新疆克州地下水超采评价及管理建议

郑 勇

(江西省水利科学研究院，江西 南昌 330029；克孜勒苏柯尔克孜自治州水利局，新疆 克州 845350)

地下水超采将导致一系列严重的生态环境问题，各级党委、政府和部门高度关注，出台了一系列法规和文件。《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》和《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》明确要求严格地下水管理保护。水利部2015年2月下发了《关于加强地下水资源管理和保护的函》，要求存在地下水超采区的各省级人民政府将地下水管理和保护纳入重要工作议程，尽快组织制定地下水超采区治理方案，明确治理目标、任务措施、时限要求和责任分工，并报送水利部备案。2015年4月2日，国务院发布的《水污染防治行动计划》(“水十条”)，明确提出“着力节约保护水资源，严控地下水超采”。2015年5月6日，中共中央、国务院印发了《关于加快推进生态文明建设的意见》，提出“保护和修复自然生态系统，实施地下水保护和超采漏斗区综合治理，逐步实现地下水采补平衡”。

《新疆维吾尔自治区地下水资源管理条例》第二十四条要求自治区水行政主管部门按照国家和自治区技术标准，组织划定地下水宜采区、限采区、超采区和禁采区，经本级人民政府批准后向社会公布。2018年8月24日，《新疆地下水超采区划定报告》通知要求各州、市、县(市)人民政府，结合实际情况，坚决按照有关规定认真执行。

为严格落实中央、自治区关于生态文明建设和环境保护重大决策部署，贯彻落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时期治水方针，进一步加强克孜勒苏柯尔克孜自治州(简称“克州”)地下水资源管理，有效保护地下水资源，对克州地下水超采情况进行了研究评价。

1 研究区概况

1.1 自然地理

克州地处我国最西端，新疆西南部，地跨天山山脉西南部、帕米尔高原东部、昆仑山北坡和塔里木盆地西北缘。北部和西部分别与吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦两国接壤，东部与阿克苏地区相连，南部与喀什地区毗邻。东西长约500km、南北宽约140km，面积7.25×104km2，占全新疆面积的4.3%，占全国面积的0.75%。辖阿图什市和阿克陶、乌恰、阿合奇3县。下辖3个街道办事处、39个乡镇(场)。

1.2 水文地质

基岩裂隙水分布于西部、南部山区，山区基岩受多次构造运动的作用，岩体破碎，节理裂隙发育，在降水有利条件下，沿裂隙形成地下径流，并在深切的沟谷两旁，以泉水溢出，汇集成溪，其中大部分流到河流中。富水性受水文、构造等因素控制，差别很大。

基岩山区降水入渗直接补给地下水，地下水顺着坡向，沿裂隙向下运动。基岩山区地下水的排泄方式主要以泉的形式溢出地表，最后汇集于沟谷潜流之中，成为河谷潜水的补给源。

图1 2000—2017年各县市地下水开采量变化柱状图

山区河(沟)谷第四系孔隙潜水，其补给来源为地表水渗入、基岩裂隙水侧向补给，河(沟)谷潜水向下游运移，在极窄或拐弯处，又溢出成泉补给河水，地表水和地下水几经转化，最后以地表径流和地下径流两种形式进入盆(谷)地。

1.3 地下水资源

1.3.1地下水资源量与可开采量

地下水资源量与可开采量是超采区划定的基础，根据《克州水资源利用规划报告》，克州平原区地下水资源量69106×104m3，地下水可开采量28157×104m3，各县市地下水资源量、可开采量见表1。

表1 克州平原区地下水资源量、可开采量 单位：104m3

1.3.2地下水资源开发利用状况

(1)机井分布情况

克州辖区内共有机电井1200眼，其中：生活用水井117眼，工业取水井24眼，农业996眼，生态绿化25眼，其他取水井38眼。

(2)地下水开采量及近年变化情况

克州2000—2017年地下水开采量总体呈上升趋势，阿图什市平均4796.26×104m3，阿克陶县平均918.64×104m3，阿合奇县平均71×104m3，乌恰县平均87×104m3，全州平均值5875.67×104m3，2014年开采量最大，为10724.79×104m3。克州地下水开采主要在阿图什市，占全州开采量的81.63%；其次为阿克陶县，占15.63%；阿合奇县和乌恰县开采量极少，合计占2.74%。各县市开采量变化趋势如图1所示。

2 地下水超采区评价

在一定时期或区域内，地下水实际开采量超过可开采量，或由于地下水开采引起地下水水位呈持续下降态势或产生生态地质环境问题的区域，就是超采区。采用水位动态法、开采系数法和引发问题法进行超采情况分析。

2.1 水位动态法

水位动态法是依据地下水位监测资料，绘制评价期内年均地下水水位下降速率分区图，根据地下水水位年均下降速率的大小，将同一类型相连的超采区合并处理，圈出不同类型地下水超采区边界(包括一般超采区和严重超采区)。

2.1.1计算公式及划分标准

克州地下水监测井主要分布在阿图什市和阿克陶县，基本控制了克州的地下水开发利用区，且监测时间系列较长，基本满足超采区划分的要求。

地下水位(埋深)年均变化速率按下式计算。

(1)

式中，V—年均地下水位(埋深)变化速率，m/a；H1—2010年地下水位(埋深)，m；H2—2017年地下水位(埋深)，m；Δt—时间段，a：8年。

克州平原区主要开采浅层地下水，地下水类型为第四系孔隙水。评价期内水位年均下降速率划定超采区：大于1.0m/a为严重超采区，1.0～0.1m/a为一般超采区，小于0.1m/a为未超采区。

2.1.2工作分区

依据水文地质单元及监测井分布，在评价范围内共分为6个区，其中阿图什市分4个工作区为：阿图什谷地、上阿图什谷地、阿湖谷地、哈拉峻盆地；阿克陶县平原区分2个工作区。每个分区均有地下水位监测井。乌恰县和阿合奇县地下水开采量较小，无监测井，不进行水位动态法评价。

2.1.3监测井及水位动态

克州境内有17眼自动采集、传送监测数据的地下水监测井。其中，阿图什市10眼，阿克陶县7眼。阿图什市3眼、阿克陶县3眼井建于2008年年底，其余11眼监测井在2009年年底建成，主要监测地下水埋深及水温。

根据地下水监测数据，绘制水位埋深变化曲线图，分析克州各工作分区地下水位动态变化特征，判断地下水位是否持续下降。阿图什市、阿克陶县平原区地下水下降速率分区如图2—3所示。

2.1.4划分结果

根据地下水位监测井多年动态变化分析，克州阿图市区和阿克陶县城17眼监测井中，仅有3眼地下水位呈下降状态，14眼为稳定区或上升趋势。根据下降速率统计，稳定区面积1047.41km2，占88.23%；下降区面积80.28km2，仅占6.76%；上升区面积59.46km2，占5.01%。

具体分析地下水位下降的这3眼监测井，阿图什市一眼监测井，2010—2013年水位上升，2014—2016年水位下降，但2017年又上升，没有持续下降，故不能判定为超采；阿图什市另一眼监测井，地下水埋深较浅，仅0.16～2.51m，地下水位变化也是有升有降，不是持续下降，不能判定为超采；阿克陶县一眼监测井，2010—2011年水位上升，2012—2017年水位下降，也不是持续下降，也不能判定为超采。故从地下位下降速率来分析，克州平原区不超采。

图2 阿图什市平原区地下水下降速率分区图

图3 阿克陶县平原区地下水下降速率分区图

表2 克州地下水开采系数法计算结果表 单位：104m3

2.2 开采系数法

开采系数法是以地下水开采系数为评判指标进行超采区划定的方法。

2.2.1计算公式及划分标准

开采系数计算。

(2)

式中，K—年均地下水开采系数；Q实采—评价期(2008—2017年)内年均地下水开采量，104m3，采用本次收到地下水开采量数据。并根据各乡镇地下水矿化度小于2g/L分布面积所占比例，计算了矿化度小于2g/L的地下水开采量，对于矿化度大于2g/L的地下水开采量按照非常规水源利用，不计入开采系数评价中；Q可采—多年平均地下水可开采量，104m3，采用复核后的地下水可开采量，也即矿化度小于2g/L的地下水资源量。

开采系数K>1.3为严重超采；1.0

2.2.2计算单元

阿图什市和阿克陶县地下水开采量的统计以乡镇为单元，地下水可开采量已分解到各乡镇，故以乡镇行政区为单元计算开采系数。乌恰县和阿合奇县开采量很少，以县级行政区为单元计算开采系数。

2.2.3划分结果

经计算，从全州来计算，地下水开采系数为0.24，不超采；从各县市来看，阿图什市开采系数0.34，阿克陶县0.18，阿合奇县0.04，乌恰县0.03，均不超采。从各乡镇来看，开采系数全部小于1.0，也不超采。克州地下水开采系数法计算结果见表2。

2.3 引发问题法

引发问题法以地下水开采引发的生态与环境地质问题作为评判指标进行超采区划定的方法。

2.3.1引发问题分析

地下水超采可能引发的生态环境地质问题包括地面沉降、地面塌陷、地裂缝、泉流量衰减、土地沙化、海(咸)水入侵、地下水水质恶化等现象。

(1)地面沉降、地面塌陷和地裂缝

地面沉降、地面塌陷、地裂缝等现象，在新疆没有开展相关监测工作，也未见群众反映或报导。克州大部分开采区处于山间谷地或冲洪积平原区，含水层岩性为砂砾石、中粗砂，上覆地层自重压力主要由岩土颗粒形成的骨架和孔隙水压力共同承担。开采地下水会引起孔隙水压力降低，含水层岩土颗粒承担的上覆压力增加，但粗颗粒地层压缩变形很小，一般不会产生地面沉降、地面塌陷、地裂缝等地质灾害。

(2)泉水流量变化

2000年阿图什谷地泉及泉沟排泄量(含自流井量)为3300×104m3/a，阿图什市2015年泉水溢出量3723×104m3，近15年来，阿图什市的泉水流量并没有减少。阿克陶县2015年泉水溢出量9559×104m3，近10多年来，阿克陶县的泉水溢出量并未减少。据此判断，克州境内地下水开采没有引起泉水流量显著减少。

(3)水质变化分析

克州境内无专门的地下水质监测井，采用不同时期水质评价成果，分析水质变化情况。对比阿图什市2000年和2015年地下水质情况，其地下水质一直较差，地下水开采并未引起水质变差。阿克陶县地下水水质普遍较好，多为Ⅱ类或Ⅲ类水；阿合奇县地下水质量差异较大，部分地区良好，为Ⅱ类或Ⅲ类水；部分地区较差，为Ⅳ类水。主要超标指标有：总硬度、矿化度、氯化物、硫酸盐(高于Ⅲ类)，个别指标有：氨氮、硝酸盐(高于Ⅲ类)。地下水水质并未发生明显恶化现象。

(4)草场或绿洲退化、土地盐渍化、土地沙化分析

克州阿图什市和阿克陶县均存在草场或绿洲退化、土壤次生盐渍化、土地沙化现象。草场退化主要为过渡放牧导致。土壤盐碱化特别是土壤次生盐碱化，除土壤母质、水文地质条件等自然因素外，主要是不合理水土开发造成的。如排渠设置间距和深度均达不到标准要求，不能很好地起到排水的作用。灌溉渠系建设标准低，渠道渗漏严重，毛灌溉定额很大，使灌区的地下水位不断上升，土地盐碱化加重。盐渍化土地摞荒，进一步沙化。

克州境内草场或绿洲退化、土地盐渍化、土地沙化并不是由于开采地下水造成的，相反，开采地下水，降低地下水位，减少潜水蒸发，有利于改良盐碱地。

2.3.2划分结果

通过地下水超采可能引起的生态环境地质问题分析，克州境内未发生地面沉降、地面塌陷、地裂缝等地质环境问题，泉水流量也未明显衰减，草场或绿洲退化、土地盐渍化、土地沙化现象存在，但也不是由于开采地下水引起的，地下水水质恶化现象不明显，不存在咸水入侵现象。故从引发问题法来分析，克州地下水不超采。

2.4 超采区划定结果

采用水位动态法划定，在阿图什市、阿克陶县大部地区地下水位稳定，个别地区存在地下水位下降，也不是持续下降，故从地下水位动态来分析，克州地下水不超采。

采用开采系数法划定，克州境内地下水开采系数均小于1.0，也不超采。

采用引发问题法划定，克州境内开采地下水未引发生态环境问题，也不超采。

综合上述三种分析方法，克州境内地下水不超采。

3 地下水资源管理建议

采用水位动态法、开采系数法、引发问题法分析了地下水超采情况，得出克州境内地下水不超采结论，但是仍需进一步加强地下水资源管理，建议如下：

(1)制定地下水量、水位控制指标。根据《新疆维吾尔自治区地下水资源管理条例》，克州地下水虽未超采，但仍需落实最严格水资源管理制度，制定地下水量、水位控制指标。地下水用水量应根据《关于新疆用水总量控制方案的批复》确定的各县(市)地下水用水总量控制指标，分解到各乡镇，严格按照控制指标开采地下水。克州地下水位总体稳定，局部存在中速和慢速下降区。地下水位控制的目标是保护总体稳定状态，防止水位下降。地下水埋深下限控制指标的制定，可采用历史动态经验法，依据各监测井年均地下水埋深与开采量关系，推求规划年地下水埋深下限控制指标。

(2)完善地下水监控系统建设。一是完善地下水位动态监测。依据GB/T51040—2014《地下水监测工程技术规范》，克州境内共需要建设31～57眼地下水位基本监测站。已有17眼监测井，至少还需新增14眼监测井。二是完善地下水取水计量。克州境内共有1200眼机井，大部分机井未安装开采量计量设施，无法准确统计地下水开采量。可通过安装IC卡水表准确计量每眼井的开采量，并通过测试每眼井的单方水耗电量来核准每眼井开采期的供电量。对所有机井信息逐个摸底排查，登记造册，对单井水量、电量进行测算，实现“以水定电、以电控水”。

(3)加强地下水资源管理。一是严格实施地下水取水许可。对已发放的地下水取水许可证进行全面核查，不符合要求的坚决吊销许可证，并责令停止开采地下水资源。二是完善水价形成机制、加大地下水资源费征收力度。运用经济杠杆引导用水户优先使用外调水、当地地表水、再生水等水源，建立合理的生活、工业、农业等不同行业的水价制度，合理确定用于直接替代地下水开采的其他水源供水水价。加大地下水水资源费征收力度，加强取用水计量监控，严格执行水资源费征收标准，做到应收尽收，提高征收率。适当提高地下水水资源费征收标准，使地下水水价高于地表水，充分体现水资源紧缺程度、促进水资源节约保护和高效利用。三是调整开采强度，控制地下水位下降。对地下水位下降区，如阿图什市市区、阿克陶县玉麦乡和皮拉力乡适当调整开采强度，或调整开采井布置，控制地下水位下降速率，完成地下水位控制指标。

4 结论

地下水作为水资源的重要组成部分，是关系经济社会长远发展的重要战略资源，是生态环境的控制性要素，是水利行业“强监管”的重要内容之一，为有效保护克州地下水资源，以地下水资源量和可开采量数据为基础，统计了地下水资源开发利用和地下水监测数据，采用水位动态法、开采系数法、引发问题法分析了地下水超采情况，得出克州境内地下水不超采结论，为进一步加强地下水资源管理，提出了制定地下水量、水位控制指标，完善地下水监控系统建设和加强地下水资源管理等建议，可供地下水资源超采评价和管理参考。由于地下水监测井数量偏少，监测的数据系列还不够长，评价分析的精准度还有待进一步提高。