葉爾羌河流域地下水生態水位確定分析

古力皮亞·沙塔爾

(新疆喀什水文勘測局，新疆 喀什 844000)

葉爾羌河流域地下水生態水位確定分析

古力皮亞·沙塔爾

(新疆喀什水文勘測局，新疆 喀什 844000)

文章對新疆葉爾羌河某流域不同生態保證率下的地下水生態水位進行了確定，并針對不同保證率進行了區域地下水開采調控措施的研究。研究結果表明：研究區域各生態保證率(40%、60%、80%、90%)下適宜生態地下水埋深在3.12-6.95m之間；在豐水期應盡量控制地下水開采量，枯水期在減少地下水開采量的同時，需進行地下水生態回灌以保證區域地下水位處于適宜的生態水位。研究成果對于區域地下水生態保護提供方法參考。

地下水生態水位；不同生態保證率；適宜生態地下水埋深；新疆葉爾羌流域

0 前 言

當前，流域生態保護是研究的熱點，對于流域地表水生態保護的研究較多，但是對于區域地下水生態保護的研究相對較少，而對于干旱干干旱區域，區域地下水生態保護尤為重要，近些年，對于區域地下水生態保護的逐步得到國內許多學者的關注，并取得一定的研究成果[1-7]，但是在新疆葉爾羌流域地下生態水位研究還較少，新疆葉爾羌河流域位于新疆西南部，地處干旱半干旱區域，地下水資源為其區域水資源重要的組成，近些年來，隨著區域水資源供需日益緊張，地下水開采量也呈現逐年上升的趨勢[8-9]。隨著區域生態治理措施的開展，對于新疆葉爾羌流域的地下水生態保護的研究也迫在眉睫，為此文章以新疆葉爾羌某流域為研究區域，對區域地下水的生態水位進行計算，從而確定區域適宜的地下水生態水位區間，并結合該適宜地下水生態水位區域，提出區域豐水期和枯水期相應的地下水生態保護措施。

1 地下水生態水位確定方法

文章引入孫才志[10]提出的地下水生態水位的確定方法對區域地下水生態水位進行確定，其計算方程為：

Ge=max{G1,Zr}

(1)

式中：Ge為計算區域河道外生態水位，m；G1為地下水補給最低水位，m；Zr為區域河底最低點的高程，m。在方程(1)中Ge

在具體計算時，需要確定區域不同保證率下的地下水生態需水量，方法首先將區域逐月地下生態水量作為模型計算樣本，各月地下水生態水量樣本系列方程為：

X=(x1,x2,…,xn)

(2)

式中：X為地下水生態蓄水量樣本數據系列；xi為各月份地下水生態需水量，m3；n=12表示為月份。求解變量解析域方程為：

U=(u1,u2,…,un)

(3)

式中：U為解析域集合；ui為各個月份的地下水生態水量解析解。該方法采用正態擴散分布函數對方程進行求解，分布函數的計算方程為：

(4)

式中：h為擴散系數。方法對分布函數的集合域進行構建，構建方程為：

(5)

式中：C分布函數的集合域。不同子集對應的隸屬度函數為：

(6)

對隸屬度函數進行標準化后，其計算方程為：

(7)

令：

(8)

聯合上述兩式，則不同保證率下的地下水生態需水量計算方程為：

(9)

對各月份生態需水進行累計求解可以得到區域不同保證率下的地下水生態需水量。

(10)

2 實例應用

2.1 區域地下水概況

文章以新疆葉爾羌某流域為研究區域，該區域位于新疆干旱半干旱區域，區域內有2個地下水位觀測數據，區域多年地下水資源量為8.5億m3，多年地下水埋深為5.3m，區域內主要的地下水臨界深度見表1。

表1 區域地下水臨界深度值

2.2 不同保證率下的地下水適宜生態需水量計算

結合地下水生態水位確定方法，對區域內不同生態保證率下的地下水適宜生態需水量和不同季節的適宜生態需水量進行了分析計算，計算結果見表2和表3。

從表2中可以看出，兩個地下水監測區域的適宜生態需水量在0.11-1.63億m3之間，區域地下水適宜生態水位月變化過程較為顯著，在豐水期(5-9月份)，各區域地下水適宜生態需水量較高，而在枯水期(10-11月份、1-4月份)其地下水適宜生態需水量較低，這主要和不同時期的降水量和地下水開采量有關，在豐水期降水量較為集中，但地下水開采量相對枯水期較大，因此在豐水期區域地下水適宜生態需水量較大。而在枯水期，降水量偏少，使得區域地下水適宜生態需水量較低。從表3中也可以看出，在各季節中，夏季和秋季適宜生態需水量最大，冬季區域地下水適宜生態需水量最低。區域地下水適宜生態需水量呈現較為明顯的季節性變化。

表2 不同區域各生態保證率下逐月地下水生態需水計算結果

表3 區域各生態保證率下各個季節地下水生態需水計算結果

2.3 不同保證率下的地下水生態水位確定

在區域不用生態保證率下的適宜生態需水量確定的基礎上，對新疆葉爾羌河流域不同生態保證率下的地下水生態水位進行了計算，計算結果見表4和表5。

表4 不同區域各生態保證率下逐月地下水生態水位計算結果

表5 區域各生態保證率下各個季節地下水生態水位計算結果

從表4中可以看出，研究區域地下適宜生態水位和區域適宜生態需水量變化一致，在豐水期適宜生態水位較高，而在枯水期適宜生態水位較低，總體而言，區域地下水適宜生態水位在3.12-6.95m之間。從表5中可以看出，在不同生態保證率，區域適宜地下水生態水位也同樣呈現較為明顯的季節變化性。在春季和夏季，區域的地下水適宜生態水位較高，而進入冬季后，區域地下水適宜生態水位達到最低。

2.4 不同生態保證率下的調控措施分析

在區域不同生態保證率下的適宜地下水生態需水量和生態水位確定基礎上，文章對不同時期不同生態保證率下的區域地下水開采調控措施進行了分析，主要的調控措施為：

1)在豐水期，由于降水量較為集中，區域地下適宜生態需水量和適應生態水位都較高，可以適當調整區域地下水開采量，加強豐水期區域地下水的生態保護。

2)在春節和秋季，由于區域降水量偏少，可選擇60%-70%的保證率下的適宜生態水位作為區域地下水開采的控制紅線，加強對區域地下水開采量的有效控制。

3)在冬季，應適當選擇50%保證率下的適宜生態水位作為區域地下水開采的控制紅線，并結合地下水生態回灌的措施對區域地下水生態進行有效保護。

3 結 語

文章結合地下水適宜生態水位的確定方法對新疆葉爾羌流域的適宜生態需水量和適宜生態水位進行了確定和分析，研究取得以下結論：

1)區域地下水適宜生態需水量和適宜生態水位存在明顯的季節變化性，總體而言，新疆葉爾羌流域適宜生態地下水埋深在3.12-6.95m之間；

2)在豐水期應盡量以60%-70%保證率下的適宜生態水位作為區域地下水開采的控制紅線，而在枯水期應盡量以50%保證率下的適宜生態水位作為區域地下水開采的控制紅線。

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DeterminationandAnalysisforGroundwaterEcologicalWaterLevelofYarkantRiverWatershed

Gulipiya Shataer

(Xinjiang Kashi Hydrological Investigation Bureau, Kashi 844000, China)

This paper determined the ecological groundwater levels in various ecological guarantee rates of Yarkant river basin in Xinjiang and studied the control measures of regional groundwater exploration in different guarantee rates. The results show that the ecological groundwater depth buried is suitable for 3.12 meters to 6.95 meters in various ecological guarantee rates of 40%, 60%, 80% and 90% in the study area; the groundwater exploration quantity should be controlled during rainy season, groundwater ecological recharge needs to be conducted so as to guarantee regional groundwater can be in a appropriate ecological water level while the groundwater exploitation quantity is reduced during drought period. The research results will provide an approach and references for the ecological protection on regional groundwater.

ecological water level of groundwater; various ecological guarantee rate; suitable depth of ecological groundwater; Xinjiang Yergqiang river basin

P641.8

B

1007-7596(2017)09-0021-04

2017-09-12

古力皮亞·沙塔爾(1974-)，女，新疆阿圖什人，工程師，研究方向為水文水資源分析與計算。