新疆阿克苏市地下水位变化成因分析

艾晓攀，刘新华

(新疆塔里木河流域管理局阿克苏管理局，新疆 阿克苏 843000)

阿克苏市位于塔克拉玛干沙漠西北边缘、塔里木河上游，作为新疆典型的农业棉花种植基地，成为新疆重要的棉花交易集散地、轻纺工业聚集地。截止2015年统计，棉花种植面积达68.16千hm2，这与阿克苏的气候条件紧密相关。阿克苏市属暖温干旱气候地区，降雨量稀少、蒸发量大、光热资源丰富，干旱指数达25[1]。阿克苏地区生产水源主要依靠地下水和地表水，其水资源的利用主要存在两方而的问题，灌溉不合理以及地表水与地下水利用缺乏统一规划，造成水资源的浪费，致使灌区地下水位普遍上升，严重破坏了天然水循环[2- 3]。阿克苏市境内有阿克苏河流经，水资源较为丰富，但随着流域内农业灌溉面积的增加及工农业生产的不断发展，农业及工业用水量连年升高，水资源利用格局不合理，再加上用水效率偏低、流域水资源无序开发利用造成地表水、地下水过度引用，水位持续下降、水污染加剧及水资源供需不平衡、地表自然生态环境不断恶化等问题益凸显[4- 5]。根据2005年8月新疆水利厅批准的《阿克苏市地下水资源开发利用规划报告》分析计算，到2015年流域缺水将超过13亿m3，水资源供需矛盾突出[6- 8]。内外因使我们不得不高度重视地下水的开采和分配使用。我们需严格控制地下水开采，大力推广节水灌溉技术，合理调配利用水资源，保障流域水资源管理“三条红线”的控制，以水资源的可持续利用促进经济社会的可持续发展[9- 10]。

1 数据测定与收集

1.1 地下水埋深测定

为实时监测阿克苏市地下水位变化情况，2001年阿克苏河流域管理局完成了10眼水盐监测观测井的高程引测项目，位于阿克苏河流域下阿克苏市，范围为北纬80°01′～80°35′，东经40°03′～40°41′。各观测井具体布置见表1。

1.2 供需水量调查

新疆统计年鉴(2010—2015)相关数据记录2009—2014年阿克苏市农业、工业、畜牧等相关产业种植规模及产值。其中人均用水定额取125(L·人-1·d-1)；牲畜用水定额取20(L·头-1·d-1)；工业基础较为薄弱，工业需水比其他地区高，取200m3/万元；各农作物灌溉定额见表2。人用水利用系数取0.98，牲畜用水利用系数取0.51。农业灌溉水利用系数为0.47，工业用水系数0.98。

2 结果分析

2.1 地下水埋深变化

阿克苏市12眼观测井测定2010—2015年地下水埋深，其中有部分数据缺失，为确保数据准确性，将缺失数据长达一年的观测点剔除，其中包括G3.8(哈拉塔乡十五大队)、G4.2(托普鲁克乡九大队)。阿克苏市的地下水埋深为所有观测井逐月平均埋深，可明显看出阿克苏市2010—2015年地下水埋深逐年增加，见图1，其中2015年较上一年增加最明显，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。年内变化为3月地下水埋深减小，可能是由于3月处于初春阶段，部分冰雪融化对地下水有一定补给作用：4—9月地下水埋深逐渐增大，此时处于作物生育期，为满足灌溉要求，不断开采地下水使水深逐渐增加；10—12月地下水埋深有所下降。

表1 观测井类型及位置

图1 10眼观测井2010—2015年地下水埋深变化

表2 阿克苏市(2009—2014年)各作物种植面积与灌溉定额

在所有观测井中，伯什吐格曼乡水管站(G3.5)、哈拉塔乡干部居民点(G3.7)、第一分水闸(G4.3)、阿音柯乡二大队(G5.4)地下水埋深变化不大，起伏不足0.5m，说明这几个观测点雨雪补给基本可以满足该区域用水需求。托普鲁克乡七大队(G4.1)是几个观测点中地下水埋深最深的点，2010—2011年水位埋深在8m左右，2013年增至9.34m，此后，水位一直未得到缓解，托普鲁克乡七大队(G4.1)地下水埋深最深处达8.84m，托普鲁克乡七大队(G4.1)这两个地点地下水开采严重，应合理控制开采水量，防止地下水位持续下降；哈拉塔乡干部居民点(G3.7)地下水埋深最浅，截止2015年，年平均地下水位为1.47m，可适量的增加开采量；阿音柯乡二大队截至2015年1—3月、10—12月地下水开采较多，导致水位持续下降，考虑应是农业冬灌导致，该地区年均地下水位变化较小，可适当开采。

2.2 供需水情况

通过对阿克苏2009—2014年生活生产需水量的统计，将人需水与牲畜需水归结为生活需水。分别探究生活、工业、农业需水对总需水量的影响。了解该地区的需水格局及规律，为该流域不同水文条件下水资源优化配置提供依据。表2为阿克苏市2009—2014年各作物种植面积与灌溉定额。

截止2014年，棉花种植面积所占绝对比例，种植面积占75.76%，2009—2013年种植面积在44千hm2左右，2014年较上一年棉花种植面积增加近25千hm2，增至68.16千hm2；苜蓿2014年较上一年减少了近6千hm2。豆类、薯类、油料种植面积较小，种植不连续，对阿克苏市经济及用水无显著影响。其余作物(水稻、小麦、玉米等)2009—2014年种植面积波动较小，其中玉米种植面积有逐渐下降的趋势。

表3中，阿克苏市2009—2012年农作物播种面积呈现连年减小趋势，2013、2014年较上一年略有增加。种植面积由81.40千hm2降至74.27千hm2，再增至89.97千hm2，总体来说耕地增长率达到10.53%。灌溉需水量增长9.90%，农业需水量增长幅度与耕地增长幅度基本一致。人口近6年增加3.85万人，需水量分别增加179.24万m3：牲畜增加13.84万头，增长率达28.72%，但需水量仅增加341.61万m3。2009—2014年度阿克苏市工业总产值由475.85千万元增加到1333.2千万元，新增工业总产值857.4万元，增长率180.18%，相应的工业需水量增幅也最大。

农业生产需水量、人畜生活需水量及工业生产需水量分别新增9903.21、320.85、17497.08万m3，阿克苏市截止2014年年底总需水量达到14.01亿m3，增长24.9%。图2表示阿克苏地区农业需水比例逐年下降，由2009年的87.28%下降至2015年76.84%，但农业需水量仍然占主导地位；生活需水由2.21%降至2.07%，所占比例变化较小；工业需水8.48%增至19.03%。三大行业需水比例出现变化，但总需水量持续增加。

图2 阿克苏市生活、工业、农业需水分布及变化

3 结论

阿克苏市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年地下水埋深达5.49m。根据阿克苏市各行业需水量分析，农业、工业、生活需水量均在增加。其中增长最快的是工业需水量，由2009年9711.14万m3增至2014年27208.22万m3，增长率高达180.18%。农业需水所占比例仍较大，截止2014年有76.84%。工业需水量增加量最大，6年内增加2.84亿m3，增幅达到24.83%。大幅度增长的各行业需水量，势必造成了阿克苏地下水水位持续下降的局面。按目前需水量发展趋势，水资源总量已无法新增的情况下，预计5年后农业用水量将达到20亿m3，地表水资源使用量及地下水资源开采量将进一步加大，地下水位将会持续下降，预计降深在现有埋深情况下下降2～4m。因此，如何根据阿克苏市的用水特点，制定合理的节水方案是当务之急。开源节流，大力推广节水灌溉技术，降低工农业用水定额，加强渠道衬砌防渗措施，增加灌区水利用系数：对于用水定额较大的作物，如水稻应尽可能较少种植面积。实施水资源源头控水政策，根据种植不同作物种类划分灌溉定额，实行定额配水灌溉制度。对地下水埋深较深的地方，如伯什吐格曼乡水管站、托普鲁克乡七大队等地应继续加强监测，设定开采红线，必要时关闭机井，防止超采现象。