新疆阿克蘇市地下水位變化成因分析

艾曉攀，劉新華

(新疆塔里木河流域管理局阿克蘇管理局，新疆 阿克蘇 843000)

阿克蘇市位于塔克拉瑪干沙漠西北邊緣、塔里木河上游，作為新疆典型的農(nóng)業(yè)棉花種植基地，成為新疆重要的棉花交易集散地、輕紡工業(yè)聚集地。截止2015年統(tǒng)計(jì)，棉花種植面積達(dá)68.16千hm2，這與阿克蘇的氣候條件緊密相關(guān)。阿克蘇市屬暖溫干旱氣候地區(qū)，降雨量稀少、蒸發(fā)量大、光熱資源豐富，干旱指數(shù)達(dá)25[1]。阿克蘇地區(qū)生產(chǎn)水源主要依靠地下水和地表水，其水資源的利用主要存在兩方而的問題，灌溉不合理以及地表水與地下水利用缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，造成水資源的浪費(fèi)，致使灌區(qū)地下水位普遍上升，嚴(yán)重破壞了天然水循環(huán)[2- 3]。阿克蘇市境內(nèi)有阿克蘇河流經(jīng)，水資源較為豐富，但隨著流域內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉面積的增加及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)及工業(yè)用水量連年升高，水資源利用格局不合理，再加上用水效率偏低、流域水資源無序開發(fā)利用造成地表水、地下水過度引用，水位持續(xù)下降、水污染加劇及水資源供需不平衡、地表自然生態(tài)環(huán)境不斷惡化等問題益凸顯[4- 5]。根據(jù)2005年8月新疆水利廳批準(zhǔn)的《阿克蘇市地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃報(bào)告》分析計(jì)算，到2015年流域缺水將超過13億m3，水資源供需矛盾突出[6- 8]。內(nèi)外因使我們不得不高度重視地下水的開采和分配使用。我們需嚴(yán)格控制地下水開采，大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，合理調(diào)配利用水資源，保障流域水資源管理“三條紅線”的控制，以水資源的可持續(xù)利用促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展[9- 10]。

1 數(shù)據(jù)測定與收集

1.1 地下水埋深測定

為實(shí)時(shí)監(jiān)測阿克蘇市地下水位變化情況，2001年阿克蘇河流域管理局完成了10眼水鹽監(jiān)測觀測井的高程引測項(xiàng)目，位于阿克蘇河流域下阿克蘇市，范圍為北緯80°01′～80°35′，東經(jīng)40°03′～40°41′。各觀測井具體布置見表1。

1.2 供需水量調(diào)查

新疆統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2015)相關(guān)數(shù)據(jù)記錄2009—2014年阿克蘇市農(nóng)業(yè)、工業(yè)、畜牧等相關(guān)產(chǎn)業(yè)種植規(guī)模及產(chǎn)值。其中人均用水定額取125(L·人-1·d-1)；牲畜用水定額取20(L·頭-1·d-1)；工業(yè)基礎(chǔ)較為薄弱，工業(yè)需水比其他地區(qū)高，取200m3/萬元；各農(nóng)作物灌溉定額見表2。人用水利用系數(shù)取0.98，牲畜用水利用系數(shù)取0.51。農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)為0.47，工業(yè)用水系數(shù)0.98。

2 結(jié)果分析

2.1 地下水埋深變化

阿克蘇市12眼觀測井測定2010—2015年地下水埋深，其中有部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失，為確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，將缺失數(shù)據(jù)長達(dá)一年的觀測點(diǎn)剔除，其中包括G3.8(哈拉塔鄉(xiāng)十五大隊(duì))、G4.2(托普魯克鄉(xiāng)九大隊(duì))。阿克蘇市的地下水埋深為所有觀測井逐月平均埋深，可明顯看出阿克蘇市2010—2015年地下水埋深逐年增加，見圖1，其中2015年較上一年增加最明顯，年平均地下水埋深加深1.09m，其余各年增速每年近0.17m，6年地下水埋深共增加1.77m。年內(nèi)變化為3月地下水埋深減小，可能是由于3月處于初春階段，部分冰雪融化對地下水有一定補(bǔ)給作用：4—9月地下水埋深逐漸增大，此時(shí)處于作物生育期，為滿足灌溉要求，不斷開采地下水使水深逐漸增加；10—12月地下水埋深有所下降。

表1 觀測井類型及位置

圖1 10眼觀測井2010—2015年地下水埋深變化

表2 阿克蘇市(2009—2014年)各作物種植面積與灌溉定額

在所有觀測井中，伯什吐格曼鄉(xiāng)水管站(G3.5)、哈拉塔鄉(xiāng)干部居民點(diǎn)(G3.7)、第一分水閘(G4.3)、阿音柯鄉(xiāng)二大隊(duì)(G5.4)地下水埋深變化不大，起伏不足0.5m，說明這幾個(gè)觀測點(diǎn)雨雪補(bǔ)給基本可以滿足該區(qū)域用水需求。托普魯克鄉(xiāng)七大隊(duì)(G4.1)是幾個(gè)觀測點(diǎn)中地下水埋深最深的點(diǎn)，2010—2011年水位埋深在8m左右，2013年增至9.34m，此后，水位一直未得到緩解，托普魯克鄉(xiāng)七大隊(duì)(G4.1)地下水埋深最深處達(dá)8.84m，托普魯克鄉(xiāng)七大隊(duì)(G4.1)這兩個(gè)地點(diǎn)地下水開采嚴(yán)重，應(yīng)合理控制開采水量，防止地下水位持續(xù)下降；哈拉塔鄉(xiāng)干部居民點(diǎn)(G3.7)地下水埋深最淺，截止2015年，年平均地下水位為1.47m，可適量的增加開采量；阿音柯鄉(xiāng)二大隊(duì)截至2015年1—3月、10—12月地下水開采較多，導(dǎo)致水位持續(xù)下降，考慮應(yīng)是農(nóng)業(yè)冬灌導(dǎo)致，該地區(qū)年均地下水位變化較小，可適當(dāng)開采。

2.2 供需水情況

通過對阿克蘇2009—2014年生活生產(chǎn)需水量的統(tǒng)計(jì)，將人需水與牲畜需水歸結(jié)為生活需水。分別探究生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)需水對總需水量的影響。了解該地區(qū)的需水格局及規(guī)律，為該流域不同水文條件下水資源優(yōu)化配置提供依據(jù)。表2為阿克蘇市2009—2014年各作物種植面積與灌溉定額。

截止2014年，棉花種植面積所占絕對比例，種植面積占75.76%，2009—2013年種植面積在44千hm2左右，2014年較上一年棉花種植面積增加近25千hm2，增至68.16千hm2；苜蓿2014年較上一年減少了近6千hm2。豆類、薯類、油料種植面積較小，種植不連續(xù)，對阿克蘇市經(jīng)濟(jì)及用水無顯著影響。其余作物(水稻、小麥、玉米等)2009—2014年種植面積波動較小，其中玉米種植面積有逐漸下降的趨勢。

表3中，阿克蘇市2009—2012年農(nóng)作物播種面積呈現(xiàn)連年減小趨勢，2013、2014年較上一年略有增加。種植面積由81.40千hm2降至74.27千hm2，再增至89.97千hm2，總體來說耕地增長率達(dá)到10.53%。灌溉需水量增長9.90%，農(nóng)業(yè)需水量增長幅度與耕地增長幅度基本一致。人口近6年增加3.85萬人，需水量分別增加179.24萬m3：牲畜增加13.84萬頭，增長率達(dá)28.72%，但需水量僅增加341.61萬m3。2009—2014年度阿克蘇市工業(yè)總產(chǎn)值由475.85千萬元增加到1333.2千萬元，新增工業(yè)總產(chǎn)值857.4萬元，增長率180.18%，相應(yīng)的工業(yè)需水量增幅也最大。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需水量、人畜生活需水量及工業(yè)生產(chǎn)需水量分別新增9903.21、320.85、17497.08萬m3，阿克蘇市截止2014年年底總需水量達(dá)到14.01億m3，增長24.9%。圖2表示阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)需水比例逐年下降，由2009年的87.28%下降至2015年76.84%，但農(nóng)業(yè)需水量仍然占主導(dǎo)地位；生活需水由2.21%降至2.07%，所占比例變化較小；工業(yè)需水8.48%增至19.03%。三大行業(yè)需水比例出現(xiàn)變化，但總需水量持續(xù)增加。

圖2 阿克蘇市生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)需水分布及變化

3 結(jié)論

阿克蘇市2010—2015年地下水埋深逐年增加，6年年均埋深共增加1.77m。至2015年地下水埋深達(dá)5.49m。根據(jù)阿克蘇市各行業(yè)需水量分析，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活需水量均在增加。其中增長最快的是工業(yè)需水量，由2009年9711.14萬m3增至2014年27208.22萬m3，增長率高達(dá)180.18%。農(nóng)業(yè)需水所占比例仍較大，截止2014年有76.84%。工業(yè)需水量增加量最大，6年內(nèi)增加2.84億m3，增幅達(dá)到24.83%。大幅度增長的各行業(yè)需水量，勢必造成了阿克蘇地下水水位持續(xù)下降的局面。按目前需水量發(fā)展趨勢，水資源總量已無法新增的情況下，預(yù)計(jì)5年后農(nóng)業(yè)用水量將達(dá)到20億m3，地表水資源使用量及地下水資源開采量將進(jìn)一步加大，地下水位將會持續(xù)下降，預(yù)計(jì)降深在現(xiàn)有埋深情況下下降2～4m。因此，如何根據(jù)阿克蘇市的用水特點(diǎn)，制定合理的節(jié)水方案是當(dāng)務(wù)之急。開源節(jié)流，大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，降低工農(nóng)業(yè)用水定額，加強(qiáng)渠道襯砌防滲措施，增加灌區(qū)水利用系數(shù)：對于用水定額較大的作物，如水稻應(yīng)盡可能較少種植面積。實(shí)施水資源源頭控水政策，根據(jù)種植不同作物種類劃分灌溉定額，實(shí)行定額配水灌溉制度。對地下水埋深較深的地方，如伯什吐格曼鄉(xiāng)水管站、托普魯克鄉(xiāng)七大隊(duì)等地應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)監(jiān)測，設(shè)定開采紅線，必要時(shí)關(guān)閉機(jī)井，防止超采現(xiàn)象。