塔里木河下游生態(tài)輸水后地下水埋深趨勢(shì)規(guī)律分析

陳 龍

(塔里木河流域巴音郭楞管理局開都-孔雀河管理處，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

1 流域概況

位于塔里木盆地的塔里木河流域下游處于庫(kù)魯克沙漠和塔克拉瑪干沙漠之間，為典型的溫帶大陸性氣候條件，氣候干燥，降水稀少，風(fēng)沙大，年降水量均值僅為18.1-42.3mm，而年蒸發(fā)量均值卻高達(dá)2600-3100mm。獨(dú)特的氣候特征及季節(jié)性降水年內(nèi)分配極不均勻的實(shí)際情況導(dǎo)致塔里木河流域地表徑流稀少，再加上人為因素的作用，河道斷流更為嚴(yán)重。1972年大西海子水庫(kù)建成后河水下泄過(guò)程被徹底阻斷，導(dǎo)致塔河下游河道徹底斷流，臺(tái)特瑪湖和羅布泊等尾閭湖泊相繼干涸，地下水水位和埋深不斷下降，沙漠化進(jìn)程加劇，天然植被衰敗死亡，生物多樣性受到嚴(yán)重威脅。從2000年開始先后對(duì)塔里木河下游進(jìn)行了生態(tài)輸水，輸水從大西海子水庫(kù)流向臺(tái)特瑪湖方向；2011年塔里木河流域水利管理體制改革將和田河、阿克蘇河、開都-孔雀河及葉爾羌河全部劃歸塔河流域管理局統(tǒng)一管理，“四源一干”管理格局的形成推進(jìn)了塔河流域水資源的的統(tǒng)一調(diào)度河優(yōu)化配置，有助于充分發(fā)揮生態(tài)輸水的效益。

2 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

為從整體上分析塔河下游生態(tài)輸水后地下水埋深的動(dòng)態(tài)變化，沿塔河下游主要輸水河道——其文闊爾河共設(shè)置阿克墩、亞合甫馬汗、英蘇、阿布達(dá)勒、喀爾達(dá)依、吐格買萊、阿拉干、依干不及麻、考干等9個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，具體見(jiàn)圖1。各斷面直線距離20-45km不等，且在各個(gè)斷面與河道垂直向分別相距50m、100m、300m、400m、500m、800m和1000m的點(diǎn)設(shè)置地下水監(jiān)測(cè)井，為保證監(jiān)測(cè)的及時(shí)性以及數(shù)據(jù)精確度和連續(xù)性，2010年以后將原定期監(jiān)測(cè)設(shè)備更換為實(shí)時(shí)水位監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行地下水位變動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[1]。

圖1 地下水埋深變動(dòng)趨勢(shì)監(jiān)測(cè)斷面布置示意圖

考慮到部分監(jiān)測(cè)斷面數(shù)據(jù)缺失，同時(shí)為增強(qiáng)所選用數(shù)據(jù)的代表性并簡(jiǎn)化分析過(guò)程，根據(jù)監(jiān)測(cè)斷面與大西海子水庫(kù)(即塔河下游河道生態(tài)輸水的源頭)距離的遠(yuǎn)近，選擇阿克墩、吐格買萊、依干不及麻等3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面分別組成塔河下游河道上、中、下三個(gè)不同區(qū)段，并以2000年生態(tài)輸水后各監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)井資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行塔里木河流域下游生態(tài)輸水后各區(qū)段地下水埋深變動(dòng)趨勢(shì)規(guī)律的分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 沿河道向地下水埋深變化

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在2000年生態(tài)輸水開始前，沿塔河下游河道向的上、中、下3個(gè)不同區(qū)段監(jiān)測(cè)斷面地下水埋深均較低，見(jiàn)圖2，距河道100m處阿克墩、吐格買萊和依干不及麻3個(gè)區(qū)段地下水埋深分別為7.8m、9.1m和7.8m；距河道300m處阿克墩、吐格買萊和依干不及麻3個(gè)區(qū)段地下水埋深分別為7.92m、9.11m和8.01m；距河道500m處阿克墩、吐格買萊和依干不及麻3個(gè)區(qū)段地下水埋深分別為8.0m、9.1m和8.8m。塔河河道下游常年斷流是造成這一現(xiàn)象的主要原因。

(a)距河道100m

(b)距河道300m

(c)距河道500m圖2 沿河道向地下水埋深變化

生態(tài)輸水戰(zhàn)略實(shí)施后，地下水埋深顯著升高，距河道100m處阿克墩監(jiān)測(cè)斷面地下水埋深從2000年的7.8m升至2020年的3.76m、吐格買萊斷面地下水埋深從2000年9.1m升至2020年的4.72m、依干不及麻斷面地下水埋深從2000年7.8m升至2020年的2.84m(圖2(a))；距河道300m處阿克墩監(jiān)測(cè)斷面地下水埋深從2000年的7.92m升至2020年的4.8m、吐格買萊斷面地下水埋深從2000年9.11m升至2020年的5.0m、依干不及麻斷面地下水埋深從2000年8.01m升至2020年的3.2m(圖2(b))；距河道500m處阿克墩監(jiān)測(cè)斷面地下水埋深從2000年的8.0m升至2020年的6.32m、吐格買萊斷面地下水埋深從2000年9.1m升至2020年的5.61m、依干不及麻斷面地下水埋深從2000年8.8m升至2020年的3.94m(圖2(c))。

由以上分析可以看出，在生態(tài)輸水初期，監(jiān)測(cè)斷面和河道之間的距離與地下水埋深抬升幅度關(guān)系不大；而隨著河道生態(tài)輸水的持續(xù)進(jìn)行，監(jiān)測(cè)斷面和河道距離與地下水埋深抬升幅度的關(guān)系日益明顯，其中與河道相距100m的阿克墩斷面地下水埋深降幅最大，而距河道300m和500m的吐格買萊、依干不及麻斷面地下水埋深降幅均比阿克墩斷面小。

3.2 垂向地下水埋深變化

塔河下游河道不同斷面垂向地下水埋深表現(xiàn)出較為一致的變動(dòng)趨勢(shì)特征，即隨著其與河道距離的增大，地下水埋深整體減小，且隨著生態(tài)輸水戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，這一趨勢(shì)特征更加明顯。具體而言，2000年生態(tài)輸水戰(zhàn)略實(shí)施初期，各監(jiān)測(cè)斷面地下水埋深普遍較低，并隨著河道距離的增大，無(wú)明顯變化。如阿克墩斷面不同距離地下水埋深基本維持在8.0m，吐格買萊斷面不同距離地下水埋深基本在9.1m，依干不及麻斷面不同距離地下水埋深則基本在7.79-9.06m之間；隨著生態(tài)輸水戰(zhàn)略的推進(jìn)，2020年阿克墩斷面不同距離地下水埋深抬升至4.18-6.67m，吐格買萊斷面、依干不及麻斷面不同距離地下水埋深則分別抬升至4.39-5.61m和2.71-3.84m。

根據(jù)對(duì)圖3中垂直河道向地下水位抬升情況的對(duì)比分析可以看出：①不同輸水時(shí)期不同斷面垂向地下水位抬升幅度存在較大差異。阿克墩斷面垂向地下水水位抬升幅度在2.79-4.21m之間，吐格買萊斷面、依干不及麻斷面垂向地下水水位抬升幅度分別為3.40-3.99m和2.28-2.43m。②從每次生態(tài)輸水后地下水位埋深的響應(yīng)趨勢(shì)來(lái)看，后一次均高于前一次，這也說(shuō)明隨著輸水次數(shù)的不斷增大，塔河下游河道各監(jiān)測(cè)斷面地下水位埋深持續(xù)增大，然而這種增大是有限度的。例如阿克墩斷面，首次生態(tài)輸水后地下水位埋深抬升幅度高達(dá)43.5%，但當(dāng)其地下水位升至4.0m左右后，隨著生態(tài)輸水進(jìn)程的推進(jìn)，地下水位埋深升高趨勢(shì)明顯減緩。③造成塔河下游河道各監(jiān)測(cè)斷面地下水位埋深抬升幅度差異的另一個(gè)主要原因在于各區(qū)段耗水量方面的不同。2000年開始由大西海子水庫(kù)向其下游河道首次生態(tài)輸水0.9883×108m3，大西孩子-阿克墩河段、阿克墩-吐格買萊河段、吐格買萊-依干不及麻河段耗水量分別為186.90×104m3/km、106.73×104m3/km和24.62×104m3/km。此后每次生態(tài)輸水過(guò)程中，塔河下游河道區(qū)段耗水量仍表現(xiàn)出越向下游延伸區(qū)段耗水量越小的態(tài)勢(shì)，為此，第2次和第3次生態(tài)輸水中分別輸送的2.2×108m3和1.85×108m3水量的運(yùn)行距離僅達(dá)到145km和170km；直至第4次輸水所輸送的1.98×108m3水量才完全實(shí)現(xiàn)塔河下游321km河道全程過(guò)水。

(a)阿克墩斷面

(b)吐格買萊斷面

(c)依干不及麻斷面圖3 垂直河道向地下水位抬升情況

3.3 輸水量與地下水埋深

根據(jù)所得出的塔河下游河道生態(tài)輸水量和地下水埋深的關(guān)系可以看出，隨著生態(tài)輸水量的增大，地下水埋深升高趨勢(shì)較為緩和，甚至不增長(zhǎng)、滯后增長(zhǎng)，例如2011年所進(jìn)行的第12次生態(tài)輸水，雖然輸水量較大，但其所引起的地下水埋深峰值卻于2012年才出現(xiàn)。以上分析充分說(shuō)明，塔河下游河道地下水埋深的抬升幅度除與生態(tài)輸水量有關(guān)外，同時(shí)還受到輸水時(shí)段、與水源距離、輸水頻次等因素的影響[2]。而較大的輸水量可以起到地下水位回落速度延緩的目的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年塔河下游河道累計(jì)生態(tài)輸水量達(dá)到22.71×108m3，阿克墩、吐格買萊、依干不及麻斷面地下水埋深均出現(xiàn)拐點(diǎn)，一改此前依干不及麻斷面地下水埋深持續(xù)走低的格局，使該監(jiān)測(cè)斷面地下水埋深抬升幅度明顯高出其余兩個(gè)斷面。

4 結(jié) 論

綜上所述，塔河下游河道自2000年生態(tài)輸水以來(lái)，其地下水埋深在沿河道走向和垂直于河道走向上均出現(xiàn)明顯的升高趨勢(shì)，這主要與輸水次數(shù)和輸水水量有關(guān)。到2020年底已經(jīng)從大西海子水庫(kù)向塔河下游河道累計(jì)輸水21次，總生態(tài)輸水量已逾84.3×108m3，在長(zhǎng)時(shí)間大輸水量的作用下，地下水埋深持續(xù)抬升，以使更多的徑流能順利到達(dá)塔河河道下游進(jìn)而形成積水區(qū)和水源地。而從垂直于河道向來(lái)看，隨著生態(tài)輸水的推進(jìn)及垂向距離的增大，地下水埋深抬升趨勢(shì)不斷平穩(wěn)降低，這說(shuō)明生態(tài)輸水后河水側(cè)向下滲對(duì)地下水位有一定程度影響，且距離河道越近受水影響和補(bǔ)給程度越大，同時(shí)還存在水源有效輻射距離和輻射面積增大的趨勢(shì)。整體而言，塔河下游生態(tài)輸水戰(zhàn)略的實(shí)施對(duì)于河道地下水位抬升作用巨大，但是由于塔河下游所處地區(qū)蒸發(fā)異常強(qiáng)烈且氣候極端，當(dāng)?shù)叵滤怀鰳O限蒸發(fā)水位后，生態(tài)輸水對(duì)地下水的補(bǔ)給作用便會(huì)削弱和弱化。為此，應(yīng)當(dāng)在深入分析地下水埋深在生態(tài)輸水影響下變動(dòng)趨勢(shì)規(guī)律的基礎(chǔ)上持續(xù)推進(jìn)塔河下游河道生態(tài)輸水戰(zhàn)略。