石河子灌区地下水位变化规律分析

李　慧

(新疆石河子水文勘测局，新疆 石河子 832000)

石河子灌区地下水位变化规律分析

李慧

(新疆石河子水文勘测局，新疆 石河子 832000)

[摘要]石河子灌区位于我国西北典型干旱内陆河流域，水资源分布不均且缺乏，水资源问题已成为影响该地区经济发展的主要因素。因此，本文根据灌区近20年(1990～2007年)地下水观测数据资料，对地下水变化规律进行分析。结果表明：灌区地下水受人为因素和自然因素共同影响，在不同地带、不同季节变化差异较大，可划分为水文型、开采型及季节型三种类型；灌区地下水年际变化具有多年调蓄特性，丰水年水位恢复，枯水年水位下降，补给以侧向入渗和河流入渗为主，排泄以人工开采和潜水蒸发为主。

[关键词]干旱内陆河流域；石河子灌区；地下水位

近年来随着我国西北干旱区内陆河流域社会经济的快速发展，对当地生态环境产生了一定负面影响，例如流域地下水位持续下降、部分地区土壤次生盐碱化、平原区泉水溢出量减少以及下游河流断流等一系列生态环境问题[1-2]，这势必会制约当地社会经济的发展；因此，从水资源可持续利用的角度出发，分析流域地下水资源动态变化规律，评估地下水资源维持生态环境及社会发展的能力，对于流域水资源合理开发利用、社会经济的可持续发展以及改善生态环境都具有重要意义[3]。综上所述，本文以玛纳斯河流域石河子灌区为例，分析灌区地下水位年内、年际变化特征，总结灌区地下水资源特点，提出水资源保护措施及建议，以确保玛纳斯河流域的生态环境安全及社会经济的可持续发展。

图1　研究区地下水观测井点分布

1研究区域概况

玛纳斯河流域位于新疆天山北麓，准葛尔盆地南缘，流域集水面积5 156 km2。玛纳斯河是流域最大的水系，发源于天山北麓依连哈比尔尕山山脉，年平均径流量为，干流全长约324 km，其独特的水文地质结构使其水资源循环特征与其他内陆河流域相比有所不同，地表水与地下水的转化关系更加复杂；石河子灌区是玛纳斯河流域最大的绿洲农耕区，总面积为1 326.15 km2，位于新疆天山北坡经济带中心，地理位置为东经84°43′～86°35′，北纬43°21′～45°20′；该区域为典型的山盆结构，平均海拔为300～500 m,气候条件干燥，冬季长而寒冷，夏季短而炎热，年均气温为7.5℃～8.2℃，年降水量为180～270 mm，年蒸发量为1 000～1 500 mm，年蒸发量明显大于年降水量[4，5]；灌区内包括八师石河子市及146团、152团2个大型农牧团场(图1)。

2地下水年内动态变化

通过分析灌区近20年(1990～2007年)地下水数据资料，发现灌区地下水在不同地带、不同季节内变化差异较大；在东西方向上，年内地下水位高峰值滞后时间与玛纳斯河的距离远近密切相关，距离河流越近，滞后时间越短，相反越长(图2)；在南北方向上，年内地下水位变幅从南向北大致呈递减趋势，以灌区内石河子市为例，其南部152团3连的年内地下水位变幅为25.36 m左右，市区中心的年内地下水位变幅为9.89 m左右，其北部石总场北泉镇的年内地水位变幅为2.88 m左右。灌区地下水动态变化主要受自然因素和人为因素共同影响，可划分为水文型、开采型及季节型三种类型。

图2　灌区地下水位高峰值与河流位置关系

水文型：灌区东部地下水属单一结构潜水，靠近玛纳斯河，河流入渗为主要补给方式，地下水开采较少，地表水利用较多，故人为影响因素较小，但地下水位动态变化与径流量丰枯变化密切相关。根据灌区东部玛纳斯河周边地下水位观测井水位动态变化资料(2007年)和玛纳斯河年径流量变化资料(2007年)，分析得出7～8月份玛纳斯河径流量最丰，此时地下水位开始回升，11月达到峰值，水位峰值滞后近4个月，水位变幅2.3 m左右(图3)。

图3　灌区地下水埋深与径流量变化关系

开采型：灌区内石河子市、石总场、152团及146团一带地下水均呈现出人工开采型动态变化特点。根据灌区内18个长观井(图1)1990～2007年地下水埋深观测资料，得出每年4月份以后灌区进入春灌时期，地下水开采量开始急剧增加，导致地下水位迅速下降，1～9月份水位埋深由85.3 m增大至88.4 m，9月份以后随开采量的减少，地下水位又开始回升，到12月份地下水埋深恢复至87.0 m左右(图4)。

图4　灌区地下水埋深与人工开采量变化关系

图5　灌区地下水埋深与季节变化关系

季节型：对于灌区地下潜水埋深，季节变化对其有一定的影响(见图5)。每年春季(3～5月)，由于冰雪融水补给，地下水埋深开始减小；5月份以后进入夏季，气温高蒸发量也大，使地下水埋深逐渐增大，虽然这期间降水量也有所增加，但对地下水影响较小，6～8月份地下水埋深出现最大值；9月份以后进入秋季，气温开始降低蒸发量减少，地下水位开始回升，到冬季12月份基本恢复至初始最高水位。因此，季节变化对潜水埋深的影响主要表现在冰雪融水补给和蒸发排泄两方面。

3地下水年际动态变化

随着石河子灌区农业耕地面积的增加，地下水开采量也逐年增大，导致地下水位持续下降，灌区内的石河子市、石总场、152团及146团，由于所处的地理位置以及人为因素影响情况都略有不同，所以地下水位年际变化也呈现出不同的变化幅度及特点；例如灌区北部146团靠近蘑菇湖水库、大泉沟水库，受水库渗漏补给影响，地下水位相对较高，变化幅度也较小，而位于灌区南部的石河子市，由于人口密集，工业产业集中，生活工业用水需求量大，地下水开采量较多，地水位相对较低，年际变化幅度大；同时灌区内地下水位变幅与丰枯水文年关系密切，灌区内近50年年均降水量与年均径流量分别为166.27 mm、12.38亿 m3；由图6可知，1998年、1999年、2001年、2002年和2007年的降水量与径流量都明显超过多年均值，所以是丰水年，以石河子市马家坪地下水观测井为例，1998年、1999年、2001年和2002年马家坪观测井水位均呈上升趋势，尤其是1998年和2002年比平水年份上升了1.0 m多；而2003年为偏枯年份，地下水位下降幅度较大，远远超过多年平均下降速率0.4 m/a，马家坪观测井水位下降至432.0 m左右(图7)。

图6　石河子灌区降水、径流多年变化情况

图7　马家坪观测井地下水位年际变化(1995～2005)

图8　石河子市地下水位年际变化(1990～2007)

根据石河子市周边地下水观测井近20年(1990～2007年)的长观资料可知，灌区南部地下水位总体呈阶段性下降，1990～1994年地下水位连续下降4.0 m左右，1995～2002年地下水位较稳定，变幅在2.0 m内，2003～2007年水位又下降3.6 m左右，降幅明显增大(图8)。以灌区北部146团的地下水位观测井近10年(1998～2007年)的长观资料为依据，分析地下水动态变化情况。146团地下水埋深较

浅，一般在3.5 m左右，近10年146团地下水埋深变幅平均在0.25 m/a，说明灌区北部地下水位年内、年际变化都不明显，但总体呈缓慢上升趋势，近10年上升0.8 m左右，主要是由于受周围水库、灌渠及河道渗漏给影响而稳定。

4结语

灌区地下水年内变化在不同地带、不同季节差异较大，具体可划分为水文型、开采型及季节型三种类型。地下水位变幅从南向北大致呈递减趋势，南部比北部变幅明显；相比于其它季节，夏季(6～8月)地下水埋深最大，这是受自然因素和人为因素共同影响的结果。夏季农田灌溉需水量大，气温高潜水蒸发量大，导致地下水量消耗急剧上升，冬季随着人工开采量和潜水蒸发量的减少，地下水位又基本回升到年初水平。灌区地下水年际变化具有多年调蓄特性，丰水年水位恢复，储存量增加，枯水年水位下降，储存量减少，同时受人为因素与自然因素影响也较大，人工开采量、蒸发量大的年份，地下水位往往也相对较低；灌区南部地下水位年际变化幅度较大，呈逐年下降趋势，北部地下水位年际变化幅度较小，总体保持稳定，主要受周围水库、灌渠及河道渗漏补给影响，地下水位甚至出现缓慢上升趋势。

参考文献

[1]闫云霞，王随继，颜明，等.黑河中游甘州区地下水埋深变化的时空分异[J].干旱区研究.2013,30(3):412-418.

[2]董磊华，熊立华，于坤霞，等.气候变化与人类活动对水文影响的研究进展[J].水科学进展.2012,23(2)：278-302.

[3]刘真,刘平贵. 我国北方水资源及可持续利用[J].地下水.2002,(2):63-65.

[4]凌红波，徐海量，史薇，等.新疆玛纳斯河流域绿洲生态安全评价[J].应用生态学报.2009,20(9):2219-2224.

[5]吴彬.石河子市地下水系统演化规律与水环境效应研究[D].乌鲁木齐:新疆农业大学.2007.

[收稿日期]2016-03-21

[作者简介]李慧(1982-)，女，新疆石河子人，工程师，主要从事水文水资源勘测工作。

[中图分类号]P641.74

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)03-0043-02