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水文地质学结课论文

RevisedbyJackonDecember14,2020

水文地质学结课论文

新疆地下水现状

摘要：

应用水文地质学理论,分析了新疆地下水的分布、形成规律及特点,运用水资源系统理论,从管理角度分析了新疆地下水资源评价及地下水开发利用规划设计、地下水开发利用现状、地下水管理等方面存在的问题,以社会经济、生态环境、资源可持续发展为基点,提出地下水资源开发利用规划及管理应遵守的原则,对地表水、地下水要统一评价、统一规划、统一管理。

要重视前期工作,加强基础研究,合理开发利用地下水资源,并提出了具体的对策与措施。

关键词：

新疆地下水超采措施

新疆是典型的内陆干旱区,水资源是决定地区经济和社会发展的先决条件。

西部大开发,以水资源的可持续利用支持经济社会的可持续发展,就必须认真研究新疆的水资源问题,而地下水资源的合理开发利用和保护是新疆水资源的一项重要研究内容

1．地下水分布、形成规律及特点

自然地理状况

新疆维吾尔自治区位于我国的西北边陲欧亚大陆腹地,是全国最干旱地区之一。

地形主要由山区、丘陵、平原和沙漠组成，是我国面积最大的省份，总面积为164.37×104km2。

其中山区70.13×104km2,平原区51.22×104km2，沙漠区×104km2,灌区面积仅7.92×104km2。

新疆地貌轮廓的主要特点是:

“三山夹两盆”。

北部的阿尔泰山,南部的昆仑山及中部的天山,将全疆分为两大内陆盆地—准噶尔盆地和塔里木盆地。

新疆是典型的温带大陆性气候,光热资源丰富,降水稀少,蒸发强烈。

广大平原几乎无降水径流发生,盆地中部存在大面积荒漠无流区。

新疆平均年降水154.5mm,其中北疆平均年降水为255mm,南疆为106mm,这些降水主要分布在山区,大部分直接蒸发返回大气层,小部分直接形成地表径流,部分渗入地下形成山区地下水[1]。

据新疆水资源综合规划地下水资源调查与评价成果，平原区地下水总补给量亿m3，地下水资源量亿m3[2]。

地下水分布、形成规律及特点

新疆地表水及地下水资源来源于天然降水,山区降水占全疆总降水量的80%以上。

山区为径流形成区,基岩裂隙水补给河水;平原区为径流散失区,地表水出山口后通过各种入渗途径转化形成地下水,转化补给量约占平原区地下水资源量的80%左右,地下水天然补给量仅占18%,地下水年际变化平稳。

而在山前倾斜平原前缘地下水溢出,地下水再次形成地表径流,即平原泉水河。

同一流域对中、下游段来说,上游段的地下水侧向径流补给在其总补给量中占到30～50%。

在水文气象、地貌及地质条件的控制下,新疆地下水的形成、埋藏分布、储存运移、转化关系及水化学特征等,与国内其他外流区有显着不同的特点。

在地下水形成上:

新疆山区降水丰沛,是地表水和地下水的同一源泉,是新疆水资源的形成区,而广大平原区降水稀少,蒸发量大,且耗水多,是水资源的消耗区。

在地下水分布上:

与水汽来源较近且水源丰富的高大山脉相毗邻的山前平原区,地下水资源最为丰富,而处在干燥低山或中高山的山前平原区,地下水却相当贫乏。

总的分布规律是北疆大于南疆，西北部远大于南部。

在地下水埋藏储存上:

新疆地下水资源由形成区至汇水中心—湖泊、洼地或沙漠,要流经几个不同的且又表现出一定排列规律的地貌岩相带,即山区、山前倾斜平原、细土平原（冲洪积平原或冲湖积平原）及沙漠等地貌单元。

在岩相方面是裂隙基岩,大孔隙冲洪积戈壁砾石,冲洪积中细砂,粉细砂土岩相带。

山前倾斜平原处于山前边缘拗陷带,地层由单一大厚度的砂卵石、砂砾石组成。

在扇缘溢出带以下开始出现砂砾石和粘性土的互层多元结构。

在溢出带以上,埋藏分布着一个很大的储水构“地下水库”,由山区基岩裂隙水侧向补给、潜流补给、河道山前暴雨洪流入渗补给以及河道入、渠道入渗等补给地下水,此带水平交替强烈,径流条件好,形成水质优良,水量丰富的单一结构的潜水埋藏区。

在溢出带以下，过度为镀层结构的潜水—承压水系统埋藏区。

磁带地下水主要来自上游的地下径流,并接受渠道、灌溉水的入渗补给。

潜水水平运动迟缓，而以垂向交替为主。

在地下水化学特征上:

由于受其水文气象、地貌岩相带的控制,水质亦呈现出一定的规律。

即在山前倾斜平原,地下水矿化度小于1g/L,水化学类型HCO3·SO4-Ca·Mg型水,在细土平原的上部,地水矿化度开始升高,潜水矿化度已达1～3g/L,水化学类型为SO4·Cl2Na·Mg型水,其下部,潜水已大陆盐化,但深部承压水水质尚好,且水量有限。

在水资源的转换关系上:

新疆地表水、地下水虽同出一源,均来自山区的降水补给。

然而在水资源循环过程中,其表现形式不一样,时而地表水,时而地下水,且在某一地区两水可以有数次转化。

因此,新疆干旱内陆河流域,地表水和地下水均为统一的水资源系统整体。

2.开发利用现状及评价

开发利用现状

新疆有规模的开发利用地下水已有30～40年的历史,在山区没有控制性工程、平原水库调控能力有限的情况下,通过开发利用地下水,解决了春旱缺水矛盾,降低了地下水位,改良治理盐碱地,在新疆水资源开发利用和经济建设中发挥了重要的、不可替代的历史作用。

新疆开发利用地下水历史悠久,最早是以坎儿井的形式出现。

大规模的开发还是在新疆解放以后开始的。

至2000年底,全疆有配套机井28739眼,年抽水量54×108m3,占绿洲区地下水可开采量的34%。

乌鲁木齐市、天山北麓各县（市）及吐鲁番地区、哈密市等地下水开采量占全疆开采量的68%,已接近或大于该地区可开采量。

南疆五地（州）地下水开发程度较低,现状开采量占全疆开采量的24%,占当地地下水天然补给量的43%。

若加上引平原泉水36×108m3和坎儿井取水4×108m3,新疆利用地下水总量已达94×108m3[3]。

地下水约占全疆总供水量的11%,其中工业用水占13%,生活用水占15%,农业灌溉用水占72%,有效地解决了城市生产、生活和农业春旱用水问题。

根据目前最新资料,全疆抽取地下水×108m3/a,加上引平原泉水25.1×108m3/a,坎尔井取水×108m3/a,全疆地下水利用总量已达×108m3/a。

但新疆地下水开发利用在区域上不均衡,地下水开发利用程度较高地区多为地表水资源相对短缺的地区,如乌鲁木齐市、石河子市、昌吉州及东疆地区,其地下水开采量占全疆开采量的%,而且均出现地下水超采现象,有些地区甚至严重超采。

而南疆大部分地区地下水开发程度较低,其现状开采量仅占全疆开采量的%,地下水开发潜力很大。

然而,随着社会的进步,经济的发展,各业需水的增加,地下水开采规模不断扩大,也出现了许多问题,如地下水无序开发,不合理开采,严重超采,生态环境恶化等。

2005年全疆机电井总数达到51439眼，其中配套机电井数49633眼（地方39096眼、兵团10537眼），年开采量达到亿m3（地方亿m3、兵团17亿m3）[4]。

近二十年新疆地下水开发利用增速较快，从上世纪80年代末吐鲁番、哈密等地区开始出现炒菜现象，而且呈越演越烈的趋势开发。

根据调查统计2008年新疆地下水开采量已达亿m3[5]。

地下水超采情况

新疆地下水超采区主要分布在经济较发达或水资源紧缺的哈密盆地、吐鲁番盆地、天山被迫东中段和塔城盆地，2005年地下水超采量亿m3[3]。

（1）吐鲁番超采区

吐鲁番盆地地下水超采区分布在吐鲁番市、鄯善县。

超采区多年平均河川径流总量亿m3，多年平均地下水总补给量亿m3，可开采量亿m3，其中地表供水量亿m3，地下水供水量亿m3，总供水量是河川径流总量的倍，水资源超载十分严重。

2005年地下水超采亿m3，超采系数.超采面积3437km2，属大型严重超采区。

近年来监测地下水位普遍下降，年均下降，最大年均下降，坎儿井已大量干枯。

特别是鄯善县南盆地，地下水补给来源是否有限，地下水下降速度很快，地下水资源科持续利用受到威胁。

（2）哈密超采区

哈密盆地多年平均地表水资源量亿m3，多年平均地下水总补给量亿m3，可开采量亿m3。

2005年地表水供水量亿m3，地下水开采量亿m3，总供水量亿m3，是地表总径流量的倍。

2005年地下水超采系数达到，超采面积1593km2，属大型严重超采区，最大年均降幅。

（3）奇台超采区

奇台县多年平均地表水资源量亿m3，多年平均地下水总补给量亿m3，可开采量2亿m3。

2005年总供水量亿m3，其中地表水供水量亿m3，地下水开采量亿m3，总供水量是河川径流总量的倍，水资源超采严重。

2005年地下水超采亿m3系数达到，超采面积2242km2，属大型严重超采区，最大年均降幅。

已经出现机井报废现象，土地荒漠化成都进一步加剧，绿洲生态环境遭到破坏。

（4）天山北坡中段超采区

近十年，维语天山北坡中段沙漠边缘的兵团垦区和地方行政区内，存在较为普遍的开荒打井问题，开荒面积达×103hm2以上，新打机井1200多眼。

由于兵地土地界线不清，水资源管理关系未理顺，打井各自为政，形成无序局面。

开荒区主要集中字呼图壁河、玛纳斯河、金沟河下游的沙漠边缘区域。

由于大规模开采地下水，又五地表水转化补给，造成地下水位持续下降，井深由最初的100m左右逐渐加深到现在的150-500m。

开荒不仅直接破坏沙漠边缘的天然植被，而且由于地下水资源难以承载，水位不断下降，造成周边天然植被严重退化。

这种不可持续的地下水掠夺式开发行为，其结果必然导致沙漠区域生态环境的进一步恶化。

（5）塔城盆地超采区

超采区主要位于库鲁斯台草原南北两侧四县（塔城、额敏、裕敏、托里）的平原灌区，超采区多年平均地下水可开采量亿m3，2005年实际开采量亿m3，地下水超采亿m3。

超采系数，超采面积4311km2，系大型严重超采区。

地下水开采导致的影响

（1）地下水位持续下降。

从近二十年地下水动态长期观测资料来看,地下水多年动态主要受水文和开采影响,区域地下水位持续下降的地区主要分布在天山

北麓、吐鲁番—哈密盆地。

根据1990～2000年地下水动态观测资料,昌吉州灌区80%的地方水位呈下降趋势,平均下降3m以上;局部地方形成降落漏斗,如奇台县降落漏斗面积1197km2,中心水位下降6～7.5m。

哈密市漏斗区面积1106km2,漏斗中心水位累计下降12.0m,平均下降速率0.3m/a。

（2泉水流量减少。

由于区域水位下降,潜水位普遍降低,引起泉水流量减少,自流井不自流。

石河子市泉水流量由于渠道建设和地下水开采,年均减少414×104m3。

（3）部分地区水质恶化。

由于地下水超采,或成井质量不符合规范要求,部分地区发生水质恶化等不良现象。

（4）土地沙漠化面积逐年扩大,草场退化面积增加,水土流失问题严重,由于地表来水减少,造成地下水位下降,生态耗水减少,从而使土地沙漠化、草场退化、水土流失等生态环境变劣问题发生。

3.地下水开发利用中出现问题的原因

缺乏水资源的统一规划,地下水与地表水,上下游用水,城市用水与农业用水,工业布局与水资源条件等相互关系还不够协调。

强调地表水开发,严重破坏了天然水循环系统。

如上游过度拦截地表水,减少下游地区地下水补给源以致河流干枯、土地沙化。

水资源利用浪费严重、缺乏全局观念。

由于地表水水价过低,导致超标准灌溉,农业用水亩均用水量北疆玛纳斯灌区仅为400～500m3,而南疆平均在1000m3左右,节水潜力很大。

流域上、下游水资源的开发程度极不平衡,严重破坏了上、下游水资源的天然平衡,导致生态环境急剧恶化,如塔里木河下游断流,使得下游地区地下水位持续下降,沙尘暴日数增多,胡杨林大面积枯死,绿色走廊濒临消亡,流域生态遭到极大破坏,严重威胁着当地人民群众的生产和生活。

水资源管理的力度尚待加强。

水资源短缺导致用水竞争增加,上下游用水矛盾激化,迫切需要协调流域水资源管理和行政区水资源管理的关系。

随着市场化的推进,水资源合理配置、统一调度的作用日益明显。

地下水开发利用区域不平衡,开采强度也不同。

在区域上,天山北麓、吐鲁番—哈密盆地等开发利用地下水程度高的地区,区域地下水持续下降,造成部分机井吊泵,单井出水量减少,提水成本增高,而南疆地区地下水开发利用程度低,区域地下水位处于天然状态（塔里木河下游地带除外）。

在水文地质单元上,地下水开采多集中在各河山前倾斜平原潜水溢出带,通常地下水开采量可占到流域地下水开采量的90%以上,结果导致溢出带地下水

位下降过大。

溢出带以下的细土平原由于引灌水量不减,地下水开采力度又小,排水条件较差,地下水位高,土壤次生盐渍化现象严重。

地下水监测、信息数据库、预报系统不完善。

新疆地下水动态监测网的建设远远滞后于水源工程,仅个别流域和地区开展了此项工作。

即使现有的314眼监测井,监测项目也不全,资料系列性差,还不能完全反映地下水动态规律。

新疆区域水文地质条件有其特定的规律性,随着水利化程度的提高,人类工程,经济活动对区域水文地质条件演变的影响越来越大,地下水开发利用当中暴露的问题（有水资源计算方法、可开采量的确定、生态耗水等）,需要应用新的理论,进行水资源的系统分析、研究,建立起一个地表水、地下水、生态环境与经济发展相互作用的应用模型。

这方面与内地相比新疆的水文地质前期工作还是比较薄弱的[6]。

4.新疆地下水开发利用前景

地下水开发利用潜力分析

地下水开发潜力是指在现状条件下,在不发生水位持续下降、水质恶化、生态劣变等问题的情况下,尚能继续合理开采的地下水量。

新疆平原区地下水资源量352×108m3/a,约占地表径流的42%;人工绿洲区地下水可开采量159×108m3/a,2000年地下水开采量54×108m3/a。

经计算,全疆可开发利用的地下水资源,在不影响平原泉水的条件下尚有开发潜力65×108m3/a。

地下水开发利用布局

新疆五十年的地下水开发利用经验表明,不同的开发利用方式,不同的开采模式和布局,关系到水资源的可持续利用。

根据流域地下水的转化特点及水资源开发利用条件分析,新疆地下水开发利用布局如下:

（1）山前倾斜平原中上部,属流域（灌区）的上游,以建设河灌区为主。

（2）山前倾斜平原中下部,流域的中游,属冲洪积扇扇缘溢出带,水文地质分区为富水区,适宜建大规模集中开发水源地。

井水即可就地灌溉,也可经水库调节后向下游灌区供水,实现灌区间调配。

（3）细土平原,属流域中下游地带,土壤盐渍化分布范围广,应以面状分散开发为主。

灌溉以地表水为主,井水为辅,季节性开采。

该带应推行渠系防渗及节水灌溉,建立竖井排灌区。

5.新疆地下水开发与保护措施

地表水与地下水资源统一规划

重视区域水资源承载能力的评价,建立地表水、地下水调蓄与合理调配的运行机制,编制开发利用的统一规划,量水而行。

解决开采地区、开采层次、开采时间三集中的问题,做好水资源的合理配置。

调整用水结构,实行分质供水,优质优用。

加强宏观调控,协调好水土容量、水量供需、生态环境等三大平衡关系,兴利防害。

合理开发与保护并重,以量定采,合理布局,做到采补基本保持平衡。

　提高地下水资源开发利用与管理的科技水平

加强水文地质基础调查研究,开展新一轮地表水资源、地下水资源全面系统的统一评价。

加强地下水资源开发与生态环境演化关系的系统研究,建立地下水开发利用与生态环境保护示范区,通过示范区研究地下水合理开发与生态环境保护的模式,用以指导水资源规划、管理、保护工作的开展

切实加强地下水水质的保护。

受污染的地下水难以治理,必须十分重视有限的地下水资源的保护。

严格控制水源地补给区的污水排放,划定水源地卫生保护区,抓紧治理已污染的地表水

体。

在全疆范围内开展一次地下水污染现状调查,摸清地下水环境现状。

　加强地下水资源管理。

根据《自治区地下水资源管理条例》,制定相应配套措施,实行水资源权属统一管理,强化地下水资源开发利用监督管理体系,硬化行政执法手段,严格规划约束下的取水许可制度。

对于超采区内持续用水的部门,制定节水政策,加强节约用水、计划用水,有计划、有步骤地削减地下水开采量,实现采补平衡。

进一步推进水利产业化进程,加速水价改革,发挥价格对水源节水的调控作用。

加强地下水与地表水的联合调配,逐步实现水资源调度的实时管理。

建立与健全地下水监测网络系统和动态预测预报系统。

地下水动态是地下水系统对外界各影响因素的一种综合反应,是有效调控地下水和监督实现地下水合理开发利用的手段。

因此,必须在全疆建设地下水动态监测网,开展地下水运动要素的监测工作,尤其是在南疆五地（州）地下水动态监测工作可以与项目相结合。

地下水动态监测应实行统一管理与协调,使监测成果发挥其应有的作用。

　水资源开发要因地制宜。

由于新疆地表水资源地区分布不均匀,南北疆差异很大,因此必须因地制宜,区别对待。

北疆伊犁河、额尔齐斯河流域地表水资源丰富,开发利用程度低,应以地表水综合开发利用,防止水土流失,保持生态环境为主。

天山北坡经济带、吐鲁番-哈密盆地水资源开发利用程度高,以水资源合理配置,建立节水型农业及水资源可持续利用和促进生态环境良性循环为目的,重点解决艾比湖的水资源合理开发利用问题。

南疆重点是合理调整灌区灌溉系统,加强地下水的开发利用,实行渠灌、井灌相结合,防治土壤盐渍化,保护和改善生态环境,重点解决塔里木河和博斯腾湖的水资源合理开发利用问题[7]。

6.结论

根据新疆独特的水文地质特征,初步掌握了地下水形成分布规律。

在充分肯定新疆地下水开发利用成就的同时,也要看到目前存在的主要问题。

并研究今后如何持续、高效地利用有限的地下水资源。

随着科学技术的进步,人类对于自然环境与资源变化规律、对干旱地区水资源的形成、分布、转化、消耗有了进一步的认识。

肯定地说地表水、地下水的关系是密切相关的,是一个完整的水资源系统。

为此,要运用水资源系统理论,采用新的思路、新的观点、新的方法进行地下水资源评价,即必须从社会经济、资源开发、生态环境协调发展的观点出发,合理的确定地下水开采量,确定符合客观规律的地下水开发模式,促进地下水的可持续利用。

参考文献：

[1]赵伟，董慧.新疆地下水资源开发利用中存在的问题及决策[J].地下水，2004.

[2]董新光，邓铭江.新疆地下水资源[M].新疆科学出版社，2005：

10.

[3]陈冰,门国发,谌天德,等.新疆维吾尔自治区地下水资源评价[R].乌鲁木齐:

新疆维吾尔自治区国土资源厅,2002.

[4]新疆水文水资源局等.新疆地下水超采区划定报告[R].2008：

12.

[5]新疆水利厅.2008年新疆水资源公报[R].2009：

7.

[6]陈鹏.新疆地下水资源合理开发利用与保护措施[J]地下水，2002：

9.

[7]董新光,郭西万,董慧.新疆地下水最佳开发利用模式探讨.

新疆农业大学学报.2001,24（3）59-63.