青铜峡灌区潜水动态变化与水生态保护浅析

陈玉春

（宁夏回族自治区水文水资源勘测局，750001，银川）

青铜峡灌区潜水动态变化与水生态保护浅析

陈玉春

（宁夏回族自治区水文水资源勘测局，750001，银川）

在系统整理2002—2014年青铜峡灌区潜水动态、引排水量、开采量、灌区节水改造及灌溉水利用系数等数据的基础上，分析灌区潜水动态变化影响因素以及潜水水位下降对湖泊湿地的影响，进而提出从生态维护角度系统研究灌区节水改造适宜规模，用来指导灌区节水、生态维系、地下水利用与保护的建议。

青铜峡灌区；潜水动态；水生态；影响因素

一、灌区概况

青铜峡灌区是引黄自流灌区，位于银川平原，多年平均年降水量189 mm，海拔1 090～1 200m，南高北低，黄河贯穿整个灌区。青铜峡灌区面积5 651 km2，共有地下水监测井173眼，主要监测潜水动态，监测控制面积5 504 km2，监测井密度31眼/103 km2。以黄河为界，青铜峡灌区分为河西灌区与河东灌区，河西灌区4 702 km2，河东灌区802 km2。河西灌区以宁夏银川永宁县为界分为银北灌区与银南灌区，银北灌区3 542 km2，银南灌区1 160 km2。青铜峡灌区2002—2014年平均年引水量46.284亿m3，排水量25.272亿m3，平均年降水量183.3mm。

2003年黄河来水量偏枯，青铜峡灌区引水量比往年减少30%，潜水水位明显下降。此后受引水量减少和灌区节水改造水平逐年提高等影响，潜水水位持续下降。水位下降造成湖泊湿地面积萎缩，湖泊补水量持续增加，对灌区生态维系产生不利影响。因此，在系统整理青铜峡灌区潜水水位下降数据的基础上分析影响因素，并提出相应对策十分必要。

二、潜水动态变化趋势

1.年内地下水水位变化

青铜峡灌区地下水水位变化主要受灌溉及排水的控制。冬灌过后，地下水水位持续下降，一般到来年的2月份呈现第一个谷值。3月初，气温回升，冻土层逐渐开始融冻，逐步释放融冻水，地下水水位小幅度回升。4月末冻土层基本融通，夏灌开始，大量地表水体入渗补给地下水，地下水水位迅速升高呈现第一个峰值。6—8月的整个灌溉期，地下水水位处于较高水平。9月中旬，夏灌结束，地下水水位较快回落呈现第二个谷值。10月下旬，为土壤保墒洗盐开始冬灌，地下水水位升高而呈现第二个峰值。冬灌后，地下水水位持续下降，又进入枯水期。丰枯交替，地下水水位年复一年呈规律性变化。

2.历年地下水水位变化趋势

分灌溉期、枯期、年平均3种情况说明地下水水位变化。灌溉期埋深为各监测井8月平均埋深的加权平均值，枯期埋深为各监测井2月平均埋深的加权平均值，年均埋深为各监测井年均埋深的加权平均值。

2002—2014年青铜峡灌区灌溉期地下水水位呈逐年波动下降的趋势（见图1），累积降幅0.74m。灌溉期水位的波动与引水量变化趋势同步：引水量减少，水位下降；引水量增加，水位上升。2002—2014年青铜峡灌区枯期地下水水位呈逐年波动下降的趋势，累积降幅0.54m，枯期水位波动既受灌溉影响也受排水影响，排水对其影响是主要因素。2002—2014年青铜峡灌区年均水位均呈逐年下降的趋势，累积降幅0.70m，期间2004年、2009年小幅度回升，其他年份呈现持续下降走势。

图1　青铜峡灌区丰枯期地下水埋深变化图

图2　青铜峡灌区灌溉利用系数变化图

按照2002—2014年水位下降的速率是否超过0.05m/a为标准划分3个阶段，即初期快速下降阶段、中期缓慢下降阶段、末期加速下降阶段（见表1）。初期快速下降阶段（2002—2005年）枯期水位下降速率0.065m/a，灌溉期水位下降速率0.085m/a，年均水位下降速率0.073m/a；中期缓慢下降阶段（2006—2010年）枯期水位下降速率0.010m/a，灌溉期水位下降速率0.039 m/a，年均水位下降速率0.032m/a；末期加速下降阶段（2011—2014年）枯期水位下降速率0.073m/a，灌溉期水位下降速率0.073m/a，年均水位下降速率0.081m/a。

表1　青铜峡灌区地下水埋深降幅统计表

三、潜水动态变化的影响因素分析

1.引排水量变化

灌区引水量变化对灌溉期地下水水位影响显著。2003年受黄河来水偏枯制约，灌区引水量比2002年减少14.7亿m3，同比减少27%，灌溉期水位同比下降0.30m，年均水位下降0.23m。2004年引水量比2003年增加7.62亿m3，灌溉期水位回升0.20m，年均水位回升了0.09m。2005年以后引水量波动下降，灌溉期水位也同步波动下降，2010年后在45.3亿～42.1亿m3之间波动。

相同情况下，排水量越大，地下水水位下降幅度也越大。用排引比来表示灌区排水能力，2002—2009年灌区排引比一般在0.47～0.53之间波动，平均为0.514，年均地下水水位下降速率0.046m/a。2010年后灌区节水改造力度加大，排水沟整治效果明显，排引比一般在0.58～0.63之间波动，平均为0.595，年均地下水水位进入加速下降阶段，下降速率0.081m/a。

2.灌区节水改造

据《宁夏自治区农田灌溉水有效利用系数测算分析报告》（2006—2014年），青铜峡灌区2006年灌溉水利用系数0.385，2010年灌溉水利用系数0.400，2014年灌溉水利用系数0.445，比2006年提高了0.06。从图2看出，2006—2010年每年增加3.75‰，2010—2014年每年增加11.25‰，2010年以后灌溉水利用系数增速加快，增速是之前的3倍。

经分析，灌区2010年以后灌溉水有效利用系数增速提高的原因主要是青铜峡灌区续建配套与节水改造工程投入加大，新增高效节水灌溉工程面积较多。如2011—2014年节水改造工程累计投资13.4亿元，青铜峡灌区高效节水灌溉面积累计73.3万亩（1亩=1/15 hm2，下同），新增节水灌溉面积61.6万亩，占累计节灌面积的84%。高效节水灌溉面积按类型划分，管灌面积10.3万亩，喷灌面积8.1万亩，微灌面积56.8万亩。

2011—2014年灌区引水量平均为43.26亿m3，变幅在2.8%至4.7%之间，基本稳定；地下水开采量基本稳定，排水量明显增加；引排量差17.37亿m3，比2002—2010年平均引排差减少了5.26亿m3。灌区节水改造一方面减少了渠系入渗补给量和田间入渗补给量；另一方面增加了排水系统能力，排引比明显提高，相同条件下排水量明显增加，打破了以前形成的地下水补排平衡，引起灌区地下水水位下降，直至形成新的地下水补排平衡。许多整治的排水沟附近的监测井最低水位出现在10月份，也佐证了排水沟整治对地下水的影响。因此，灌区节水改造是这一阶段地下水水位下降的主要影响因素。

3.人工开采

从宁夏水资源公报统计的灌区地下水开采量数据来看，2003年因抗旱打井导致开采量大幅度增加外（开采量4.8亿m3），其余年份开采量在3.6亿～4.0亿m3间波动缓增。开采与灌区水位下降关系不显著，不是水位下降的主要因素。

四、结论

2000年以来，随着引水量减少与节水改造力度加大，青铜峡灌区以前大引大排形成的潜水平衡被打破，潜水水位逐年下降，在寻求达成新的动态平衡，此过程可划分为3个阶段。初期水位快速下降阶段（2000—2005年），初期水位下降主要原因是灌区引水量显著减少，水位迅速下降与波动主要体现了引水量变化，并初步达到了新的平衡。中期缓慢下降阶段（2006—2010年），下降的主要原因是引水量略减，节水水平小幅度增长，故此阶段灌区潜水适应了引水量显著减少后，又在引水量小幅度减少和节水改造双重影响下逐步形成新的平衡。在末期加速下降阶段（2011—2014年），一方面引水量减少，灌溉水利用系数提高，灌区地下水补给量显著减少；另一方面，排水沟治理力度加大，排水量显著增加，两者导致灌区潜水水位迅速下降，形成新的平衡。

2000年以来，青铜峡灌区潜水水位持续下降0.70m，对灌区湖泊湿地生态产生了较大影响。随着潜水水位下降，潜水补给湖泊水量大幅度减少，在枯期潜水水位降速大于湖泊水位降速，湖水渗漏补给地下水，湖泊在蒸发与渗漏双重作用下水位明显下降。

潜水水位是维系湖泊湿地的关键下垫面条件，潜水水位持续下降势必造成湖泊湿地的大幅度萎缩。1950年，银川平原湖泊湿地面积约540 km2，1958年下降为240 km2，1988年降至160 km2。2002年自治区政府决定对银川平原湿地生态进行抢救性恢复建设，恢复了70 km2湖泊水面。在此背景下，2004年湖泊湿地面积208.3 km2，2012年湖泊湿地面积266.6 km2，面积增加了58.3 km2。但是为了维持主要湖泊面积，每年需向湖泊补水，2015年补水量约1.1亿m3，湖泊湿地从以前天然状态转变为人工补水维系状态。

随着节水改造水平提高，潜水水位进一步下降，湖泊湿地维系面临形势更加严峻，所需补水量进一步增加。而宁夏受黄河引水量限制，湖泊补水水量再增加的难度很大，不可避免地要依据重要性有选择性地对湖泊湿地补水。

青铜峡灌区地下水补排要素发生了重大变化，只能通过水位下降、减少潜水蒸发和排入排水沟水量等方式，以期达到新的补排平衡。引黄灌区地下水资源承载力和可开采量显著下降的同时，灌区还面临严峻的地下水污染问题，潜水中氨氮普遍检出，超标率达65%以上，地下水脆弱性增加。因此，要研究灌区节水改造条件下的灌区地下水生态保护与治理，从生态维护角度系统探析灌区节水改造适宜规模，以指导灌区节水、生态维系、地下水利用与保护。■

［1］宁夏回族自治区水利厅.宁夏回族自治区水资源公报［R］.2000—2014.

［2］张学英，等.卫宁灌区地下水动态规律及影响分析［J］.水资源与水工程学报，2007（6）.

［3］刘燕.泾惠渠灌区地下水位动态变化特征及成因分析［J］.人民长江，2010（8）.

［4］徐存东，刘辉，等.干旱区扬水灌溉对区域地下水动态特征的影响分析［J］.水利水电技术，2015（9）.

［5］魏建成.银川平原地下水位动态影响因素及变化类型分析［J］.宁夏工程技术，2013（3）.

责任编辑安天杭

Dynam ic change of shallow aquifer in Qingtongxia Irrigation District and water ecology protection

Chen Yuchun

Impact of dynamic change of shallow aquifer aswell as influential factors and dropping of groundwater level on lake and wetlands are examined based on data from 2002 to 2014 dynamic change of shallow aquifer，amount of water diversion，groundwatermining，water-saving rehabilitation and irrigated water use coefficient.Scale for watersaving rehabilitation of irrigation district is proposed from ecological point of view，which should be used as guidelines forwater conservation，sustaining ecosystem，groundwater utilization and protection.

Qingtongxia Irrigation District；dynamic of shallow aquifer；water ecology；influential factor

P641.132+TV

B

1000-1123（2016）13-0043-03

2016-05-08

陈玉春，高级工程师，主要研究方向为地下水资源、水文水资源。