甘州區井灌區地下水資源分析研究

黃 鈺 焦國軍 孔 霞

（甘肅省張掖水文水資源勘測局，甘肅 張掖 734000）

甘州區位于甘肅省河西走廊中部, 黑河流域中游,總面積4240km2，人口49.8 萬人，灌溉面積108.85 萬畝。 該區域地下水補給來源主要是黑河， 黑河是我國西北地區第二大內陸河，發源于青海省祁連山區。 由東岔八寶河和西岔野牛溝于青海省祁連縣境內的黃藏寺匯合后流經祁連山區到達出山口鶯落峽，此段區域為黑河上游，是徑流產流區；從鶯落峽至北山正義峽為黑河中游，是徑流利用區，此間地表水與地下水交換頻繁；從正義峽到內蒙古的居延海為下游，為徑流消失區。

從國家對黑河流域進行綜合治理， 到黑河調水方案的實施， 分配給張掖市及甘州區的黑河地表水資源大幅度削減。 甘州區可用水資源8.97 億m3，其中地表水6.74億m3，地下水2.23 億m3，人均占有水資源1250m3，畝均占有水資源511m3， 分別為全國平均水平的57%和29%，到2015年人均水量將為1000m3，屬嚴重缺水地區。

1 地下水資源的水文地質特性

1.1 地下水儲存條件

甘州盆地平原區地下水主要儲存在盆地第四松散的底層內，中間夾有粘性土的洪積、沖積和湖積相砂礫層和礫層，其厚度、巖相和結構嚴格受基低構造形態控制，并影響含水層系的富水性。南湓地的中央泑陷帶為巨厚的以卵礫石為主的單一結構含水層系， 一般厚200～300m， 最厚500～800m。 其北半部逐漸變為以砂礫石、含砂礫及石亞粘土為主的含水層系，一般厚50～100m，最厚200m[1]。

1.2 補給來源

甘州區地下水資源的補給來源主要有： 平原區降雨入滲，側向流入量，田間入滲，河、渠滲漏。72%的地下水來自于地表水體補給，26.4%的地下水來自于側向流入量補給，降水入滲只占1.5%。

2 地下水資源的動態分析

2.1 區域總體趨勢

甘肅張掖水文局在甘州區、高臺、山丹等縣區布設了60 眼地下水動態監測點，其中甘州區30 眼（井灌區和河井混灌區19 眼）， 初步形成了以甘州區為中心幅射周邊地區的地下水動態監測網絡系統。 從1980年初開始觀測得到的大量地下水資料顯示： 在區域分布上山前沖洪積扇區地下水降幅最大，范圍在4.74－9.54m；傾斜平原與細土平原區的過渡地帶次之，范圍在0.15－5.75m；細土平原地下水降幅相對較小，在0.14－2.30m 之間[2]。

圖1 甘州區山丹橋等地地下水年際變化

圖2 甘州區石崗墩等地地下水年際變化

圖3 甘州區山丹橋等地地下水年內變化

圖4 甘州區大滿等地地下水年內變化

2.2 井灌區趨勢

隨著工農業生產和國民經濟的快速發展， 對水資源的需求量不斷增加，甘州區地表水配水量減少，為了保證農田灌溉，甘州區在綠洲邊緣的堿灘、甘浚、明永等部分村社河灌改為井灌，有大滿失、盈科、西干、烏江4 個井河混灌區。 甘州區地下水年際變化如圖1、2 所示，1990～1999年， 地下水大部分區域呈平穩或緩慢下降，2000～2008年，區域地下水呈顯著下降趨勢。 東部總體下降2.8 m，0.4m／a；東北部下降0.33m，0.03m／a；南部區總體下降3.64m，0.52m／a。 井灌區整體呈逐年下降趨勢， 下降幅度0.15～0.30m/a。 其中石崗墩灘、盈科灌區、上秦鎮、西干灌區、 沙井鎮的局部地區地下水下降幅度達0.5～0.6m/a，導致大片生態林衰敗死亡，草木退化，綠洲退化，荒漠化不斷加劇。 特別是張掖農場，2010～2011年下降0.77m，1990～2010年 下 降11.4m。 2008年 全 區 機 井 數 量 已 達2800 余眼，地下水開采量由90年代0.8 億m3劇增到現在的2.6 億m3，增加了3 倍。

井灌區、 河井混灌區多年的平均年內變化呈現開采期為相應低水位期和非開采期為相應高水位期，年變幅1.12～2.9m，年內變化低谷出現在7～9月。 灌溉用水，如大滿、石崗墩，見圖4，甘州區地下水年內變化，高水位期出現在1～2月，主要是上游洪水河、大堵馬河等5 個水庫及祁連山冰雪融水入滲回歸所致。 另外如堿灘、明永灌區山丹橋、太平堡等，見圖3，年內變化趨勢幾乎相近。 靠近黑河邊的烏江灌區中的山丹橋、太平堡等，見圖3，主要受黑河調水側向入滲補給最低2～3月，最高8～11月。

3 地下水資源的開發利用現狀及問題

3.1 地下水資源嚴重短缺

由于地表水資源嚴重短缺， 甘州區一半以上的農業用水，95%以上工業用水及城鄉居民生活用水主要靠開采地下水解決。

3.2 土地利用驅動區域地下水減少趨勢

干旱內陸河地區水資源強烈地響應著土地利用與覆被變換， 在水資源形成區產流系數因覆被條件的變化而劇烈波動。如甘州區從1980年開始，當耕地面積從7.7 萬hm2增加到2000年的7.95 萬hm2時，平均地下水位從8m下降到12m[3]。

3.3 水資源利用效率不高

一是黑河干流有骨干調蓄工程，中游段有62 處引水口，多為無壩引水，干支斗三級渠道襯砌率為35%，田間配套率25%，現狀農業灌溉定額為670m/畝，工業用水量重復利用率為45%。 二是水資源收費需要調整，純井灌面積每畝每年征收4 元的基本水費，農業灌區用水0.01 元／m3，工業、經營（含建筑）和城鎮生活用水0.15 元／m3[4]。

3.4 地下水資源污染嚴重

黑河流域傳統上以農業為主，近30年來，隨著工業和城市的發展，水污染日趨嚴重，大量污水未經處理直接排入河道。 農業大量施用化肥農藥，造成面源污染。 這些污染源由地上轉為地下，使本屬于資源性缺水的黑河，又產生了污染性缺水，加劇了地下水的供需矛盾。

3.5 局部生態系統惡化

黑河分水對遏制下游生態起到了重要作用， 但在恢復下游生態的同時，應保持中游的生態環境不致惡化。 中游局部出現生態危機主要是因為地下水下降， 其次是因為農業用水擠占生態水。 據2005年濕地資源調查：甘州區 濕 地 面 積5139.4hm2， 比2000年 的7960.9 減 少2821.5hm2，年均減少564.3hm2。

4 對策

4.1 實施外流域調水， 可從根本上解決區域土地資源豐富與水資源嚴重不足的矛盾。

4.2 實行地下水資源統一管理， 統一調度， 科學規劃，建立聯動傳壓機制。

4.3 控制耕地面積的進一步擴大， 推行節水耕作技術，由多耕趨向少耕、免耕，由單一作物連作趨于糧草輪作或適度休閑，重視水土保持和納雨保墑，這是減少地下水開采的有效途經。

4.4 加強地下水環境監測工作。 有效配置地下水動態監測網絡體系，布設合理的地下水位、水量、水質觀測井；建立地下水動態自動監測系統和信息共享平臺，加大地下水水環境惡化區域的聯合執法力度。

4.5 為解決生態補水不足的問題，增加濕地面積，應采取以下項目措施：一是壓縮中游作物種植面積，尤其是水稻等高耗水作物的種植面積； 二是增加上游水庫、田面、 渠網和河道的下滲量； 三是加大中游生態用水的比例，保持生態環境的穩定；四是改良中游生態退化區域的植被，以適應地下水下降而產生的負面影響。

5 結語

5.1 甘州區地下水變化過程： 區域地下水資源整體呈下降趨勢，1990～1999年為平穩緩慢下降，受河川降水、徑流的影響為正常；2000年調水以后，甘州區地下水井灌區、河井混灌區地表水補給量減少，大量開采地下水，使地下水量遞減。

5.2 增大地下水動態監測密度，對井灌區、河井混灌區合理布局，填補空白區域，特別是甘浚、西干等灌區。 設立井灌區的預警機制，對地下水區域專題展開系統研究。

［1］付東林，尹念文，俞生波，等.張掖市地下水位大幅度上升原因分析及其思考［J］.勘察科學技術，2007（3）:42-4.

［2］黃鈺， 楊芳. 甘州區社會經濟發展與濕地保護的關系［J］.甘肅科技，2011（18）:26-28.

［3］劉進琪，牛最榮.內陸河干旱區土地利用及覆被變化對水資源影響研究［M］.蘭州:甘肅人民出版社，2010:161-163.

［4］張掖市地下水資源開采管理暫行辦法，2009.