乌苏市地下水超采现状及治理方案

刘建海（新疆塔城地区水利水电勘察设计院）

0 前言

乌苏市位于天山北麓、准噶尔盆地西南缘，东与奎屯市、独山子工业区相邻，西与精河县交界，北与托里县、克拉玛依市相望，区域总面积2.07×107m2。乌苏市辖区内现有地下水监测井17眼，其中水利局监测的有9眼，国土局负责的有4眼，国土局与水利局共同监测4眼，兵团第七师无地下水位监测井。由于近几年大量开采地下水，造成地下水位降幅呈逐年增大趋势，改变着地下水的补给、径流排泄条件。如果不及时控制地下水超采的现状，将会对社会经济和人类社会活动带来更大的困扰，因此文章通过对乌苏市地下水超采现状进行了全面分析和评价，提出了超采区综合治理的对应措施。

1 地下水资源利用情况

1.1 机井分布情况

据统计，2016年底，乌苏市地方共有规模以各类机井2 438眼，规模以下小井3 000 多眼。第七师在乌苏辖区内各团场共有机井521 眼，其中124 团94 眼，126 团120 眼，128 团133眼，130团174眼。乌苏市机井深在120～200 m 左右，单井出水量100～200 m3/h，年产水量15～25万m3。各乡镇及第七师机井分布见图1。

图1 2016年乌苏市各乡镇及第七师机井数量分布图

据统计，2016年乌苏市地下水开采量为3.06×108m3。乌苏市地下水开采量的增长大致可分为3个阶段：2008年前开采量维持在1.05×108m3左右；2009-2014年快速增长，从1.05×108m3增加到2014 年的3.26×108m3后基本稳定；2016 年开始受用水总量控制措施的影响，用水总量开始回落，在2017年发挥了较显著的作用，乌苏市2008-2017年地下水开采量见表1。

表1 乌苏市及第七师2008-2017年地下水开采量统计表 单位：万m3

2 地下水超采情况评价

2.1 地下水超采区评价

一定时期内年均地下水位变化速率、年均地下水开采系数或因开发利用地下水引起的生态与环境地质问题，作为判定地下水超采及划分地下水超采区的主要依据。本次研究通过采用评价期内年均地下水位变化速率、年均地下水开采系数两种方法，对乌苏超采区的超采情况进行评价。

2.1.1 年均变化速率计算

本次工作采用了17眼监测井的数据，评价期为2008-2017年，计算地下水位的年均变化速率。

地下水位（埋深）年均变化速率按下式计算：

式（1）中：v：年均地下水位（埋深）变化速率（m/a）；H1：初始水平年地下埋深（m）；

H2：现状水平年地下埋深（m）；Δt：间隔时间（a）。

评价期内水位年均下降速率划定超采区：＞1.00 m/a为严重超采区，1.00 m～0.10 m/a 为一般超采区，＜0.10 m/a 为未超采区。

2.1.2 开采系数法

开采系数计算由下式确定：

式（2）中：k：年均地下水开采系数；Q实采：评价期（2008-2017年）内年均地下水实际开采量（m3）；Q可采：多年平均地下水可开采资源量（m3）。

当年均开采系数k＞1.30时，为严重超采；1.00＜k＜1.30为一般超采；k＜1.00则为不超采。

根据上述方法划定乌苏市地下水超采区，分析得知乌苏超采区总面积3.13×106m2，严重超采区面积2.35×106m2，其中地方1.73×106m2，兵团0.62×106m2；一般超采区面积0.78×106m2。严重超采区分布在乌苏市平原灌区及第七师24 团，28 团、130团。一般超采区分布15 团、126 团。计算期内年均超采量9.79×107m3，其中，地方5.56×107m3，第七师超采量4.23×107m3。年均水位下降速率0.99 m/a。超采引起地下水位持续下降，造成泉流量衰竭，灌区下游天然生态植被退化，湖泊湿地萎缩、地面塌陷等地质与生态环境问题。在2012 年《新疆地下水超采区评价成果复核报告》中，乌苏市被划分为大型严重超采区，超采面积为2.05×106m2，当年超采量为5.47×107m3，主要分布在市区、八十四户乡、车排子镇、甘河子镇、兵团124团等，实际开采量为2.44×108m3，开采系数为1.30。在本次划定中，超采区总面积增加了1.08×106m2，超采量增加了4.32×107m3，水位埋深下降了5.10 m。

2.2 禁采区与限采区划分

鉴于乌苏市的市政建设仍处于发展之中，建成区内的供水系统尚不能完全覆盖区内的生活及市政绿化的用水，将超采区全部划分为为限采区，而暂不划定禁采区的范围，待后续条件成熟后再加以确定。

3 乌苏市地下水综合治理方案

3.1 乌苏市地下水综合治理总体布局

乌苏市地下水的综合治理坚持“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期治水思路，以水文地质单元的地下水可开采量为基础，以治理目标为导向，科学规划，综合防治，通过各种措施逐步压减地下水超采水量，治理和修复超采区，保障供水安全、粮食安全和生态安全。地下水超采治理范围为乌苏市平原灌区的各乡镇，含兵团第7师的团场。

3.1.1 地下水开采量控制指标

超采区地下水开采量控制指标的制定，以《用水总量控制方案》为基础。乌苏市的地下水可供水量控制指标已分解到了各乡镇，汇总超采区分布范围内各乡镇地下水可供水量控制指标，以此作为超采区地下水开采量控制指标。

根据《控制方案》，乌苏市2020 年地下水可供水量控制指标为1.39×108m3，2025 年控制指标为1.19×108m3，2030 年控制指标为0.81×108m3；第七师2020 年地下水可供水量控制指标为0.19×108m3，2025 年控制指标为0.16×108m3，2030 年控制指标为0.12×108m3。

3.1.2 地下水位控制指标

水位控制指标的制定主要从两方面考虑：一是以监测井地下水埋深作为具体点位上的控制指标；二是根据超采区治理目标，以地下水位年均下降速率作为面上水位控制指标。

3.1.2.1 代表性监测井地下水埋深下限控制指标

地下水埋深控制指标的确定是地下水用水总量控制和水位控制（双控）管理制度的重点和基础。本次地下水埋深下限控制指标的制定，主要按照水位动态趋势及各监测井年均地下水埋深与开采量间的关系，推求规划年地下水埋深下限控制指标。对地下水埋深与开采量不相关或相关性差的监测井，以2017 年或2018 年地下水埋深作为控制指标；对生态敏感区的监测井，以生态治理目标要达到的地下水埋深作为控制指标。

3.1.2.2 区域地下水位年均下降速率控制指标

区域水位控制以年均地下水位下降速率作为控制指标。其中2016 年地下水位下降速率最大值、平均值为实际统计数据。2020 年、2025 年、2030 年控制下降速率平均值根据压采量、超采区面积、给水度进行计算。根据超采区治理目标，至2020 年要求地下水位下降速率低于现状，超采区地下水位下降速率控制在0.60 m/a 左右，超采区范围得到控制，同时不出现新的超采区，治理工作取得明显效果。至2025年，基本完成超采区治理任务，大部分超采区地下水位继续保持稳定或缓慢上升，个别超采区地下水位下降速率继续减小，控制在0.20 m/a以内。至2030年，全面实现地下水采补平衡或补大于采，全面达到采补平衡，地下水位全面开始恢复，地下水位下降速率控制详见表2。

表2 塔城地区乌苏超采区地下水位变化速率控制表 单位：m/a

3.2 乌苏市地下水综合治理措施

3.2.1 压采量

地下水可开采量是判定地下水超采时采用的一个重要标准，也是确定地下水压采量的重要依据。由塔城地区用水总量控制方案可计算出逐年度的地下水压采量指标。计算后可知乌苏市2017-2030 年需要压采2.42×108m3，其中2017 年压采1.03×108m3，压采量较大，主要是2016地下水开采量超过了地下水可供水量控制。第七师2017-2030年需压采0.36×108m3，其中，2017年压采量0.24×108m3。

3.2.2 工程措施治理

乌苏地下水超采区治理的主要工程措施包括：高效节水、退灌减水、水源置换、机井封填、休耕轮耕和种植结构调整、人工回补工程等六个方面。

3.2.2.1 高效节水

根据《控制方案》，乌苏市需要更新改造、新建高标准高效节水面积共0.17×106hm2，其中2017-2020 年为0.21×104hm2，2020-2025 年为0.08×105hm2，2025-2030 年0.08×105hm2。按每节水100 m3，可节水2.579×107m3，可全部用于压采地下水量。第七师更新改造、新建高标准高效节水面积共0.61×104hm2，全部在2017-2020年完成。按每节水100 m3，可节水0.92×107m3，可全部用于压采地下水量。

3.2.2.2 退灌减水

根据《控制方案》，乌苏市计划退减灌溉面积共3.19万hm2，其中2017-2020 年为1.48 万hm2，2021-2025 年为0.51 万hm2，2026-2030 年0.51 万hm2。乌苏市2016 年、2017 年实际退减灌溉面积1.15 万hm2，2018 年以后按《控制方案》还需退减2.04万hm2。

3.2.2.3 水源置换

乌苏市完成高效节水任务，可节水2.58×107m3，完成退灌减水任务，可退减水量8.45×107m3，两项合计1.10×108m3。全部用于压减地下水量，也未能完成压减任务2.42×108m3。第七师完成高效节水任务，可节水0.92×107m3，完成退灌减水任务，可退减水量10.04×107m3，两项合计1.10×108m3。部分用于压地下水量，可完成压采量任务。

3.2.2.4 控量限采

乌苏市采用高效节水，退灌减水、水源置换措施后，仍不完成压减地下水任务。还剩0.54×108m3，可采用限采的方式，完成压采任务。

3.2.2.5 关停或封填机井

为保证压减水量的落实，需要对已完成节水改造、退减灌溉面积和水源置换工程的超采区，实施机井关停或封填。根据各乡镇实际情况，对依法需要封闭且年久失修，成井条件差或因混合并采导致水质变差的取水井，坚决于以填理；对依法需要封闭但成井条件好、水质水量有保证的取水井于以封存备用。建立封存备用井登记、建档、管理、维护和监督制度，明确封存备用井启用条件和审批程序，构建机井管理数据库，确保在应急情况时按程序启用。根据塔城地区下达的关停机电井任务，乌苏市预计关井846眼。

3.2.2.6 休耕、轮耕和调整种植结构

休耕或轮耕不仅可使土壤休养生息，恢复地力，还可减少灌溉面积，压减水量。种植结构调整主要通过减少耗水较高作物的种植面积，改种耗水较少的耐旱性农作物或与当地雨热同期生长的农作物，压减农业灌溉用水。休耕、轮耕和调整种植结构不做具体任务安排，可根据各地特点、市场行情和农民意愿，按照“规模化、区域性、多品种、高效益”发展方向，自行制定调整计划，压减地下水超采量。

3.2.2.7 地下水回补

乌苏市可采用洪水、冬闲水、或其他多余的地表水回补地下水。制定科学的地下水回补方案，并组织实施，增加地下水补给，涵养地下水源。超采区，在山前冲洪积平原地带，可建设人工回补工程，利用洪水，增加地下水补给，涵养地下水源。

3.2.3 非工程措施治理

3.2.3.1 落实用水总量控制方案

乌苏市根据《控制方案》计算的压采量，大于根据可开采量计算的压采量。故只要用水总量控制方案能落实，地下水超采区就能基本得到治理。

3.2.3.2 完善地下水位、取用水量监控系统

地下水动态监测是合理开发、利用、节约和保护地下水资源的基础。乌苏市目前仅有17 眼地下水位监测井，主要分布在高速公路两侧，不能控制整个灌区，故需要新增地下水位监测点。具体布置可结合地下水保护规划工作完成。

乌苏市对规模以上机电井全部安装了计量水表，实现了取用地下水准确计量，已建成“井电双控”地下水管理系统，实现“以水定地、以电控水”的计划用水管理模式。但仍有大量规模以下的小井，仍未计量取水量。建议加强“井电双控”系统维护与规模以下开采井取水计量工作。

3.2.3.3 经济手段促压采

按照《新疆农业水价综合改革实施方案》要求，要推进农业水价综合改革，大幅度提高地下水水资源费征收标准。在超采区内，加倍征收水资源费，并探索试行资源水价，促进超采区治理；允许通过水权交易满足新增合理用水需求，鼓励外调水、当地地表水、非常规水水权置换地下水水权，促进地下水超采区治理。

3.2.3.4 完善地下水管理考核指标体系

建立地下水管理考核指标体系，加强对地下水管理与保护情况进行定期考核，并纳入最严格水资源管理制度考核体系。在用水总量控制指标考核时，对地下水供水量控制指标、地下水位控制指标也进行考核。分阶段对地下水超采治理的效果进行评价。每5 a 或10 a 年做一次地下水超采评价，对地下水位进行统测，科学评价地下水资源量、可开采量、地下超采状况及超采治理效果。

4 结语

文章针对乌苏市地下水超采的现状，以超采区的地下水资源承载能力为基础，以治理为目标导向，科学规划治理方案，通过高效节水、退灌减水、水源置换、限量控采等措施，完成治理和修复超采区的任务，为支撑乌苏市经济社会可持续发展和生态文明建设奠定基础。