有进一步划分成分散式开发利用以及集中式供水水源等两大类型的区域；此外，在保护区当中又包括了地下水水源涵养区、地质灾害易发区与生态脆弱区等3大类型；在其保留区当中，主要包括了应急水源区、储备区与不宜开采区等基本类型。在二级功能区中，充分地考虑并且协调了周边相关区县、部门与地下水功能等因素之间所存在的内在关系。

2.2 划分依据

对于该流域进行地下水功能区划分的过程中，主要基于《大纲》的相关标准，同时还充分地考虑了其中的一系列重要因素，如生态保护对于当地地下水的具体需求、所在区域的生态环境情况、所规划的地下水资源年开采量、当地的地下水资源现状、以及地下水系统的重要特征等。在进行划分时，还对生态环保的基本目标和水质类型等方面进行了考虑。

(1)集中式供水水源区(P)。流域内仅盖孜河、库山河和恰克玛克河冲洪积平原中上部区域地下水水质较好，达到Ⅲ类水的标准，面积1973km2，仅占全流域平原区20043km2的9.84%，极其稀缺，目前流域已规划并实施将该区域作为未来周边县市城镇乡村生活工业供水的水源地，因此本次划分将盖孜河、库山河和恰克玛克河冲洪积平原中上部符合Ⅲ类水标准的区域划定为集中式供水水源区,如图3所示。

(2)分散式开发利用区(Q)。内陆干旱地区天然生态植被的生存主要依靠地下水，地下水是防止土地沙化、保持天然绿洲稳定的基本因素，在开发利用地下水过程中要尽量减少对水土环境的破坏，尽可能地避免由于开采过度所导致的地下水水位显著降低，引起土地沙化和植被衰退等问题的出现；此外，还需要确保灌溉的合理性，以免导致在局部区域发生地下水位升高同时产生土壤次生盐渍化等的问题。因此，本流域在划分分散式开发利用区时，在《大纲》定义的基础上又主要考虑3个因素：①尽量减少对天然植被的破坏。地下水分散式开发利用区主要分布在灌区内部。为了避免地下水位下降而影响灌区周边天然植被，灌区外围的边缘地带(灌区边缘向灌区内推3～15km)，不宜开采地下水，这一带划为生态脆弱区。②地下水质。流域(包括灌区内部)地下水水质普遍较差(矿化度大于3g/L)的区域，根据地下水开发利用条件，划为不宜开采区。③开采条件。喀什噶尔河流域内平原区单井出水量都能够满足《大纲》规定的“单井出水量不小于10m3/h”的单井出水量要求。但是山前戈壁砾石带地下水埋深较大，提水成本高，不适合规模开采，本次将地下水埋深大于80m的山前倾斜平原区划为储备区。由此可知，在扣除掉集中式供水水源区满足上述3条的情况之后，划分剩下的为分散式开发利用区。

(3)生态脆弱区(R)。流域内生态脆弱区分为两类，即湿地保护区和绿洲生态脆弱区。

(4)地质灾害易发区(S)。流域内无符合《大纲》对地质灾害易发区定义区域，因此不划定地质灾害易发区。

(5)地下水水源涵养区(T)，需要划分全部的山丘区为地下水涵养区。

(6)不宜开采区(U)，把流域内所有沙漠和矿化度大于3g/L区域划分为地下水不宜开采区。

(7)储备区(V)，将流域山前冲洪积倾斜平原区中上游地下水埋深大于80m区域划为储备区。

(8)应急水源区(W)，根据我国的《大纲》关于应急水源的定义可知，其水质能够满足相关的要求；已经具有了可替代应急饮用水的相关条件，就可以确保当地应急供饮用水的要求；对于有着比较近的工程距离的城市，为了能够便于取水，相关的工程措施应当具有应急性质。受水质和距离因素，流域内尚无符合条件的地下水应急水源区。

3 划分成果

3.1 功能区面积及分布

根据前述划分依据对喀什噶尔河流域地下水进行一级、二级功能区划分，总划分面积63720km2，划分结果见表1，各功能区对应位置如图3所示。

图3 喀什噶尔流域地下水二级功能区划

表1 喀什噶尔河流域地下水二级功能区划

对集中式供水水源区进行划分，得到7个，具有值为1973km2的总面积，其面积占比为3.1%，主要是分布在恰克玛克河、库山河以及盖孜河等的冲洪积平原。

对分散式开发利用区进行划分，得到22个，具有值为9085km2的总面积，其面积占比为14.26%，主要是分布在当地的绿洲平原区之中。

对生态脆弱区进行划分，得到共计14个，湿地保护区与绿洲生态脆弱区的数量分别为2个与12个，总面积3600km2，面积占比5.65%，主要分布于灌区外围的边缘地带，以及2个国家湿地公园。

然后，划分全部山丘区为地下水涵养区，数量17个，总面积43677km2，面积占比68.55%。

把流域内所有沙漠和矿化度大于3g/L区域划分为地下水不宜开采区，共7个，总面积3458km2，面积占比5.43%，主要是沙漠区。

划分地下水储备区11个，总面积1927.47km2，面积占比3.02%，主要分布于山前冲洪积倾斜平原区中上游，地下水开发程度相对较低，富水性强，呈条带状。

3.2 功能区现状评价

结合当地的地下水开采情况，同时还考虑地下水水位的年际变化数据，初步判定流域地下水超采区得出如下结论：现状年流域内平原区地下水开采总体呈超采状态，且均为一般超采区[14]，主要位于流域各河流中下游区域，根据水功能区划的具体位置，发现其大部分分布于生态脆弱区、分散式开发利用区以及集中式开发利用区。

3.3 功能区保护目标

由《大纲》可知，功能区保护的主要目标是在规划期中相关功能区除了可具备常规的生态环境与供水等方面的功能之外，还需要符合相关的要求并实现其目标。保护指标主要有地下水的水位、开采量与水质等。作为十分脆弱的系统，如果地下水发生被破坏，将无法有效地修复。所以，进行分区目标的制定过程中，若现在的情况比功能标准相关要求更高，那么护保护目标标准需要超过或是等于当前的情况；如果处在临界状态之中，那么应当进一步增加保护力度，以避免功能发生退化。如果功能区由于污染或者是开采过度引起地下水的功能无法正常地发挥出来，则需要对其可能性与必要性进行充分考虑，再形成治理与恢复方面的具体目标。

依据功能区保护目标制定的原则，结合流域实际，制定喀什噶尔河流域地下水二级功能区对应保护目标。

(1)对于集中式供水水源区，在确定其水质保护目标时，所采用的控制指标为当前的水质，需要有效地维持现状；水量保护目标是地下水开采量不超批准的可开采量指标，已超采的地区，逐步压价至控制指标范围内；水位保护目标是开采地下水期间地下水位基本稳定，不持续下降，超采区规划年水位达到相应指标要求。

(2)分散式开发利用区，水质保护目标是维持现状；水量保护目标是对于现状已经超采的，到规划年2030年应压减开采量到各自批准的相应控制指标，非超采区不允许超过已批准相应控制指标；水位保护目标是超采区规划年恢复至相应控制水位，非超采区地下水位基本维持现状。

(3)生态脆弱区，水质保护目标是维持现状；水量保护目标是对于灌区外缘存在开采地下水现象的生态脆弱区，到规划年除生活用水机井外一律封停，国家湿地公园不允许开采地下水；水位保护目标是，地下水水位到规划年恢复到各自相应控制水平。

(4)地下水水源涵养区，水质保护目标是维持现状；水量保护目标是除生活用水外不允许以任何用途开采地下水，水位保护目标是地下水水位维持现状。

(5)不宜开采区，基本上是沙漠区，人类扰动较少，其水质、水量和水位保护目标均维持现状。

(6)储备区，储备区主要位于山前冲洪积扇倾斜平原，水质保护目标是以现状水质为控制指标，维持现状即可；水量保护目标是除生活用水外不允许以任何用途开采地下水，水位保护目标是地下水水位维持现状。

4 结语

根据我国水利部所颁布的《全国地下水功能区划分技术大纲》相关指标，同时充分考虑喀什噶尔河流域的实际情况，因地制宜因水制宜地对全流域63720km2范围进行了地下水功能区详细划分。

此外，针对现状年部分生态脆弱区、分散式开发利用区以及集中式开发利用区当中地下水都存在比较明显的超采状态；各地下水二级功能区中水质保护目标均应不低于现状；水量保护目标到规划年无论是超采区还是非超采区均应不超开采量控制指标；水位保护目标到规划年无论是超采区还是非超采区均应控制在目标水位以上。