阿克苏地区温宿县地下水超采区评价

王 锋，候雅东，刘 翠，万生楠，梁 东

(中国冶金地质总局 新疆地质勘查院，新疆 乌鲁木齐 830000)

地下水作为水资源的重要组成部分，对于保障温宿县供水安全、粮食安全、经济安全、生态安全等具有十分重要的作用。由于长期过量开采，导致一些地区地下水超采严重，水位持续下降，由此引发了一系列生态与环境地质问题[1-5]。为查清温宿县地下水超采现状，严格地下水管理和保护，尽快核定和公布禁采与限采范围，本文对阿克苏地区温宿县地下水超采区进行了评价，研究指导地下水禁采与限采范围核定工作。

1 基本概况

1.1 水文地质

1.1.1 含水岩组特征及富水性

含水层(组)富水性等级采用井径377 mm、水位降深5 m时的单井涌水量为标准进行划分。

(1)单层结构的潜水含水层。①水量极丰富(>5 000 m3/d)的潜水含水层。分布于库托河三角洲的吐木秀克以南地带。含水层为卵砾石、砂砾石层，潜水埋深<20 m，渗透系数一般>18 m/d/最大67 m/d。矿化度<1 g/L，为HCO3型水。以阿热力、恰格拉克乡一带富水性最强，换算涌水量达36 523 m3/d，向北、向东至温宿县附近，富水性有所减弱。②水量丰富(1 000～5 000 m3/d)的潜水含水层。呈条带状分布于土木秀克—温宿镇—台兰河灌区北部一线及包子山以北库玛拉克河两岸。含水层为砂砾石、中粗砂，潜水埋深西浅东深，土木秀克乡3～5 m，佳木乡则10 m左右。渗透系数5～15 m/d。水矿化度一般<1 g/L，为HCO3·SO4型水，吐木秀克附近Cl离子含量较高。单井换算涌水量2 072～4 865 m3/d。③水量中等(100～1 000 m3/d)的潜水含水层。呈条带状分布于古木别孜山前冲洪积扇扇缘地区。含水层为砂砾石及含砾中粗砂，局部分布有黏性土夹层，潜水位埋深大于7 m，渗透系数1～6 m/d。矿化度0.3 g/L，水化学类型SO4·Cl，洪水期HCO3离子含量增高。单井换算涌水量为243～554 m3/d。

(2)多层结构潜水与承压水含水层。分布于台兰河平原314国道以南的广大地区。潜水含水层之下在规划深度内有3层承压水含水层(组)，可划分为：潜水水量贫乏(10～100 m3/d)、承压水水量丰富(1 000～5 000 m3/d)含水层，潜水水量贫乏(10～100 m3/d)、承压水水量中等(100～1 000 m3/d)含水层2个等级。

1.1.2 地下水的补给、径流与排泄

区内地下水的补给、径流与排泄主要受气象、水文、地貌及地质构造等天然因素及水利现状和水资源开发等人为因素的影响和控制。在评价区西部库马拉克河两岸地下水自北西向南东径流，水力坡度5‰；托什干河两岸地下水自西向东径流，水力坡度3.75‰。台兰河平原地下水则由北向南径流，表征了河水对地下水的补给作用，水力坡度为3.84‰。评价区地下水的排泄途径主要有潜水的蒸发蒸腾、地下水的侧向流出以及排水渠、平原泉的排泄与人工开采等。评价区气候干旱，蒸发作用十分强烈，多年平均蒸发量高达1 839.6～2 884.5 mm/a，水位埋深小于5 m的面积在区内约占80%，而评价区又多为农作区，蒸腾排泄作用较强，且包气带岩性以粉土为主，无疑为毛细现象的发生提供了良好介质。

1.1.3 地下水的补给、径流与排泄

1.2 地下水资源及其开发利用

1.2.1 地下水资源状况

根据《新疆地下水资源》及《新疆温宿县地下水资源开发利用规划报告》，评价区地下水资源量为125 478×104m3/a，实际开采量为2 490×104m3/a。除库托河及台兰河两平原北山山前的23 016×104m3/a天然补给量外，其余皆为转化补给量。

1.2.2 地下水开发利用状况

2003—2017年温宿县年均开采地下水量2 798万m3/a。2006—2017年，地下水开采量总体上呈增加的趋势。全县2018年地下水实际开采量8 500万m3/a，其中佳木水源地、阿库木水源地历年地下水开采量见表1。

表1 佳木、阿库木水源地历年抽水量汇总Tab.1 Summary of water pumping volumes from Jiamu and Akumu water sources over the years

在地下水资源较贫乏、开采条件较差的一般山丘区、山前地带地下水实际开采模数一般小于0.1万m3/(km2·a)。

2 地下水超采区划分

2.1 水位动态法

2.1.1 工作分区

根据温宿县地质、水文地质特征以及地下水开发利用规模，将评价区划分为库托河灌区、柯柯亚河灌区和台兰河灌区。

2.1.2 监测井及水位动态

通过对收集的温宿县现有地下水监测资料进行统计分析，最后确定选用了160个站点的资料，本文以其中10组为例，计算了评价期动态变化速率，绘制了水位变化速率分布(图1)。监测点水位变化速率计算统计见表2和表3。

表2 一般监测井下降速率大于0.2 m/a的监测井统计Tab.2 Statistics of monitoring wells whose descent rate is greater than 0.2 m/a in general monitoring wells

表3 重点监测井下降速率统计Tab.3 Statistics of decline rate of key monitoring wells

图1 变化速率分布Fig.1 Change rate distribution

2.1.3 初步划分结果

按照上述划分标准及资料统计情况，全县共划分地下水超采区2处，总面积1 013.23 km2。严重超采区2处，严重超采区面积67.88 km2。各超采区基本情况见表4。

表4 动态法划分超采区基本情况Tab.4 Basic situation of the dynamic method to divide the over-mining area

2.2 开采系数法

(1)划分标准。以地下水开采系数为评判指标进行超采区划分，将开采系数分为3个区：<1.0，1.0～1.3，>1.3，年均地下水开采系数1.0～1.3的区域划分为一般超采区，评价期内年均地下水开采系数大于1.3的区域划分为严重超采区。

(2)计算单元。根据收集的资料情况，首先，将计算单元划分为库托河灌区和台兰河灌区；其次，将台兰河灌区划分为柯柯亚水源地、佳木水源地、阿库木水源地以及零星开采的区域；最后，将灌区按行政单元进行划分计算单元。另外，根据此次收集资料，仅计算地下水开采系数。

(3)初步法划分结果。根据收集资料及计算结果，评价区评价期内开采系数均小于1.0，全区未出现超采现象。

2.3 引发问题法

(1)划分标准。采用环境灾害法划定地下水超采区，由于地下水开采引发地面沉降、地裂缝、地面塌陷、土地沙化、海(咸)水入侵、泉水流量衰减、湿地范围变小等生态与环境地质问题的分布及其严重程度，进行划分，地表环境发生轻微变化的区域划分为一般超采区，引发了较严重的环境灾害(如土地沙化、地面塌陷、水质恶化等)的区域划分为严重超采区。

(2)引发问题分析及相关参数计算。由于此次外业调查未发现地面沉降、地裂缝、地面塌陷、土地沙化、泉水流量衰减等生态与环境地质问题，相关部门也缺乏相关的地面沉降、泉水流量衰减等监测资料，仅通过访问，评价区地下水存在咸化的现象，因此采取了部分样品进行检测，根据检测结果，此次环境灾害法划定地下水超采区采用单指标法确定评价期初、末地下水水质的类别指标进行划分。

(3)初步划分结果。按照上述划分标准及资料统计情况，全县共划分地下水超采区2处，总面积497.26 km2。严重超采区2处，严重超采区面积360.56 km2。新疆温宿县地下水超采引发问题(水质变化)分布如图2所示，基本情况见表5。

图2 新疆温宿县地下水超采引发问题(水质变化)分布Fig.2 Distribution of problems (water quality changes) caused by groundwater overexploitation in Wensu County，Xinjiang

表5 引发问题法划分超采区基本情况Tab.5 Basic situation of dividing over-mining areas by the method of raising problems

2.4 超采区复核

由于温宿县未做过地下水超采区评价，因此本次超采区复核仅根据上述3种方法初步划分的超采区，通过相互叠加的方法对初步划分的超采区进行了复核。

2.5 超采区划分结果

2.5.1 初步划分结果比对分析

根据上述3种方法初步划分结果，水位动态法划分的范围最大，包含了引发问题法划分的大部分范围，此次野外调查实际开采量时各开采井没有安装计量设备，当地也没有详细的统计资料，仅通过收集的资料进行推算实际开采量，开采系数法没有划分出超采范围。因此，初步划分的结果相差较大。

2.5.2 超采区划分结果

(1)超采区面积。根据边界调整与修正结果，得出温宿县地下水超采区总面积1 633.71 km2。其中，一般超采区4处，总面积1 236.11 km2。严重超采区3处，严重超采区面积397.61 km2。

(2)温宿县地下水超采区分类及成果见表6。

表6 温宿县地下水超采区分类及成果Tab.6 Classification and results of groundwater overexploitation areas in Wensu County

3 地下水超采区评价与复核

3.1 超采区数量、面积与分布

根据前述结果，温宿县地下水超采区7处，总面积1 633.71 km2。基本情况见表7。

表7 温宿县地下水超采区基本情况Tab.7 Basic situation of groundwater overexploitation area in Wensu County

3.2 生态与环境地质问题

温宿县地下水超采区范围内，目前没有发现地面塌陷、地裂缝、地面沉降等环境地质问题。说明温宿县地下水超采区范围内暂时未因地下水超采引发严重的生态问题。仅在部分区域存在水质咸化现象。 温宿县地下水超采区初步形成。一方面是由于水资源管理尚有欠缺，另一方面也与近几年的降水和地表水利工程建设有关。

4 地下水禁采区与限采区划分

4.1 划分标准

根据《全国地下水超采区评价技术大纲》，禁采区和限采区划分标准如下。

(1)在严重超采区内，下列区域应划为禁采区。①城市管网覆盖并能满足供水要求的地区；②具备其他替代水源条件的地区；③发生了严重生态与环境地质问题的区域；④高速铁路等国家重点基础设施保护区、重要文物保护区；⑤其他需要禁采的区域。

(2)在地下水超采区内，除禁采区外的区域，应全部划为限采区。

4.2 禁采条件分析

根据此次野外现状调查，温宿县地下水超采区现状最大静水位埋深为 33.5 m，远没有达到地下水水位低于相应地下水开发利用目标含水层组厚度的4/5标准，没发现地下水质发生水质恶化达到Ⅴ类水的现象，因此根据现有资料，将温宿县地下水中型超采区中高矿化度区划定禁采区。

4.3 禁采区划分

地下水禁采区划分。根据划分标准和温宿县的实际情况，将严重超采区中高矿化度区划为地下水禁采区，其他地下水超采区全部划分为限采区。共划分禁采区2个，分别是佳木镇种羊场一带和古勒阿瓦提东部四大队一带，共计85.84 km2。

4.4 限采区划分

在地下水超采区内，除禁采区外的区域全部划为限采区，共计1 547.87 km2。

5 地下水超采区治理建议

5.1 地下水监测

温宿县水利系统目前没有深层承压水动态监测站网。而深层承压水超采引起的地面沉降及其危害也严重得多。因此，深层承压水采区的地下水动态监测系统急需建立。根据水文地质条件特点，温宿县深层承压水采区需设深层承压水动态监测井。

5.2 日常监督管理

温宿县水利局每年分别于年初、汛前、汛后定期发布《温宿县平原区地下水通报》，统计分析平原区地下水水位动态。其中，包括超采区的地下水位升降变化情况。《温宿县平原区地下水通报》的发布为各级有关部门和公众了解地下水资源与环境现状、制定地下水资源开发利用与保护对策提供了重要依据。为更好地开展地下水超采区的治理，提出以下日常监督管理的建议。

5.3 水资源配置

温宿县地下水超采区主要位于台兰河平原地区，这些地区降水量相对较小，当地地表水的拦蓄利用条件也相对较差，但这些地区大都位于三水转化区，或者具备引地表水条件。因此，温宿县地下水超采区的治理必须充分发挥客水资源的优势，搞好水资源配置。

对于柯柯亚河、台兰河以及喀拉玉尔滚河水能够到达的地区，可以用地表水替代地下水；对于广大的引地表水的灌区，必须加强灌区上下游之间水资源的统一管理，通过政策扶持促进灌区中上游地区加强机井建设，实行井渠双灌，把节省下来的地表水河水引向地下水超采地区。

一方面台兰河灌区存在大量地下水超采区，另一方面在引地表水自流灌区还存在大范围的地下水浅埋区。在浅埋区不仅大量地下水白白消耗于潜水蒸发，造成水资源浪费，同时还存在盐碱渍涝的危害和潜在威胁。大部分浅埋区属于宜井区，可以发展机井灌溉。因此，加强流域和灌区上下游之间水资源的统一管理，通过政策扶持促进浅埋区地下水的开发利用，是解决温宿县水资源短缺、治理地下水超采、改善温宿县地下水环境的一条有效的和必要的手段。

6 结论

(1)通过对地下水超采区的划分，宿县地下水超采区总面积1 633.71 km2。其中，一般超采区4处，总面积1 236.11 km2。严重超采区3处，严重超采区面积397.61 km2。

(2)通过对地下水禁采区与限采区的划分，共划分禁采区2个，分别是佳木镇种羊场一带和古勒阿瓦提东部四大队一带，共计85.84 km2。在地下水超采区内，除禁采区外的区域全部划为限采区，共计1 547.87 km2。

(3)提出了地下水超采区治理建议，主要包括地下水监测、日常监督管理、水资源配置等相关建议。