新疆塔里木河源生態(tài)脆弱區(qū)庫(kù)車河灌區(qū)地下水特征分析

李春梅,王書(shū)峰

(新疆阿克蘇水文水資源勘測(cè)局,新疆 阿克蘇 843000)

新疆塔里木河源生態(tài)脆弱區(qū)庫(kù)車河灌區(qū)地下水特征分析

李春梅,王書(shū)峰

(新疆阿克蘇水文水資源勘測(cè)局,新疆 阿克蘇 843000)

蘇地區(qū)庫(kù)車縣庫(kù)車河灌區(qū)地下水水文地質(zhì)、賦存、補(bǔ)給、徑流、排泄特征

論述了阿克、化學(xué)特征和地下水動(dòng)態(tài)變化特征。灌區(qū)北高南低地勢(shì)高差決定了地下水的基本流向,地下水主要以地表水轉(zhuǎn)化補(bǔ)給為主,灌區(qū)地下水表現(xiàn)為滲入 -蒸發(fā)型的動(dòng)態(tài)特征,年際變化小,現(xiàn)狀地下水僅有少量生活用水開(kāi)采,開(kāi)采量很小,水質(zhì)較好,滿足集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水要求?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)該區(qū)地下水特征,對(duì)該區(qū)地下水開(kāi)發(fā)、保護(hù)、治理以及調(diào)配流域和區(qū)域水資源保障供水安全、生態(tài)與環(huán)境安全和地下水資源的可持續(xù)利用政策的實(shí)施提供了科學(xué)依據(jù)。

塔里木河源;庫(kù)車河灌區(qū);地下水特征;地下水水質(zhì)

0 前言

庫(kù)車縣庫(kù)車河灌區(qū)是一個(gè)干旱、半干旱地區(qū),水環(huán)境容量小,生態(tài)環(huán)境脆弱。按灌區(qū)分類面積統(tǒng)計(jì),庫(kù)車河灌區(qū)林木覆蓋率僅有 4.0%左右,人工灌溉草地比例過(guò)低,灌區(qū)地下水水文地質(zhì)、水化學(xué)和動(dòng)態(tài)變化特征對(duì)該地區(qū)生態(tài)環(huán)境安全息息相關(guān),對(duì)地下水各種特征的認(rèn)識(shí)是地下水開(kāi)發(fā)、保護(hù)、治理和管理的前提基礎(chǔ)。為調(diào)配流域和區(qū)域水資源保障供水安全、生態(tài)與環(huán)境安全和地下水資源的可持續(xù)利用政策的實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

庫(kù)車河灌區(qū)處于歐亞大陸腹地,濕潤(rùn)的海洋氣流不易進(jìn)入,形成了干旱的大陸性沙漠氣候,表現(xiàn)為干旱少雨,蒸發(fā)量大,光熱資源充足,無(wú)霜期長(zhǎng)、晝夜溫差大,夏季炎熱,冬季干冷,春夏常見(jiàn)風(fēng)沙浮塵天氣。多年平均氣溫為 10.8℃,多年平均降水量 62.25 mm,降雨多集中在 5～9月份,多年平均蒸發(fā)量 1 365.66 m m。年凍土深一般為 0.65 m,最大為 0.82 m,最大積雪深度 10c m。

庫(kù)車縣境內(nèi)河流有十余條,其中常年有水的河流有 4條,分別為:渭干河水系、庫(kù)車河水系、波斯坦托克拉克河、塔里木河。庫(kù)車河是該河系中水量最大的河流、又稱蘇巴什河,史稱“東川水”,水量可占全河河系的 73.30%。上源西支烏什開(kāi)伯西河是其主源,源于科克鐵克山的莫斯塔冰川,流向南東、玉庫(kù)臺(tái)克力克陸續(xù)匯入東支阿恰溝、東支科克那克河、卡爾塔西后南下,經(jīng)康村切穿卻勒塔格山到達(dá)蘭干。經(jīng) 20 k m之多的礫質(zhì)平原,穿過(guò)喀蘭古折向南東,消失于荒漠之中。全長(zhǎng) 128 k m,集水面積 2 946 k m2,蘭干站多年平均徑流量 3.605×108m3/a。

圖 1 渭干河流域河流水系分布圖

2 灌區(qū)地下水特征

2.1 水文地質(zhì)特征

庫(kù)車河灌區(qū)自東西展開(kāi),為一狹長(zhǎng)不對(duì)稱的向斜構(gòu)造,向北深陷、向南舒緩,其間接受了巨厚的中新生代內(nèi)陸湖相、河流相沉積物。歷經(jīng)喜瑪拉運(yùn)動(dòng),使之巨厚的沉積層發(fā)生褶皺隆升,形成寬闊的近東西向平行分布的四排構(gòu)造,從而構(gòu)成天山南麓前山構(gòu)造帶。有兩條斷裂,均呈東西向延伸。一為卻勒塔格山前斷裂,另一為亞肯背斜北翼斷裂,均為高角度逆掩斷裂。再者,在亞肯背斜南翼沿 314國(guó)道亦可能存在一條隱伏斷裂。隨著塔里木盆地周邊山體的持續(xù)上升,奠定了干旱內(nèi)陸盆地的雛形。

在地貌單元上,地勢(shì)的總趨向是在北高南低的基礎(chǔ)上,而伴以北西高南東低的次一級(jí)特征。北部山地最大高程海拔 4 553 m,南部平原最低高程為海拔 922 m,平均地形坡度為 18.81‰。北部科克鐵克山呈東西走向,西高東低、北高南低,一般高程為 1 200～4 383 m。屬低山丘陵至中高山地形。規(guī)劃區(qū)分布于全縣中部及南部的山前平原區(qū),地形亦是北高南低、北西高而南東低。地形坡度:西側(cè)的渭干河平原區(qū)為3.91‰ ～0.62‰,中部的庫(kù)車河平原為 7.27‰ ～0.46‰,東部的小河平原區(qū)為 1.56‰。南部沖積的塔里木河平原區(qū),則是西高東低,地形坡度為 0.33‰ ～0.25‰。河床寬淺彎曲,河流改道頻繁,牛軛湖眾多,并有零星沙丘分布。風(fēng)積地形主要分布在渭干河流域下游的廣大地區(qū),由全新統(tǒng)風(fēng)積細(xì)、粉砂組成,地表形態(tài)多表現(xiàn)為蜂窩狀固定或半固定沙丘,其次為活動(dòng)性鏈丘和新月形沙丘。沙丘邊緣及河谷附近生長(zhǎng)著野生胡楊林木、梭梭、紅柳等植物。

綜上所述,灌區(qū)地勢(shì)北高南低,由低山丘陵—山前傾斜平原—沙漠遞變,南北地勢(shì)高差近 100 m,從而決定了地表水及地下水的基本流向。

2.2 地下水賦存、補(bǔ)給、徑流、排泄特征

山前巨厚的第四系松散堆積層是平原區(qū)地下水賦存的主要場(chǎng)所。灌區(qū)地處山前傾斜平原區(qū),天山褶皺帶以南、塔里木地臺(tái)北緣的阿克蘇坳陷構(gòu)造區(qū)域內(nèi),由于天山褶皺帶的強(qiáng)烈上升,阿克蘇坳陷帶相對(duì)下降,從而在坳陷帶內(nèi)沉積了厚達(dá) 200～1 200 m第四系松散堆積物,為本區(qū)地下水提供了良好的儲(chǔ)水條件。據(jù)鉆孔揭示,山前沖洪積平原區(qū)卵礫石地層厚度超過(guò) 250 m,地下水埋深 1～10 m。物探資料表明,沖積平原區(qū)第四系松散沉積物最大厚度在 1 000 m以上,形成巨厚的地下水孔隙含水層組。由北向南,含水層結(jié)構(gòu)由山前單一卵礫石含水層逐漸過(guò)渡為該區(qū)的含礫中粗砂、中細(xì)砂夾粉砂、亞砂透鏡體的含水巖組,總趨勢(shì)為由北向南在 0～10 m之間變化。

中、高山區(qū)由于大量接受天山山區(qū)大氣降水、冰雪融水和基巖裂隙水的補(bǔ)給,造成地下逕流暢通,循環(huán)強(qiáng)烈,這里也是山前平原區(qū)地下水的主要天然補(bǔ)給源區(qū)。山區(qū)天然補(bǔ)給帶主要在山前隱伏斷裂帶以北。平原區(qū)地下潛水和承壓水的補(bǔ)給來(lái)源以地表水在山前帶入滲所形成的水平逕流補(bǔ)給為主,其次為灌溉水的垂直入滲補(bǔ)給。

地下水主要以地表水轉(zhuǎn)化補(bǔ)給為主,補(bǔ)給方式主要為河流入滲、暴雨性洪流入滲以及灌溉滲漏。此區(qū)地下水含水層厚度自北向南逐漸變大,含水層顆粒由粗變細(xì),含水層巖性以中、粗砂及細(xì)砂為主。本區(qū)為地下水的逕流排泄區(qū),此帶地層顆粒變細(xì),砂、少量礫石層和亞粘土、粘土層交互出現(xiàn),地下水徑流速度變緩,地下水含水層厚度自北向南逐漸變薄。此區(qū)地下水排泄途徑除向下游的逕流和人工開(kāi)采外,由于地下水逕流受阻而出露成泉,也是其排泄途徑之一。沖積平原區(qū)以北的沙漠區(qū)為地下水的蒸發(fā)排泄區(qū)。由于地層顆粒極細(xì),地下水逕流滯緩,最終消耗于蒸發(fā)。

2.3 地下水水化學(xué)特征

灌區(qū)地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為地表水體的滲漏補(bǔ)給,因此地下水的水化學(xué)變化特征與河水基本一致。根據(jù)現(xiàn)有的水質(zhì)資料分析,該區(qū)地下水 p H值在 6.5～8.5之間;礦化度在204～1990 mg/L之間,總硬度一般小于 200 m g/L;沖洪積平原上部及近河地帶地處于水文地球化學(xué)遷移?溶濾區(qū),潛水水化學(xué)多為 H C O3C l S O4—C a N a Mg型淡水;至平原下部及與庫(kù)車河沖洪積平原扇間地區(qū)之南疆水利指揮部、比西巴克,逐漸過(guò)渡到水文地球化學(xué)的遷移集累及集累區(qū),潛水水化學(xué)多為 C l S O4H C O3—N a Mg型微咸水、甚至變異為 C l S O4—N a Mg型咸水。

2002～2007年間,新疆水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心阿克蘇分中心根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料采取單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)方法提供了33組庫(kù)車縣開(kāi)采井的水質(zhì)分析報(bào)告,該中心通過(guò)國(guó)家計(jì)量認(rèn)證,分析結(jié)果可靠。

地下水質(zhì)量單項(xiàng)組分評(píng)價(jià),按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(G B/T 14848-93)所列分類指標(biāo)劃分為五類,不同類別標(biāo)準(zhǔn)值相同時(shí),從優(yōu)不從劣[5,6]。單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)包括色度、渾濁度、肉眼可見(jiàn)物、p H、總硬度(以 C a C O3計(jì))、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽(以 N計(jì) )、氟化物 、汞、砷、鎘、鉻 (六價(jià) )、鉛、總大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)等 19項(xiàng)。

33組水樣的分析、評(píng)價(jià)結(jié)果表明,規(guī)劃區(qū)大部分地方地下水水質(zhì)綜合類別符合《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)的的水樣達(dá)到 10組,占到水樣總數(shù)的 43.5%,達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的 2組,占到水樣總數(shù)的 43.5%,達(dá)到Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的 3組,占到水樣總數(shù)的 13%。見(jiàn)表 1。

表 1 庫(kù)車縣地下水水質(zhì)超標(biāo)項(xiàng)目分析表

表 1顯示,超標(biāo)水樣中,超標(biāo)率最高的項(xiàng)目為氯離子、硫酸鹽,超標(biāo)率達(dá)到 16%,其次為礦化度和氟化物,超標(biāo)率為12%,最低的為鐵、錳,超標(biāo)率 4%。而在單組水樣中,超標(biāo)項(xiàng)目最多的為紅旗鎮(zhèn)集鎮(zhèn)水廠、托依堡鄉(xiāng)鎮(zhèn)色日馬克水廠水樣,超標(biāo)項(xiàng)目為 4項(xiàng),且 2組水樣中,氯離子、硫酸鹽、礦化度均超標(biāo)。

綜合分析,灌區(qū)大部分區(qū)域地下水水質(zhì)較好,滿足集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水要求,小部分地方地下水水質(zhì)超過(guò)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。就超標(biāo)的項(xiàng)目分析,主要集中在氯離子、硫酸鹽、礦化度和氟化物 4個(gè)參數(shù),單項(xiàng)水質(zhì)類別最高達(dá)到Ⅴ類,沒(méi)有達(dá)到劣Ⅴ類。從超標(biāo)項(xiàng)目性質(zhì)來(lái)說(shuō),超標(biāo)的項(xiàng)目經(jīng)過(guò)水質(zhì)處理均可達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),如果僅為滿足生產(chǎn)用水要求,庫(kù)車河灌區(qū)地下水水質(zhì)經(jīng)過(guò)處理后,均可滿足生產(chǎn)用水要求。

2.4 地下水動(dòng)態(tài)特征

地下水動(dòng)態(tài)特征可以反映出本區(qū)域地下水補(bǔ)給條件的好壞和地下水開(kāi)發(fā)利用的程度高低。灌區(qū)地下水主要受地表水體的入滲補(bǔ)給,以向下游徑流和人工開(kāi)采的方式進(jìn)行排泄,地下水水位動(dòng)態(tài)變化規(guī)律與河流來(lái)水量、田間灌溉用水量及人工開(kāi)采量密切相關(guān),表現(xiàn)出洼地內(nèi)的地下水動(dòng)態(tài)由于受庫(kù)車河的影響,基本都呈現(xiàn)出水文——逕流型的動(dòng)態(tài)特征。

根據(jù)收集到的灌區(qū)水利局 2001～2006年地下水埋深長(zhǎng)觀資料,渭干河灌區(qū)新墾農(nóng)場(chǎng)地下水位動(dòng)態(tài)多年變化趨勢(shì)圖如圖 1所示。

圖 1 庫(kù)車河流域地下水動(dòng)態(tài)變化曲線圖

年內(nèi)變化,洼地內(nèi)的地下水動(dòng)態(tài)由于受庫(kù)車河的影響,基本都呈現(xiàn)出水文——逕流型的動(dòng)態(tài)特征。每年 12月至翌年 6月為枯水期,地下水水位動(dòng)態(tài)基本只受地下水逕流運(yùn)移的影響;8～11月為洪水期、10月水位達(dá)最高峰,由于地表水洪流的入滲影響,地下水水位急劇上升,其變化一般都滯后于地表水的相應(yīng)變化。水位年變幅多為 2～5 m,多者達(dá)6 m。

年際變化,據(jù)《庫(kù)車河灌區(qū)水鹽監(jiān)測(cè)項(xiàng)目》1993～1996年地下水動(dòng)態(tài)資料:灌區(qū)內(nèi)地下水水位的年際變化不大;1993年后是克孜爾水庫(kù)建成開(kāi)始的受益年,在水庫(kù)調(diào)節(jié)運(yùn)行的狀態(tài)下灌區(qū)內(nèi)的最高水位有不太顯著的上升。

3 結(jié)論

通過(guò)分析塔里木河源生態(tài)脆弱區(qū)庫(kù)車河灌區(qū)地下水水文地質(zhì)特征、賦存、補(bǔ)給、徑流、排泄特征、化學(xué)特征和地下水動(dòng)態(tài)變化特征得到以下結(jié)論。

(1)塔里木河源生態(tài)脆弱區(qū)庫(kù)車河灌區(qū)在地質(zhì)構(gòu)造上處塔里木地臺(tái)北緣的塔里木臺(tái)坳區(qū)之北部的坳陷帶內(nèi)。坳陷區(qū)域形成的厚達(dá) 200～1 200 m的第四系砂卵礫石,為地下水提供了良好的存儲(chǔ)空間;灌區(qū)地勢(shì)北高南低地下水的基本流向;地下水主要以地表水轉(zhuǎn)化補(bǔ)給為主,補(bǔ)給方式主要為河流入滲、暴雨性洪流入滲以及灌溉滲漏。該區(qū)地下水排泄途徑包括向下游的逕流、人工開(kāi)采外、出露成泉等,沖積平原區(qū)以北的沙漠區(qū),由于地層顆粒極細(xì),地下水逕流滯緩,最終消耗于蒸發(fā)。

(2)灌區(qū)大部分區(qū)域地下水水質(zhì)較好,滿足集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水要求,小部分地方地下水水質(zhì)超過(guò)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。超標(biāo)的項(xiàng)目主要集中在氯離子、硫酸鹽、礦化度和氟化物 4個(gè)參數(shù),經(jīng)過(guò)水質(zhì)處理后,可滿足生產(chǎn)用水要求,單項(xiàng)水質(zhì)類別最高達(dá)到Ⅴ類。但灌區(qū)相關(guān)部門要根據(jù)主導(dǎo)功能的水質(zhì)要求,嚴(yán)格控制,避免地下水水質(zhì)惡化。

(3)灌區(qū)地下水表現(xiàn)為水文——經(jīng)流型的動(dòng)態(tài)特征,年際變化小,現(xiàn)狀地下水僅有少量生活用水開(kāi)采量,開(kāi)采量很小,本區(qū)可維持開(kāi)采現(xiàn)狀,將來(lái)隨著該區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,在探明淡水水源的情況下,可適當(dāng)增加開(kāi)采量以滿足生活用水需求。但地下水開(kāi)采量要以可開(kāi)采量和開(kāi)采區(qū)地下水補(bǔ)給條件確定,實(shí)現(xiàn)區(qū)域地下水的采補(bǔ)平衡。根據(jù)地下水功能區(qū)生態(tài)與環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的要求,合理確定地下水水位。

地下水是脆弱的系統(tǒng),一旦遭到破壞、很難修復(fù),在制定分區(qū)地下水保護(hù)和開(kāi)采目標(biāo)時(shí),要以保障地下水的各項(xiàng)功能的正常使用為原則[7]?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)該區(qū)地下水特征,對(duì)該區(qū)地下水開(kāi)發(fā)、保護(hù)、治理以及調(diào)配流域和區(qū)域水資源保障供水安全、生態(tài)與環(huán)境安全和地下水資源的可持續(xù)利用政策的實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。

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P 641.1

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1004-1184(2010)06-0043-03

2010-08-02

李春梅(1975-),女,四川安岳人,工程師,主要從事水文水資源研究工作。