喀什噶尔河流域平原区地下水资源均衡分析

祖丽皮耶·努尔

（喀什水文勘测局,新疆 喀什 844000）

喀什噶尔河流经克州、喀什和阿克苏市的12 个市县,流域人口约300 万人。为了摸清喀什噶尔河流域平原区地下水资源开发利用情况,需对其水资源均衡情况进行分析。

1 概况

喀什噶尔河流域总面积64065.17 km2（不包含邦克尔水库以下游断流段3007.4 km2）,山丘区平原分界参考1800 m等高线走向进行划分。划分后山丘区面积43675.06 km2,平原区面积20390.11 km2,本次对喀什噶尔河流域平原区地下水资源进行评价,评价对象为200 m 以内的第四系浅层孔隙水,现状水平年为2020 年。

2 评价方法

采用地下水均衡法计算流域平原区地下水资源量。首先研究分析计算分区内地表水与地下水的转换关系及地下水的补给、径流、排泄条件,通过建立地下水均衡方程,对地下水均衡要素进行逐项计算,然后将地表水、地下水视为一个系统,对计算区地下水资源量进行分析校核,最终确定地下水资源量。本次计算采用的地表水引水量及各单位渠道防渗率等数据均由流域内各市、县、团、场水利部门提供,气象数据由气象部门提供,地下水开采量数据由本次工作调查统计确定。有关供用水数据均采用2020 年数据,降雨、蒸发等气象数据采用多年均值。

评价区补给项主要为山前侧向流入补给、暴雨洪流入渗补给、河床潜流补给、降水入渗补给、河道入渗补给、库塘渗漏补给、渠系渗漏补给和田间灌溉水入渗补给；排泄项主要为向下游区侧向流出,潜水蒸发蒸腾、泉水出露、排渠排泄以及区内人工开采等。故可据此建立地下水均衡方程式如下：

式中：ΣQ补为计算区内地下水补给量,108m3/a；ΣQ排为计算区内地下水排泄量,108m3/a；Q潜流为各河流出山口河道潜流补给量,108m3/a；Q侧补为地下水侧向流入补给量,108m3/a；Q垂渗为地表水体在计算区范围的垂直渗漏补给量,108m3/a（Q垂渗包括暴雨洪流入渗、降水入渗、河道入渗、渠系渗漏、库塘渗漏、田间灌溉水入渗、井灌回归）；Q开采为人工开采量,108m3/a；Q侧排为计算区地下水侧向流出量,108m3/a；Q潜蒸为潜水蒸发量,108m3/a；Q泉出为泉水出露,108m3/a；Q排水为渠道排水,108m3/a；ΔW为地下水蓄变量,108m3/a；Δh为地下水水位变幅,108m3/a；μ为计算区地下水变化带含水层给水度,108m3/a；F为地下水水位变幅带面积,km2；Δt为地下水均衡计算时段,a。

3 平原区地下水补排量计算

3.1 地下水均衡要素分析

中部地下水流亚系统即克孜河流域平原区地下水总补给量为11.88×108m3/a。

南部包括盖孜河、库山河和依格孜牙河流域平原区。三地地下水总补给量分别为7.22×108m3/a、4.17×108m3/a、0.84×108m3/a。汇总三地平原区各项补排量后,扣除重复的补排项,得出南部地下水流亚系统地下水均衡结果,南部地下水流亚系统年均地下水总补给量12.23×108m3,其中天然补给量4.3×108m3/a,仅占总补给量的35.16%；地表水人为转化补给量6.78×108m3/a,占总补给量的55.41%；回归水补给量1.15×108m3/a,占总补给量的9.43%；年均总排泄量13.51×108m3,其中地下水开采量7.47×108m3/a,占排泄量的55.34%；地下水均衡差-1.27×108m3/a。

北部地下水流亚系统包括恰克马克河流域平原区、布谷孜河流域平原区,两地的地下水总补给量分别为0.66×108m3/a、1.19×108m3/a,汇总评价区恰克马克河、布谷孜河流域平原区各项补排量后,扣除重复的补排项,得出北部地下水流亚系统地下水均衡结果,北部地下水流亚系统年均地下水总补给量1.85×108m3,其中天然补给量0.79×108m3/a,仅占总补给量的42.58%；地表水人为转化补给量1.00×108m3/a,占总补给量的54.12%；回归水补给量0.06×108m3/a,占总补给量的3.3%；年均总排泄量1.85×108m3,其中地下水开采量0.64×108m3/a,占排泄量的34.47%；地下水均衡差-0×108m3/a。

3.2 地下水补排量计算

汇总中部、南部、北部地下水流亚系统各项补排量,扣除重复的计算,得出喀什噶尔河流域平原区的地下水均衡结果：平原区地下水总补给量为25.9×108m3/a,其中天然补给量9.59×108m3/a,占总补给量的37.02%；地表水人为转化补给量为14.07×108m3/a,占总补给量的54.33%,回归水补给量为2.24×108m3/a,占总补给量的8.65%,总排泄量28.18×108m3/a,其中地下水开采量18.233×108m3/a,占排泄量的64.71%；地下水均衡差为-2.28×108m3/a。见表1。

表1 分区地下水均衡计算结果 单位：108m3/a

从表1 可以看出,喀什噶尔河流域平原区地下水补给量主要来源于地表水人为转化补给,即渠系补给,天然补给其次,其中中部地下水人为转化补给量占总补给量的52.97%,天然补给量仅占总补给量的38.41%；南部地下水人为转化补给量占总补给量的55.41%,天然补给量仅占总补给量的35.16%；北部地下水人为转化补给量占总补给量的比例更是高达54.12%,天然补给量占总补给量的42.58%。中部地下水排泄量以机井开采为主,占总排泄量的比例高达78.53%,潜水蒸发排泄仅占总排泄量的20.97%；南部地下水中排泄量以机井开采为主,占总排泄量的比例为55.34%,其次为泉水溢出,占总排泄量的比例为24.77%,潜水蒸发排泄占总排泄量的19.48%；北部地下水排泄量以潜水蒸发为主,占总排泄量的比例为64.12%,机井开采排泄占总排泄量的34.47%。

由此可以看出,中部和南部地下流亚系统地下水补排平衡受人为影响过大,处在中部和南部平原区上游的县市地下水补给条件要优于下游县市,如喀什市、疏附县、英吉沙县处于流域中上游,地下水补给模数大于处在下游的各县。疏附县、英吉沙县、阿图什市、阿克陶县及部分团场地下水均衡差为正值,未超采；喀市、疏勒县、岳普湖县、伽师县及部分团场地下水均衡差为负值,地下水排泄量大于补给量,已超采,从地下水位年际动态变化特征章节也得到验证,该四县地下水水位持续下降。汇总各地下水均衡四级区计算单元补给量、排泄量,见表1。

3.3 地下水均衡校验

根据各分析单元地下水均衡分析结果,计算相对均衡差,以校验各项补给量、排泄量及地下水蓄变量计算成果的可靠性。

无计算误差的地下水均衡公式为：

考虑计算误差后,水均衡公式为：

式中：Q总补、Q总排、ΔW及X分别为地下水总补给量、地下水总排泄量、地下水蓄变量及绝对均衡差,108m3；δ为相对均衡差（无量纲,用百分数表示）。

依据《地下水资源量及可开采量补充细则》对评价区各分析单元地下水相对均衡差计算,计算结果见表2。可以看出,相对均衡差在10%以内,满足小于15%的要求,说明地下水各项补给量、排泄量以及地下水蓄变量计算是准确的。

表2 地下水相对均衡差计算表单位：108m3

3.4 平原区水均衡分析

均衡条件下水均衡方程应满足：

式中：Q入为进区水量,主要包括地表水、地下水侧向流入量、大气降水三项,108m3/a；Q出主要包括地表水出区、地下水侧向径流出区量两项,108m3/a；Q蒸包括降水、暴雨洪流、河道水、水库水、渠系水、田间水、工业用水、生活用水的蒸发蒸腾,以及地下水的蒸发量,108m3/a。

若式（5）出现不相等的情况,则说明评价区水均衡被破坏。通过计算分析得知,流域内北部地下水流亚系统基本满足均衡条件下的水均衡方程,南部和中部计算单元均不满足,各区差值在-0.678×108m3/a～0.022×108m3/a 之间,南部地下水流亚系统水均衡差值相对中部地下水流亚系统较大,按区评价,克孜河流域平原区差值最大,其次是库山河流域平原区、盖孜河流域平原区。由此说明,中部和南部评价区各分析单元水均衡受人为影响过大,表现为地下水过量开采,地下水水位呈逐年下降趋势,地下水的损失水量增加了均衡区蒸发消耗量,导致水均衡平衡差较大。各流域系统平原区水均衡图框见图1。

图1 喀什噶尔河流域平原区水均衡框图（单位：108m3/a）

4 结语

喀什噶尔河流域平原区地下水受山前侧向流入补给、暴雨洪流入渗补给、河床潜流补给、降水入渗补给、河道入渗补给、库塘渗漏补给、渠系渗漏补给和田间灌溉水入渗补给和向下游区侧向流出,潜水蒸发蒸腾、泉水出露、排渠排泄以及区内人工开采等影响较大。通过分析探讨可知,喀什噶尔河流域平原区中部和南部地下水开采过量,地下水位呈逐年下降趋势,北部地下水基本持平,所以,南部和中部应该加强地下水资源保护,尽量减少地下水资源开采,可为流域地下水资源开发利用提供科学依据。