新疆托克逊县地下水资源量评价

赵付勇

(新疆吐鲁番市水利水电勘测设计研究院，新疆 吐鲁番 838000)

托克逊县东邻吐鲁番市高昌区，南面和西面接壤的是巴音郭勒蒙古自治州的和硕、尉犁、和静县，西北方向和北侧与乌鲁木齐交接。

根据缺水类型的划分标准，托克逊县总体上属于资源型缺水，局部存在工程型缺水和结构型缺水。因此，解决其未来的缺水问题，需要在节水、治污和产业结构调整的基础上，通过适当退地减水、调整水资源配置布局和新建一些控制性供水工程等加以解决。制定规划应根据经济社会发展需要和水资源开发利用现状，对水资源的开发、利用、治理、配置、节约、保护、管理等做出总体安排。要运用现代化的技术手段、技术方法和规划思想，科学配置水资源，应用先进的信息技术和手段，科学管理水资源，促进水资源可持续利用。

1 研究区域水文地质条件

1.1 地下水埋藏分布及含水层特征

托克逊县平原区含水层结构主要由单一结构潜水含水层和多层结构承压水含水层构成。阿拉沟水系山前洪积扇东西方向长度约40 km，南北方向宽度3～20 km，扇顶的海拔约为700 m，扇前缘海拔200 m左右，潜水埋深自扇顶向东逐渐浅，扇顶处潜水埋深100 m，伊拉湖乡以西8 km位置坎儿井流水所展现出的潜水层的埋深在63.5 m，至伊拉湖一带水位埋深仅8～10 m。白杨河出山口，冲积扇自小草湖向南搌布，受新构造运动影响，绕过盐山隆起经西部构造缺口继续向南径流。白杨河古河床最窄处仅1.5 km，向南洪积扇宽度逐渐扩大，与大草滩等洪积扇重叠，形成北部洪积扇群，组成北部戈壁砾石带。

承压含水层承压水头与埋藏条件和地势有关，埋深100 m以内的浅层承压水随着地形由周边向盆地中部逐渐降低，承压水头逐渐增加，在接近边缘砾石带的周边地区，承压水头一般低于地表1～7 m，承压含水层一般砾径较粗，埋藏于100 m以下的承压含水层，由于受构造结构影响，承压水头较高，一般高于地表，形成自流，故也称之为自流水含水层。自流水含水层一般较薄，且为较小的砂砾石、中粗砂、甚至粉细砂构成，渗透系数较小，一般为1.75～7.89 m/d，单井涌水量为500～3 000 m3/d。

表1 托克逊县地下水监测井水位埋深变化一览表 m

1.2 地下水的补给、径流与排泄条件

1.2.1 地下水的补给

托克逊县平原区域的地下水补给可分为天然补给和地表水体转化补给以及地下水回归入渗补给等。山前侧向流入和平原区降水入渗补给构成了本区地下水的天然补给量。平原区降水极其稀少，无法形成对地下水的补给。而对地下水的补给作用较大的主要是通过地表水入渗而产生的地下水转化补给量，即西部阿拉沟水系和西北部白杨河水系的地下渗漏补给、水库渗漏补给和渠道引水及田间灌溉的入渗对地下水的补给。

1.2.2 地下水的径流

流域地下水位高程较高，地下水径流方向主要是近西向东，地下水等高线在盆地南北两侧向东弯曲。据《地下水资源评价及开发利用规划报告》显示，托克逊县城以东至伊拉湖，地下水水力坡度位1%，县城以东至宁夏宫以东，水力坡度位0.5%，再往东水力坡度位0.4%左右。

1.2.3 地下水的排泄

地下水的排泄由自然排泄与人工排泄两部分组成。地下水的自然排泄主要有潜水层的蒸发、泉水的出露和侧向水流出。人工排泄主要包括机电井排泄、自流井排泄和坎儿井排泄三种开采方式。

托克逊县地下水埋深普遍较大，地下水的潜层水蒸发主要分布在流域下游夏乡等地，地下埋深较浅，且当地蒸发强烈，目前造成了一定的土地盐渍化危害。

地下水的侧向排泄主要是在托克逊县东南部侧向出区，向艾丁湖方向排泄，形成艾丁湖的补给来源之一。承压水的主要排泄方式是径流排泄，大部分承压水沿着水力坡度以径流的方式消耗，还有一部分承压水顶托补给上层潜水进行消耗。

本地区的人工排泄是地下水排泄的主导地位，排泄方式主要为机电井抽水、坎儿井、自流井开采三种方式。机电井的开采主要集中在白杨河上游郭勒布依乡、博斯坦乡、伊拉湖镇和白杨河下游的夏乡等地，但位于托克逊县最南端的库米什镇用水全部以地下水开采来满足；坎儿井的分布主要在郭勒布依乡和夏乡；自流井主要分布在绿洲农区，其中郭勒布依乡和夏乡、托克逊镇较多。

1.3 地下水位变化特征

托克逊县地下水动态变化分为径流型和开采型两种，径流型动态受补给水源影响，当补给充足时，地下水位就会上升，补给贫乏时，地下水位就会下降；开采型主要反映在机井群开采区，随机井开采程度的不同，地下水位有所变化。区内地下水动态变化主要影响是人工开采，使得近几十年来地下水水位变化较大。自流井成井时一般都不进行止水，已造成承压水含水层之间互相串通，使之互相混合，因此，浅层承压水也具有潜水的地下水动态。

根据托克逊县7眼监测井2002-2010年地下水位埋深逐月监测资料分析得出(监测井分布见图1)，全部观测井地下水位持续下降，8年间连续下降幅度最大为7.49 m，最小为0.15 m，年平均降幅0.02～0.94之间。3眼地下水监测井2008-2010年间地下水位埋深逐月监测资料分析得出，2眼地下水观测井地下水位略有下降，2年间累计下降幅度分别为0.38 m和0.83 m，一眼观测井地下水位有所回升，累计回升幅度0.49 m。详见表1和图2、图3。

图1 托克逊县地下水位监测井位置分布图

图2 托克逊县地下水埋深年际变化图

图3 托克逊县Ⅱ3-4号观测井地下水埋深年内变化图

2 地下水资源量

2.1 地下水量的计算

地下水量的计算采用水均衡法。水均衡法是对于一个均衡区，在任意时段Δt内的补给量减去消耗量所的的差值，恒等于这个含水层中水体积的变化量。计算公式如下：

ΔQ=Q补-Q排

(1)

Q补=Q入+Q河+Q渠系+Q田渗+Q水库+Q井

(2)

Q排=Q出+Q开采+Q排水+Q蒸

(3)

式中：ΔQ为地下水储水变化量；Q补为地下水补给量；Q排为地下水排泄量；Q入为山前侧向补给量；Q河为河道渗漏补给量；Q渠系为渠系入渗补给量；Q田渗为田间灌溉入渗补给量；Q水库为水库入渗补给量；Q井为井灌回归补给量；Q出为山前侧向排出量；Q开采为机电井开采量；Q排水为排水沟、坎儿井排水量；Q蒸为潜水层水蒸发量。

2.2 托克逊县地下水量计算参数

根据《新疆地下水资源调查与评价》确定托克逊县均衡区均衡项计算的参数。主要包括：潜水变幅代给水度μ，田间灌溉水入渗补给系数β，降水入渗补给系数αμα库C′，渠系入渗补给系数m，水库入渗补系数α库，河道渗漏补给系数M，潜水层水蒸发系数C，含水层渗透系数K，潜水层蒸发蒸腾折算系数C′等。

2.3 地下水资源量

根据托克逊县评价期内的水文气象实测数据和水文地质测绘成果以及地下水监测资料，并参考《新疆地下水资源调查与评价》《托克逊县“两河”流域规划》等，利用水均衡法和以上确定的数据参数计算托克逊县地下水资源量。

托克逊县地下水主要补给来源有山前侧向补给、河道渗漏补给、渠系入渗补给、田间灌溉入渗补给、水库入渗补给和井灌回归补给。结合水文地质参数和托克逊县水文地质特征，得出总补给量为25 679万 m3，扣除地下水回归补给量4 882万 m3，托克逊县多年平均地下水资源量20 796万 m3。托克逊县各分区补给量，见表4；各区的地下水资源量结果，见表5。

表4 托克逊县地下水补给量计算结果 万m3

地下水可开采量的概念是指在经济合理、技术可行同时不发生由于开采地下水引起地下水水位连续下降、水质恶化、地面沉降等情况，允许从含水层中取得的最大水量。根据托克逊县所处的地貌位置及含水层特征，采用开采系数法确定地下水的可以开采量。根据《全国水资源综合规划技术细则》中可开采系数的确定原则，对于开采条件良好，特别是地下水埋藏较深、已造成水位连续下降的超采区，应该选用较大的可开采系数，参考取值范围为0.8～1.0；托克逊县第四系覆盖层厚度大，岩性以沙砾石为主，开采条件良好，且地下水已处于超采状态，确定托克逊县的地下水可开采系数0.8。最后，根据托克逊县地下水总补给量和可开采系数，得出现状条件下全县地下水可开采量为2.054亿 m3。具体结果，见表5。

表5 托克逊县地下水资源量和可开采量计算表 万m3

3 未来地下水资源量变化趋势

随着托克逊县在白杨河上游和阿拉沟上游修建水库、产业结构调整和灌溉方式改变，未来托克逊县地下水补给量将呈现减少的趋势。其主要原因有：

(1)规划在阿拉沟和白杨河上将修建阿拉沟水库和巴依托海水库，规划总库容分别为4 450万 m3和3 300万 m3。由于阿拉沟水库和巴依托海水库的建设，托克逊县对阿拉沟和白杨河实际调蓄和控制能力将明显加强，使得地下水河道渗漏补给量显著减小。

(2)随着托克逊县经济社会的快速发展，托克逊县将大力发展设施农业及实施农业节水灌溉并大大压减灌溉面积，将节省出来的农业灌溉水量支持工业发展。

综合以上分析，未来托克逊县地下水补给量将持续不断减少，可开采量将由现状的2.05亿 m3逐年下降，到2015年地下水可开采量预计下降到1.46～1.64亿 m3之间，2020年预计下降到1.21～1.34亿 m3之间，2030年预计下降到0.97～1.04亿 m3之间。

4 结语

在对托克逊县水文地质条件的细致分析的基础上，结合地下水的动态监测变化特征，对托克逊县地区的地下水资源量进行计算评价，主要结论如下：

(1)2002-2010年间托克逊县地下水位的埋深呈持续下降趋势。

(2)托克逊县地下水补给量总和为25 679万 m3，扣除掉地下水回归的补给量4 882万 m3，多年平均托克逊县地下水资源量20 796万 m3，现状条件下全县地下水可开采量为20 543万 m3。