青銅峽灌區潛水動態變化與水生態保護淺析

陳玉春

（寧夏回族自治區水文水資源勘測局，750001，銀川）

青銅峽灌區潛水動態變化與水生態保護淺析

陳玉春

（寧夏回族自治區水文水資源勘測局，750001，銀川）

在系統整理2002—2014年青銅峽灌區潛水動態、引排水量、開采量、灌區節水改造及灌溉水利用系數等數據的基礎上，分析灌區潛水動態變化影響因素以及潛水水位下降對湖泊濕地的影響，進而提出從生態維護角度系統研究灌區節水改造適宜規模，用來指導灌區節水、生態維系、地下水利用與保護的建議。

青銅峽灌區；潛水動態；水生態；影響因素

一、灌區概況

青銅峽灌區是引黃自流灌區，位于銀川平原，多年平均年降水量189 mm，海拔1 090～1 200m，南高北低，黃河貫穿整個灌區。青銅峽灌區面積5 651 km2，共有地下水監測井173眼，主要監測潛水動態，監測控制面積5 504 km2，監測井密度31眼/103 km2。以黃河為界，青銅峽灌區分為河西灌區與河東灌區，河西灌區4 702 km2，河東灌區802 km2。河西灌區以寧夏銀川永寧縣為界分為銀北灌區與銀南灌區，銀北灌區3 542 km2，銀南灌區1 160 km2。青銅峽灌區2002—2014年平均年引水量46.284億m3，排水量25.272億m3，平均年降水量183.3mm。

2003年黃河來水量偏枯，青銅峽灌區引水量比往年減少30%，潛水水位明顯下降。此后受引水量減少和灌區節水改造水平逐年提高等影響，潛水水位持續下降。水位下降造成湖泊濕地面積萎縮，湖泊補水量持續增加，對灌區生態維系產生不利影響。因此，在系統整理青銅峽灌區潛水水位下降數據的基礎上分析影響因素，并提出相應對策十分必要。

二、潛水動態變化趨勢

1.年內地下水水位變化

青銅峽灌區地下水水位變化主要受灌溉及排水的控制。冬灌過后，地下水水位持續下降，一般到來年的2月份呈現第一個谷值。3月初，氣溫回升，凍土層逐漸開始融凍，逐步釋放融凍水，地下水水位小幅度回升。4月末凍土層基本融通，夏灌開始，大量地表水體入滲補給地下水，地下水水位迅速升高呈現第一個峰值。6—8月的整個灌溉期，地下水水位處于較高水平。9月中旬，夏灌結束，地下水水位較快回落呈現第二個谷值。10月下旬，為土壤保墑洗鹽開始冬灌，地下水水位升高而呈現第二個峰值。冬灌后，地下水水位持續下降，又進入枯水期。豐枯交替，地下水水位年復一年呈規律性變化。

2.歷年地下水水位變化趨勢

分灌溉期、枯期、年平均3種情況說明地下水水位變化。灌溉期埋深為各監測井8月平均埋深的加權平均值，枯期埋深為各監測井2月平均埋深的加權平均值，年均埋深為各監測井年均埋深的加權平均值。

2002—2014年青銅峽灌區灌溉期地下水水位呈逐年波動下降的趨勢（見圖1），累積降幅0.74m。灌溉期水位的波動與引水量變化趨勢同步：引水量減少，水位下降；引水量增加，水位上升。2002—2014年青銅峽灌區枯期地下水水位呈逐年波動下降的趨勢，累積降幅0.54m，枯期水位波動既受灌溉影響也受排水影響，排水對其影響是主要因素。2002—2014年青銅峽灌區年均水位均呈逐年下降的趨勢，累積降幅0.70m，期間2004年、2009年小幅度回升，其他年份呈現持續下降走勢。

圖1　青銅峽灌區豐枯期地下水埋深變化圖

圖2　青銅峽灌區灌溉利用系數變化圖

按照2002—2014年水位下降的速率是否超過0.05m/a為標準劃分3個階段，即初期快速下降階段、中期緩慢下降階段、末期加速下降階段（見表1）。初期快速下降階段（2002—2005年）枯期水位下降速率0.065m/a，灌溉期水位下降速率0.085m/a，年均水位下降速率0.073m/a；中期緩慢下降階段（2006—2010年）枯期水位下降速率0.010m/a，灌溉期水位下降速率0.039 m/a，年均水位下降速率0.032m/a；末期加速下降階段（2011—2014年）枯期水位下降速率0.073m/a，灌溉期水位下降速率0.073m/a，年均水位下降速率0.081m/a。

表1　青銅峽灌區地下水埋深降幅統計表

三、潛水動態變化的影響因素分析

1.引排水量變化

灌區引水量變化對灌溉期地下水水位影響顯著。2003年受黃河來水偏枯制約，灌區引水量比2002年減少14.7億m3，同比減少27%，灌溉期水位同比下降0.30m，年均水位下降0.23m。2004年引水量比2003年增加7.62億m3，灌溉期水位回升0.20m，年均水位回升了0.09m。2005年以后引水量波動下降，灌溉期水位也同步波動下降，2010年后在45.3億～42.1億m3之間波動。

相同情況下，排水量越大，地下水水位下降幅度也越大。用排引比來表示灌區排水能力，2002—2009年灌區排引比一般在0.47～0.53之間波動，平均為0.514，年均地下水水位下降速率0.046m/a。2010年后灌區節水改造力度加大，排水溝整治效果明顯，排引比一般在0.58～0.63之間波動，平均為0.595，年均地下水水位進入加速下降階段，下降速率0.081m/a。

2.灌區節水改造

據《寧夏自治區農田灌溉水有效利用系數測算分析報告》（2006—2014年），青銅峽灌區2006年灌溉水利用系數0.385，2010年灌溉水利用系數0.400，2014年灌溉水利用系數0.445，比2006年提高了0.06。從圖2看出，2006—2010年每年增加3.75‰，2010—2014年每年增加11.25‰，2010年以后灌溉水利用系數增速加快，增速是之前的3倍。

經分析，灌區2010年以后灌溉水有效利用系數增速提高的原因主要是青銅峽灌區續建配套與節水改造工程投入加大，新增高效節水灌溉工程面積較多。如2011—2014年節水改造工程累計投資13.4億元，青銅峽灌區高效節水灌溉面積累計73.3萬畝（1畝=1/15 hm2，下同），新增節水灌溉面積61.6萬畝，占累計節灌面積的84%。高效節水灌溉面積按類型劃分，管灌面積10.3萬畝，噴灌面積8.1萬畝，微灌面積56.8萬畝。

2011—2014年灌區引水量平均為43.26億m3，變幅在2.8%至4.7%之間，基本穩定；地下水開采量基本穩定，排水量明顯增加；引排量差17.37億m3，比2002—2010年平均引排差減少了5.26億m3。灌區節水改造一方面減少了渠系入滲補給量和田間入滲補給量；另一方面增加了排水系統能力，排引比明顯提高，相同條件下排水量明顯增加，打破了以前形成的地下水補排平衡，引起灌區地下水水位下降，直至形成新的地下水補排平衡。許多整治的排水溝附近的監測井最低水位出現在10月份，也佐證了排水溝整治對地下水的影響。因此，灌區節水改造是這一階段地下水水位下降的主要影響因素。

3.人工開采

從寧夏水資源公報統計的灌區地下水開采量數據來看，2003年因抗旱打井導致開采量大幅度增加外（開采量4.8億m3），其余年份開采量在3.6億～4.0億m3間波動緩增。開采與灌區水位下降關系不顯著，不是水位下降的主要因素。

四、結論

2000年以來，隨著引水量減少與節水改造力度加大，青銅峽灌區以前大引大排形成的潛水平衡被打破，潛水水位逐年下降，在尋求達成新的動態平衡，此過程可劃分為3個階段。初期水位快速下降階段（2000—2005年），初期水位下降主要原因是灌區引水量顯著減少，水位迅速下降與波動主要體現了引水量變化，并初步達到了新的平衡。中期緩慢下降階段（2006—2010年），下降的主要原因是引水量略減，節水水平小幅度增長，故此階段灌區潛水適應了引水量顯著減少后，又在引水量小幅度減少和節水改造雙重影響下逐步形成新的平衡。在末期加速下降階段（2011—2014年），一方面引水量減少，灌溉水利用系數提高，灌區地下水補給量顯著減少；另一方面，排水溝治理力度加大，排水量顯著增加，兩者導致灌區潛水水位迅速下降，形成新的平衡。

2000年以來，青銅峽灌區潛水水位持續下降0.70m，對灌區湖泊濕地生態產生了較大影響。隨著潛水水位下降，潛水補給湖泊水量大幅度減少，在枯期潛水水位降速大于湖泊水位降速，湖水滲漏補給地下水，湖泊在蒸發與滲漏雙重作用下水位明顯下降。

潛水水位是維系湖泊濕地的關鍵下墊面條件，潛水水位持續下降勢必造成湖泊濕地的大幅度萎縮。1950年，銀川平原湖泊濕地面積約540 km2，1958年下降為240 km2，1988年降至160 km2。2002年自治區政府決定對銀川平原濕地生態進行搶救性恢復建設，恢復了70 km2湖泊水面。在此背景下，2004年湖泊濕地面積208.3 km2，2012年湖泊濕地面積266.6 km2，面積增加了58.3 km2。但是為了維持主要湖泊面積，每年需向湖泊補水，2015年補水量約1.1億m3，湖泊濕地從以前天然狀態轉變為人工補水維系狀態。

隨著節水改造水平提高，潛水水位進一步下降，湖泊濕地維系面臨形勢更加嚴峻，所需補水量進一步增加。而寧夏受黃河引水量限制，湖泊補水水量再增加的難度很大，不可避免地要依據重要性有選擇性地對湖泊濕地補水。

青銅峽灌區地下水補排要素發生了重大變化，只能通過水位下降、減少潛水蒸發和排入排水溝水量等方式，以期達到新的補排平衡。引黃灌區地下水資源承載力和可開采量顯著下降的同時，灌區還面臨嚴峻的地下水污染問題，潛水中氨氮普遍檢出，超標率達65%以上，地下水脆弱性增加。因此，要研究灌區節水改造條件下的灌區地下水生態保護與治理，從生態維護角度系統探析灌區節水改造適宜規模，以指導灌區節水、生態維系、地下水利用與保護。■

［1］寧夏回族自治區水利廳.寧夏回族自治區水資源公報［R］.2000—2014.

［2］張學英，等.衛寧灌區地下水動態規律及影響分析［J］.水資源與水工程學報，2007（6）.

［3］劉燕.涇惠渠灌區地下水位動態變化特征及成因分析［J］.人民長江，2010（8）.

［4］徐存東，劉輝，等.干旱區揚水灌溉對區域地下水動態特征的影響分析［J］.水利水電技術，2015（9）.

［5］魏建成.銀川平原地下水位動態影響因素及變化類型分析［J］.寧夏工程技術，2013（3）.

責任編輯安天杭

Dynam ic change of shallow aquifer in Qingtongxia Irrigation District and water ecology protection

Chen Yuchun

Impact of dynamic change of shallow aquifer aswell as influential factors and dropping of groundwater level on lake and wetlands are examined based on data from 2002 to 2014 dynamic change of shallow aquifer，amount of water diversion，groundwatermining，water-saving rehabilitation and irrigated water use coefficient.Scale for watersaving rehabilitation of irrigation district is proposed from ecological point of view，which should be used as guidelines forwater conservation，sustaining ecosystem，groundwater utilization and protection.

Qingtongxia Irrigation District；dynamic of shallow aquifer；water ecology；influential factor

P641.132+TV

B

1000-1123（2016）13-0043-03

2016-05-08

陳玉春，高級工程師，主要研究方向為地下水資源、水文水資源。