吐魯番市地下水超采現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與治理措施探究

周 蕾

(吐魯番市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 吐魯番 838000)

1 區(qū)域概況

吐魯番市位于新疆維吾爾自治區(qū)中部偏東地區(qū)，為天山南麓的一個(gè)山間盆地，全市土地總面積約7萬(wàn)km2，占全疆總面積的4.2%，轄高昌區(qū)、鄯善縣、托克遜縣。吐魯番市整體地勢(shì)四周高、中間低，火焰山橫貫盆地中央，把盆地分為南、北兩部分，山北為傾斜沖積扇，山南為沖積平原。

吐魯番市地處歐亞大陸腹地，由于地形特殊，形成了極端干旱的溫帶內(nèi)陸荒漠氣候，其主要特點(diǎn)是熱量豐富、極端干燥、高溫多風(fēng)、降雨稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈、無(wú)霜期長(zhǎng)?；鹧嫔侥喜亢捅辈繜崃抠Y源有顯著差異，山南氣溫高，日照和無(wú)霜期長(zhǎng)，春季大風(fēng)頻繁，風(fēng)沙危害嚴(yán)重；山北氣溫較低，無(wú)霜期較短，風(fēng)沙危害小。

吐魯番市干旱少雨，水資源匱乏，生態(tài)環(huán)境極為脆弱，地表水時(shí)空分布不均，季節(jié)性缺水嚴(yán)重；地下水為區(qū)域重要供水水源，多年平均供水量占總供水量的60%以上。多年來(lái)地下水超采十分嚴(yán)重，地下水位持續(xù)下降，導(dǎo)致了含水層趨于枯竭、泉水流量衰竭、坎兒井流量衰減干涸、土地沙化等一系列地質(zhì)與生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，危及供水安全和生態(tài)安全。

2 地下水超采現(xiàn)狀與評(píng)價(jià)

2.1 地下水資源量

吐魯番市為相對(duì)封閉的內(nèi)陸盆地，僅有極少量溫濕氣流通過(guò)盆地西、北部山區(qū)形成降水，其為水資源的主要形成區(qū)；平原區(qū)降水極少，對(duì)地表水、地下水的補(bǔ)給意義不大，是水資源的散發(fā)區(qū)。吐魯番市水資源總量為12.6億m3，其中地表水資源量為10.6億m3，地下水資源量為2.0億m3；吐魯番市水資源可利用量為11.69億m3，其中地表水資源可利用量為6.32億m3，地下水資源可利用量為5.37億m3，見(jiàn)表1[1]。

表1 吐魯番市水資源量和水資源可利用量一覽表 單位：億m3/a

2.2 地下水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

截至2019年底，吐魯番全市已建成水庫(kù)13座，設(shè)計(jì)總庫(kù)容9922.66萬(wàn)m3；有在建水庫(kù)5座，設(shè)計(jì)總庫(kù)容11759萬(wàn)m3。全市建成渠首18座，控灌面積117.88萬(wàn)畝，建成干、支、斗、農(nóng)四級(jí)渠道6174.9 km，防滲4970.0 km，防滲率80.84%。全市共有機(jī)電井6796眼，坎兒井214條[1]。

根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)地下水超采區(qū)治理方案》和《新疆水資源公報(bào)》，吐魯番市地下水資源可利用量為5.37億m3，2019年全市各區(qū)縣地下水用水總量為7.87億m3，地下水超采量為2.50億m3。2019年吐魯番市地下水用水結(jié)構(gòu)為農(nóng)業(yè)用水7.38億m3、工業(yè)用水0.21億m3、生活用水0.18億m3、生態(tài)環(huán)境用水0.1億m3，分別占吐魯番市地下水開(kāi)采總量的93.8%、2.7%、2.3%、1.3%[2]。2019年吐魯番市地下水資源開(kāi)發(fā)利用程度見(jiàn)表2，各區(qū)域用水類型用水量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

表2 2019年吐魯番市地下水資源開(kāi)發(fā)利用程度統(tǒng)計(jì)表 單位：億m3

表3 2019年吐魯番市地下水用水量統(tǒng)計(jì)表 單位：億m3/a

2.3 超采區(qū)劃分與復(fù)核

根據(jù)《新疆地下水超采區(qū)劃定報(bào)告》，劃定吐魯番鄯善超采區(qū)和托克遜超采區(qū)為淺層地下水超采區(qū)，其中吐魯番鄯善超采區(qū)為淺層地下水大型嚴(yán)重超采區(qū)，編碼65212101，分布在吐魯番市的高昌區(qū)、鄯善縣平原區(qū)灌區(qū)，面積為2463 km2，其中禁采區(qū)面積11.4 km2；托克遜超采區(qū)為淺層地下水中型嚴(yán)重超采區(qū)，超采區(qū)編碼65213102，分布在吐魯番市的托克遜縣平原區(qū)，面積為694 km2，全部為限采區(qū)[2]。

年平均地下水超采系數(shù)按下式計(jì)算：

k=(Q開(kāi)-Q可開(kāi))/Q可開(kāi)

式中：k為年均地下水超采系數(shù)，Q開(kāi)、Q可開(kāi)分別為地下水開(kāi)發(fā)利用時(shí)期內(nèi)年均地下水開(kāi)采量和可開(kāi)采量(108m3)。

根據(jù)計(jì)算，鄯善超采區(qū)的超采系數(shù)為0.41，托克遜超采區(qū)的超采系數(shù)為0.63。

2.4 地下水位年均變化速率復(fù)核

采用兩處超采區(qū)數(shù)據(jù)較完整的監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，其中鄯善超采區(qū)18眼，含高昌區(qū)9眼，鄯善縣9眼；托克遜超采區(qū)10眼。以縣級(jí)行政區(qū)作為編制分區(qū)，對(duì)地下水位年平均變化速率進(jìn)行監(jiān)控。

高昌區(qū)水位穩(wěn)定區(qū)(變幅在-0.5 m～0.5 m)占高昌區(qū)監(jiān)控面積的77.4%，水位上升區(qū)(升幅>0.5 m)占22.6%，地下水水位下降區(qū)(降幅>0.5 m)未出現(xiàn)，淺層地下水動(dòng)態(tài)變化總體上評(píng)價(jià)為呈良性變化，地下水位相對(duì)穩(wěn)定；鄯善縣地下水水位穩(wěn)定區(qū)面積占鄯善縣監(jiān)控面積的5.2%，水位上升區(qū)占42%，水位下降區(qū)占52.8%，總體上基本穩(wěn)定；托克遜縣地下水水位穩(wěn)定區(qū)占托克遜縣監(jiān)控面積的88.8%，上升區(qū)占6.1%，下降區(qū)未出現(xiàn)，總體上基本穩(wěn)定化的態(tài)勢(shì)，地下水位較穩(wěn)定或略有上升[3]。

3 綜合治理措施

3.1 治理范圍與目標(biāo)

治理范圍為吐魯番鄯善超采區(qū)和托克遜超采區(qū)，按照“總量控制、綜合治理、統(tǒng)籌調(diào)配、兵地協(xié)同”的總體原則進(jìn)行，力求實(shí)現(xiàn)地下水的采補(bǔ)平衡，實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用，保障供水安全；修復(fù)地下水生態(tài)環(huán)境與功能，保障生態(tài)安全。

第一階段(2021年～2025年)目標(biāo)為控制超采區(qū)面積，地下水供水量由2020年的6.19億m3壓減到2025年的4.92億m3，壓減量為1.27億m3，水位下降速率控制在0.5 m/a以內(nèi)。第二階段(2026年～2030年)目標(biāo)為全面實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡，使超采區(qū)地下水位全面穩(wěn)定或回升，地下水供水量從2025年的4.92億m3壓減到2030年的4.03億m3，壓減量為0.89億m3。

3.2 地下水可供水量控制指標(biāo)

在原有“三條紅線”的基礎(chǔ)上編制不同水平年分解計(jì)劃，按照“農(nóng)業(yè)用水分鄉(xiāng)鎮(zhèn)、工業(yè)用水分園區(qū)、生活生態(tài)用水分部門”的總體原則。根據(jù)《吐魯番市用水總量控制實(shí)施方案》，分解計(jì)算超采區(qū)地下水可供水量控制指標(biāo)。吐魯番鄯善超采區(qū)2020年地下水可供水量控制指標(biāo)為46430萬(wàn)m3，2025年控制指標(biāo)37705萬(wàn)m3，2030年控制指標(biāo)31336萬(wàn)m3；托克遜超采區(qū)2020年地下水可供水量控制指標(biāo)為14698萬(wàn)m3，2025年控制指標(biāo)10593萬(wàn)m3，2030年控制指標(biāo)7963萬(wàn)m3。2030年地下水可供水量控制指標(biāo)等于地下水可開(kāi)采量，全面實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡。

3.3 地下水水位控制指標(biāo)

根據(jù)超采區(qū)治理目標(biāo)，以地下水位年均下降速率為水位控制指標(biāo)。至2022年要求嚴(yán)重超采區(qū)全部變?yōu)橐话愠蓞^(qū)，超采區(qū)地下水位下降速率控制在1.0 m/a以內(nèi)(最大值)；至2025年，吐魯番和鄯善的大型超采區(qū)變?yōu)橹行统蓞^(qū)，地下水位下降速率要控制在0.5 m/a以內(nèi)；至2030年，全部超采區(qū)地下水位基本穩(wěn)定(下降速率為-0.1 m/a～0.1 m/a)或呈上升趨勢(shì)，全部達(dá)到采補(bǔ)平衡[2]。

3.4 治理的工程措施

超采區(qū)治理的主要工程措施包括：節(jié)水措施、退灌減水、水源置換、機(jī)井封填和人工回補(bǔ)工程等五個(gè)方面[3]，治理任務(wù)見(jiàn)表4，其中2016年～2020周期的治理任務(wù)已全面完成。

表4 吐魯番市地下水超采區(qū)治理任務(wù)表 單位：萬(wàn)畝、萬(wàn)m3

2019年吐魯番市總灌溉面積為187.52萬(wàn)畝，高效節(jié)水灌溉面積為90.01萬(wàn)畝，占總灌溉面積的48%?？紤]到吐魯番市農(nóng)業(yè)種植和灌溉結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，扣除不太適宜發(fā)展高效節(jié)水灌溉的部分生態(tài)林、草場(chǎng)及污水回灌面積，高效節(jié)水面積將發(fā)展至116.46萬(wàn)畝，達(dá)到總灌溉面積的68.34%。

2019年吐魯番市萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為75 m3，通過(guò)提高工業(yè)用水的重復(fù)利用率；提倡串聯(lián)使用，力爭(zhēng)一般用水企業(yè)污水零排放；推進(jìn)節(jié)水技術(shù)改造和清潔生產(chǎn)，加強(qiáng)工藝改造節(jié)水；抓好火電、石油等重點(diǎn)企業(yè)節(jié)水工作等，至2025年地區(qū)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量降低至435 m3，2030年降低至315 m3。

實(shí)施退減灌溉面積，解決因水土過(guò)度開(kāi)發(fā)導(dǎo)致的地下水過(guò)度開(kāi)采，2016年～2020年全市共退減灌溉面積17.1萬(wàn)畝，2021年～2030年還需退地31萬(wàn)畝，2030年前，全市共退減灌溉面積48.1萬(wàn)畝。

休耕、輪耕和調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，使土壤休養(yǎng)生息，恢復(fù)地力，還可減少灌溉面積，壓減水量；種植結(jié)構(gòu)調(diào)整主要通過(guò)減少耗水較高作物的種植面積，改種耗水較少的耐旱性農(nóng)作物或與當(dāng)?shù)赜隉嵬谏L(zhǎng)的農(nóng)作物，壓減農(nóng)業(yè)灌溉用水。

地下水回補(bǔ)，鄯善超采區(qū)和托克遜超采區(qū)非灌溉季節(jié)可利用坎兒井水回灌地下水，涵養(yǎng)地下水。

3.5 治理的非工程措施

完善地下水位、取用水量監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)《吐魯番市地下水年報(bào)》，作為新疆地下水開(kāi)發(fā)利用“紅線”管理與示范項(xiàng)目成果，根據(jù)以平行地下水流向?yàn)橹髋c垂直地下水流向?yàn)檩o布設(shè)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)(點(diǎn))，不同地貌單元選擇具有代表性的機(jī)、民井組成監(jiān)測(cè)網(wǎng)(點(diǎn))。通過(guò)落實(shí)《新疆農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革實(shí)施方案》，推進(jìn)水權(quán)改革和水市場(chǎng)制度建設(shè)，積極探索水權(quán)交易平臺(tái)建設(shè)，以經(jīng)濟(jì)手段促壓采。

4 結(jié)語(yǔ)

吐魯番盆地是典型的西部山間封閉式盆地，吐魯番市同時(shí)也是我國(guó)西北地區(qū)大型城市，通過(guò)對(duì)其地下水水量、地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)超采區(qū)和地下水水位變化進(jìn)行劃分和監(jiān)控，對(duì)其地下水超采治理目標(biāo)、指標(biāo)和各類措施進(jìn)行研究，為了解我國(guó)西北地區(qū)主要城市及周邊區(qū)域地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀和治理提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。經(jīng)過(guò)近年的治理，地下水超采情況已經(jīng)得到緩解，部分指標(biāo)好于預(yù)期。