新疆提孜那甫河流域2019-2021年地下水位动态特征分析

赵 晔,刘智佳,梁临江,赵登锋,王 鹏

(喀什地区莫莫克水利枢纽工程建设管理局,新疆 喀什 844000)

地下水在维持生态平衡和促进经济社会发展方面有着重要的作用[1]。新疆提孜那甫河流域灌区密集,受提孜那甫河来水不均影响,水资源问题突出。潜水埋深是评价生态环境的重要指标,也是流域水资源管理的重要内容之一[2],通过研究流域平原区2019-2021年地下水位动态变化特征,对保护该区域地下水资源、保障粮食安全和缓解地下水超采具有重要意义。

1 研究区概况

提孜那甫河作为叶尔羌河的一条重要支流,全长335 km(平原区河段145 km),流经喀什地区的叶城县、泽普县和莎车县,止于麦盖提县的汗克尔渠首,多年平均径流量8.83×108m3(莫莫克水文站1957-2016年)。提孜那甫河流域位于新疆塔里木盆地西南缘,蒸发强烈,降水稀少,呈典型的大陆性暖温带气候。流域涉及二个一级大地构造单元,即东北部为塔里木-华北板块(Ⅰ),西南部为华南板块(Ⅱ)。地势西南高东北低,地貌类型可分为山地剥蚀区和冲洪积平原区。山区地下水类型以基岩裂隙水为主,平原区广泛分布第四系孔隙水。其中,单一结构潜水以砂砾石、粗砂为主,主要分布于研究区上游的山前倾斜冲洪积平原区;多层结构潜水-承压水分布于中下游河流冲积平原区,含水层介质颗粒较细,以亚砂土和黏土为主[3]。地下水流向同地势基本一致,地下水主要以河水、降水、渠系渗漏水和田间灌溉入渗水为补给来源,人工开采、下游侧向流出和潜水蒸发是主要的排泄方式[4]。提孜那甫河流域灌区目前已建成各类机井1719眼,完好率在65%以上,现状实际提水量1.59×108m3[5],现状灌区总灌溉面积7.90×104ha。

2 数据来源

监测井分布于提孜那甫河流域平原区,井深<80 m,均为潜水井,总控制面积4 495.16 km2,监测井密度 6.7 眼/103 km2。首先收集了2019年7月研究区26眼潜水统测井的埋深监测数据,在此基础上,新增4眼监测井并于2020年7月、2020年9月、2020年12月、2021年3月、2021年5月、2021年7月、2021年11月、2021年12月完成地下水水位观测各1次。选择上述监测数据绘制了2019-2021年提孜那甫河流域地下水埋深动态曲线。

3 地下水位动态变化特征

3.1 时间变化特征

提孜那甫河流域平原区30眼地下水位监测井地下水埋深动态曲线见图1。监测井T64、T91地下水埋深均>40 m(图1(f)),其余监测井地下水埋深均<20 m。2019年7月-2021年12月提孜那甫河流域地下水埋深整体呈减小趋势。2019年7月-2020年12月地下水埋深波动较大,2020年12月-2021年12月地下水埋深变化趋于平缓,这主要得益于提孜那甫河流域地表水供水工程的完善和用水总量控制方案的落实。

图1 2019-2021年地下水埋深动态曲线

3.2 空间变化特征

基于2019年7月和2021年7月地下水埋深数据研究低水位期空间变化特征。受提孜那甫河来水不均的影响,提孜那甫河流域灌区农业生产存在春灌缺水的问题,加之资料限制,仅选择2020年12月和2021年12月研究高水位期空间变化特征。

3.2.1 低水位期年际地下水埋深变幅

提孜那甫河流域平原区2019年7月和2021年7月地下水位埋深变幅分区及面积统计见图2(a)和表1。地下水埋深减小(地下水水位上升)区主要分布于流域南部山前平原和北部平原区,共有17眼监测井地下水埋深减小,占总原位监测井数(26眼)的65.4%,分布面积为3 248.64 km2,占平原区总面积的72.3%。其中地下水埋深变幅-1.0～0.0 m是地下水埋深减小的主要区域,分布面积为1 905.31 km2,占埋深减小总面积的58.6%。地下水埋深增加(地下水水位下降)区主要分布于流域中部的泽普县、叶城县和北部麦盖提县,共有9眼地下水埋深呈增加趋势,占总原位监测井数(26眼)的34.6%,分布面积为1 246.52 km2,占平原区总面积的27.7%,其中地下水埋深变幅多>0.5 m,分布面积为751.66 km2,占地下水埋深增加总面积的60.3%。

表1 2019年7月和2021年7月地下水埋深变幅分区面积统计

图2 提孜那甫河流域低水位期(a)、高水位期(b)年际地下水埋深变幅分区图

3.2.2 高水位期年际地下水埋深变幅

提孜那甫河流域平原区2020年12月和2021年12月地下水埋深变幅分区及面积统计见图2(b)和表2。地下水埋深减小区域主要分布于流域南部山前平原区和北部平原区,共有20眼监测井地下水埋深减小,占总原位监测井数(30眼)的66.7%,分布面积为3 109.34 km2,占平原区总面积的69.2%,其中地下水埋深变幅-1.0～0.0 m是地下水埋深减小的主要区域,分布面积为3 022.98 km2,占地下水埋深减小总面积的97.2%。地下水埋深增加区主要分布于流域中部泽普县、莎车县、叶城县附近,共有10眼地下水埋深呈增加趋势,占总原位监测井数(30眼)的33.3%,分布面积为1 385.82 km2,占平原区总面积的30.8%,其中地下水埋深变幅主要集中在0.0～0.5 m,分布面积为1 254.34 km2,占地下水埋深增加总面积的90.5%。

表2 2020年12月和2021年12月地下水埋深变幅分区面积统计

4 结语

从时间维度看,研究区2019年7月-2021年12月地下水水位整体呈上升趋势。从空间维度看,高、低水位期地下水埋深变幅均主要表现为减小(-1.0～0.0 m),主要位于流域南部山前平原区和北部平原区。对于低水位期,地下水埋深增加区的埋深变幅以>0.5 m为主,主要分布于流域中部的泽普县、叶城县和麦盖提县;而高水位期地下水埋深变幅主要集中在0.0～0.5 m,主要分布于流域中部泽普县、莎车县和叶城县附近。总之,随着提孜那甫河流域地表水供水工程的完善和用水总量控制方案的落实,地下水超采状况得到基本缓解。