吐鲁番市地下水超采现状评价与治理措施探究

周 蕾

(吐鲁番市水利水电勘测设计研究院，新疆 吐鲁番 838000)

1 区域概况

吐鲁番市位于新疆维吾尔自治区中部偏东地区，为天山南麓的一个山间盆地，全市土地总面积约7万km2，占全疆总面积的4.2%，辖高昌区、鄯善县、托克逊县。吐鲁番市整体地势四周高、中间低，火焰山横贯盆地中央，把盆地分为南、北两部分，山北为倾斜冲积扇，山南为冲积平原。

吐鲁番市地处欧亚大陆腹地，由于地形特殊，形成了极端干旱的温带内陆荒漠气候，其主要特点是热量丰富、极端干燥、高温多风、降雨稀少、蒸发强烈、无霜期长。火焰山南部和北部热量资源有显著差异，山南气温高，日照和无霜期长，春季大风频繁，风沙危害严重；山北气温较低，无霜期较短，风沙危害小。

吐鲁番市干旱少雨，水资源匮乏，生态环境极为脆弱，地表水时空分布不均，季节性缺水严重；地下水为区域重要供水水源，多年平均供水量占总供水量的60%以上。多年来地下水超采十分严重，地下水位持续下降，导致了含水层趋于枯竭、泉水流量衰竭、坎儿井流量衰减干涸、土地沙化等一系列地质与生态环境问题，危及供水安全和生态安全。

2 地下水超采现状与评价

2.1 地下水资源量

吐鲁番市为相对封闭的内陆盆地，仅有极少量温湿气流通过盆地西、北部山区形成降水，其为水资源的主要形成区；平原区降水极少，对地表水、地下水的补给意义不大，是水资源的散发区。吐鲁番市水资源总量为12.6亿m3，其中地表水资源量为10.6亿m3，地下水资源量为2.0亿m3；吐鲁番市水资源可利用量为11.69亿m3，其中地表水资源可利用量为6.32亿m3，地下水资源可利用量为5.37亿m3，见表1[1]。

表1 吐鲁番市水资源量和水资源可利用量一览表 单位：亿m3/a

2.2 地下水资源开发利用现状

截至2019年底，吐鲁番全市已建成水库13座，设计总库容9922.66万m3；有在建水库5座，设计总库容11759万m3。全市建成渠首18座，控灌面积117.88万亩，建成干、支、斗、农四级渠道6174.9 km，防渗4970.0 km，防渗率80.84%。全市共有机电井6796眼，坎儿井214条[1]。

根据《新疆维吾尔自治区地下水超采区治理方案》和《新疆水资源公报》，吐鲁番市地下水资源可利用量为5.37亿m3，2019年全市各区县地下水用水总量为7.87亿m3，地下水超采量为2.50亿m3。2019年吐鲁番市地下水用水结构为农业用水7.38亿m3、工业用水0.21亿m3、生活用水0.18亿m3、生态环境用水0.1亿m3，分别占吐鲁番市地下水开采总量的93.8%、2.7%、2.3%、1.3%[2]。2019年吐鲁番市地下水资源开发利用程度见表2，各区域用水类型用水量统计见表3。

表2 2019年吐鲁番市地下水资源开发利用程度统计表 单位：亿m3

表3 2019年吐鲁番市地下水用水量统计表 单位：亿m3/a

2.3 超采区划分与复核

根据《新疆地下水超采区划定报告》，划定吐鲁番鄯善超采区和托克逊超采区为浅层地下水超采区，其中吐鲁番鄯善超采区为浅层地下水大型严重超采区，编码65212101，分布在吐鲁番市的高昌区、鄯善县平原区灌区，面积为2463 km2，其中禁采区面积11.4 km2；托克逊超采区为浅层地下水中型严重超采区，超采区编码65213102，分布在吐鲁番市的托克逊县平原区，面积为694 km2，全部为限采区[2]。

年平均地下水超采系数按下式计算：

k=(Q开-Q可开)/Q可开

式中：k为年均地下水超采系数，Q开、Q可开分别为地下水开发利用时期内年均地下水开采量和可开采量(108m3)。

根据计算，鄯善超采区的超采系数为0.41，托克逊超采区的超采系数为0.63。

2.4 地下水位年均变化速率复核

采用两处超采区数据较完整的监测井数据，其中鄯善超采区18眼，含高昌区9眼，鄯善县9眼；托克逊超采区10眼。以县级行政区作为编制分区，对地下水位年平均变化速率进行监控。

高昌区水位稳定区(变幅在-0.5 m～0.5 m)占高昌区监控面积的77.4%，水位上升区(升幅>0.5 m)占22.6%，地下水水位下降区(降幅>0.5 m)未出现，浅层地下水动态变化总体上评价为呈良性变化，地下水位相对稳定；鄯善县地下水水位稳定区面积占鄯善县监控面积的5.2%，水位上升区占42%，水位下降区占52.8%，总体上基本稳定；托克逊县地下水水位稳定区占托克逊县监控面积的88.8%，上升区占6.1%，下降区未出现，总体上基本稳定化的态势，地下水位较稳定或略有上升[3]。

3 综合治理措施

3.1 治理范围与目标

治理范围为吐鲁番鄯善超采区和托克逊超采区，按照“总量控制、综合治理、统筹调配、兵地协同”的总体原则进行，力求实现地下水的采补平衡，实现地下水资源的可持续利用，保障供水安全；修复地下水生态环境与功能，保障生态安全。

第一阶段(2021年～2025年)目标为控制超采区面积，地下水供水量由2020年的6.19亿m3压减到2025年的4.92亿m3，压减量为1.27亿m3，水位下降速率控制在0.5 m/a以内。第二阶段(2026年～2030年)目标为全面实现地下水采补平衡，使超采区地下水位全面稳定或回升，地下水供水量从2025年的4.92亿m3压减到2030年的4.03亿m3，压减量为0.89亿m3。

3.2 地下水可供水量控制指标

在原有“三条红线”的基础上编制不同水平年分解计划，按照“农业用水分乡镇、工业用水分园区、生活生态用水分部门”的总体原则。根据《吐鲁番市用水总量控制实施方案》，分解计算超采区地下水可供水量控制指标。吐鲁番鄯善超采区2020年地下水可供水量控制指标为46430万m3，2025年控制指标37705万m3，2030年控制指标31336万m3；托克逊超采区2020年地下水可供水量控制指标为14698万m3，2025年控制指标10593万m3，2030年控制指标7963万m3。2030年地下水可供水量控制指标等于地下水可开采量，全面实现地下水采补平衡。

3.3 地下水水位控制指标

根据超采区治理目标，以地下水位年均下降速率为水位控制指标。至2022年要求严重超采区全部变为一般超采区，超采区地下水位下降速率控制在1.0 m/a以内(最大值)；至2025年，吐鲁番和鄯善的大型超采区变为中型超采区，地下水位下降速率要控制在0.5 m/a以内；至2030年，全部超采区地下水位基本稳定(下降速率为-0.1 m/a～0.1 m/a)或呈上升趋势，全部达到采补平衡[2]。

3.4 治理的工程措施

超采区治理的主要工程措施包括：节水措施、退灌减水、水源置换、机井封填和人工回补工程等五个方面[3]，治理任务见表4，其中2016年～2020周期的治理任务已全面完成。

表4 吐鲁番市地下水超采区治理任务表 单位：万亩、万m3

2019年吐鲁番市总灌溉面积为187.52万亩，高效节水灌溉面积为90.01万亩，占总灌溉面积的48%。考虑到吐鲁番市农业种植和灌溉结构现状，扣除不太适宜发展高效节水灌溉的部分生态林、草场及污水回灌面积，高效节水面积将发展至116.46万亩，达到总灌溉面积的68.34%。

2019年吐鲁番市万元工业增加值用水量为75 m3，通过提高工业用水的重复利用率；提倡串联使用，力争一般用水企业污水零排放；推进节水技术改造和清洁生产，加强工艺改造节水；抓好火电、石油等重点企业节水工作等，至2025年地区万元工业增加值用水量降低至435 m3，2030年降低至315 m3。

实施退减灌溉面积，解决因水土过度开发导致的地下水过度开采，2016年～2020年全市共退减灌溉面积17.1万亩，2021年～2030年还需退地31万亩，2030年前，全市共退减灌溉面积48.1万亩。

休耕、轮耕和调整种植结构，使土壤休养生息，恢复地力，还可减少灌溉面积，压减水量；种植结构调整主要通过减少耗水较高作物的种植面积，改种耗水较少的耐旱性农作物或与当地雨热同期生长的农作物，压减农业灌溉用水。

地下水回补，鄯善超采区和托克逊超采区非灌溉季节可利用坎儿井水回灌地下水，涵养地下水。

3.5 治理的非工程措施

完善地下水位、取用水量监控系统，根据《吐鲁番市地下水年报》，作为新疆地下水开发利用“红线”管理与示范项目成果，根据以平行地下水流向为主与垂直地下水流向为辅布设地下水动态监测网(点)，不同地貌单元选择具有代表性的机、民井组成监测网(点)。通过落实《新疆农业水价综合改革实施方案》，推进水权改革和水市场制度建设，积极探索水权交易平台建设，以经济手段促压采。

4 结语

吐鲁番盆地是典型的西部山间封闭式盆地，吐鲁番市同时也是我国西北地区大型城市，通过对其地下水水量、地下水开发利用现状进行评价，对超采区和地下水水位变化进行划分和监控，对其地下水超采治理目标、指标和各类措施进行研究，为了解我国西北地区主要城市及周边区域地下水开发利用现状和治理提供了基础和依据。经过近年的治理，地下水超采情况已经得到缓解，部分指标好于预期。