地下水补给与排泄变化
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发布时间：2022-05-13 19:16
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时间：2023-10-22 14:01
一、河水-地下水相互转化
受地形、地貌、构造条件的制约，从南部径流形成山区至北部散失区，地下水与河水有规律、大数量地相互转化。山区，降水（雨水、雪水、冰川融水）自山巅向山缘运移，绝大部分汇于河谷转化为河水。入南部盆地，大量河水在洪积扇带渗漏转化为地下水，至扇缘细土平原区地下水复又以泉水溢出而形成河水（泉集河），河水通过上下游盆地间沟谷入北部盆地，在下游洪积扇再次渗漏补给转化为地下水，至尾闾水位浅埋区蒸发殆尽，形成完整的水循环过程（图4-2）。
图4-2 疏勒河流域水资源转化水文地质剖面示意图
工作区位于祁连山向北山荒漠的过渡带。祁连山区降水丰富，水文网密集，冰川融水汇集降水补给的地下径流形成常年性河流，经昌马、石包城等山间小盆地时，地表水部分经过向地下水转化而后汇合出山口。疏勒河水系由祁连山北坡汇入河流中的地下水量为5.846亿m3/a（表4-4），占总径流量的36.9%，榆林河地下水占96%（蘑菇台）。因此在出山口之间无论地下水与地表水经过怎样复杂的转化，总特征是河水排泄地下水。山前地带一般是新生代红层形成的阻水屏障，使以地下径流形式进入走廊的水量极为有限。
表4-4 疏勒河流域出山河流径流量及其成组（多年平均）
进入南盆地，由于河水位高出地下水位10～200m，河床及下部地层具极强透水性，河水大量入渗补给地下水，昌马河在42km戈壁带渗漏量达84.6%，榆林河由于流量较小在戈壁带渗漏殆尽。自20世纪50年代后期流域水利建设的发展，部分河水经渠系输水至灌区，洪积扇区河水入渗量逐年减少。50年代河渠渗漏量均较大，渗漏量占河流出山口径流量的76.42%，1958年后昌马总干渠修建，渠系引水量增大，使入渗水量减少。60年代至80年代为流域开发时期，随着灌区面积增加，渠系入渗量比例由12%增加至16.28%，总入渗量也有所增加，以后由于渠系利用率的提高入渗量递减，1992年与50年代相比，入渗量减少2.373万m3/a，降低约23%，深刻地反映了水利化对河流-地下水系统的影响（表4-5）。
表4-5 昌马洪积扇区河渠入渗量
当河流流至洪积扇前缘，地势变缓、介质变细、基底隆升、地下水径流受阻以及河流深切含水层，使地下水以泉水形式大量转化为地表水，成为入下游盆地径流之主要组成，经流量分割赤金河地下水占径流量之93.12%，疏勒河64.24%，中游水资源利用率的提高，入下游河流中泉水量的绝对量及相对量亦不断减小（表4-6）。
表4-6 潘家庄泉水量多年变化表（单位：m3/s）
2004年7月对玉门-踏实盆地扇缘地带泉水量进行了实测，地下水转化为泉水的量就达1.568亿m3/a，其中扇缘带泉水溢出量为1.021亿m3/a，河床带溢出量为0.547亿m3/a。这一地带既是泉水溢出带，同时又是泉水渗漏带，入渗方式主要为引灌泉水的渠系和田间渗漏。
这些以地下水为主的河流经赤金峡、双塔堡等处入下游盆地进行第二次地表水-地下水循环，由于双塔、赤金水库的修建，下游地下水主要补给来源由天然状态下的河流入渗转为灌溉入渗，随着水资源利用率的提高，地下水补给量呈减少趋势。现状条件下，进入下游盆地的河水已完全受人为控制，河水绝大部分被纳入渠系引为灌溉，两水转化的过程已成为“灌溉水-地下水”模式。
据2004年计算，进入下游盆地河水量有6.798亿m3/a，转化为地下水为3.278亿m3/a，占来水量的48.22%，占下游盆地总补给量的76.62%（表4-7）。
表4-7 疏勒河流域下游盆地河水转化量表
下游盆地主要由河渠水渗漏转化形成的地下水，沿河流流向和地形坡降继续向河流的尾闾区运移，随着流程的增加，含水层导水性渐差，颗粒渐细，水力坡度渐缓，水位埋深渐浅。至湖积平原腹地，地下水的水平运动实质上已经停滞，垂向交替趋于强烈，地下水的排泄除零星的单独泉眼排泄外完全依赖于大面积的潜在蒸发。
据2004年计算，下游盆地蒸发量为4.136亿m3/a，而下游盆地的地下水总排泄量为5.054亿m3/a，占总排泄量的81.84%。
由于昌马水库及渠系工程的建设，昌马洪积扇前缘河水入渗量急剧减少，水位下降，致使下游河水中的泉水呈现减少趋势（表4-8）。由潘家庄水文站资料可知，昌马洪积扇前由地下水转化为地表水（泉水）并汇入下游的泉水量从20世纪60年代的2.13亿m3/a下降为2004年的0.83亿m3/a，减少1.30亿m3/a。昌马、双塔和赤金峡水库联合调水后，疏勒河出山水资源完全受人为控制，使一部分地表水直接由渠道输送至农业耕种区，水资源的转化过程与方式发生重大改变，下游的来水量和泉水量均大幅减少。2004年，潘家庄水文站除去从上游的调水量，径流量和泉水量分别减少至1.37和0.83亿m3/a，为60年代的47%和39%，为90年代的64%和69%。
表4-8 潘家庄径流量与泉水量多年变化量表
二、地下水补给量变化
疏勒河流域水资源时空分布不均，近几十年来，随着人类活动的增强，人工绿洲扩张，自然绿洲萎缩，需水量增加，不同时期的地下水补给量不断减少，由20世纪50年代的13.352亿m3减至现状的10.044亿m3，减幅达32.94%（表4-9）。流域内山区水库的修建，高防渗引水渠道及其他水利工程扩建，平原区地表水与地下水之间转化关系发生明显变化，洪积扇区强补给带丧失较大数量的补给水源，地下水补给条件和更新能力均被削弱，补给数量锐减。中游昌马灌区大量引用水资源，20世纪50年代至21世纪初，地下水补给量小幅增长。下游安西-敦煌盆地地下水补给量一直呈削减态势，水库联合调水后小幅增加。花海盆地地下水补给量随着调水量的增多而增加。这深刻地反映了人类工程对河流-地下水系统的强烈影响。
表4-9 疏勒河流域中下游盆地地下水补给量变化表（单位：亿m3）
疏勒河流域各盆地地下水补给主要由河水入渗、渠系入渗、田间灌溉入渗组成，其入渗大小决定了地下水补给资源量的响应变化及其原因。
（一）河水入渗量变化
疏勒河出山后进入中游玉门-踏实盆地，在昌马洪积扇戈壁带大量渗漏补给地下水，为地下水资源的主要来源之一。近50年来，为满足工农业用水需求，对地表水资源进行了人为调蓄、控制和时空再分配。河水大量引入渠道灌溉，疏勒河河水戈壁带渗漏量从20世纪50年代的5.729亿m3减至2004年的2.506亿m3，尤其是2002年底昌马水库的建成，控制了出山水资源，昌马、双塔、赤金三库联合调水，使在山前地下水资源的补给量进一步减少，2004年下泄弃水渗漏量仅占径流量的25.25%（表4-10）。
表4-10 疏勒河在玉门-踏实盆地昌马洪积扇渗漏量表
进入下游盆地安西-敦煌与花海盆地的河水，因60～70年代双塔水库、党河水库与赤金峡水库的建成而完全受人为控制调节，大部分河水被引入田间灌溉。上游来水量的多少决定了在河床及洪积扇渗漏量的大小。根据对1977年、1999年和2004年的入渗量计算可以看出，下游洪积扇区入渗的量总体变化不大（表4-11）。
表4-11 疏勒河流域主要河流下游盆地洪积扇渗漏量表（单位：亿m3）
（二）渠系入渗量变化
疏勒河流域各盆地河水被大量引入渠系后进行农业灌溉，渠系渗漏量是地下水资源的重要补给项之一。随着疏勒河流域水利化工程及配套项目建设的日臻完善，渠系入渗量总体上呈减少趋势（表4-12）。1958年昌马大坝和总干渠建成至20世纪70年代末，除主干渠系外大多为土渠，利用率比较低，为0.46～0.72，双塔灌区和党河灌区为0.53和0.46，渗漏量大。80年代到90年代中后期，各灌区相继建成了防渗的干支渠系，渠系利用率提高，与70年代相比渠系水入渗量大幅削减。“疏勒河流域综合开发项目”实施后，改建、扩建了昌马总干、西干、双塔南北干渠、花海西干渠及各灌区支斗渠等，上下游水库联合调水，土地扩大，各渠道引水量加大，三盆地渠系入渗量又有所增加，但仍低于70年代。
表4-12 疏勒河流域盆地渠系渗漏量变化表（单位：亿m3）
（三）田间灌溉入渗量变化
20世纪70年代，虽然耕地较少，但水资源的相对丰富，粗放式大水漫灌严重，田间入渗量大。90年代后期，流域内耕地面积加大，引水量相应增加，节水意识增强，中游昌马灌区田间灌溉入渗量略有增加，下游灌区则有所减少。而“疏勒河流域综合开发项目”的实施，下游灌区调水相应增大，昌马灌区用水相对减少，入渗量亦减少；下游的双塔、花海灌区耕地扩大，引水增加，党河灌区也扩耕较大，入渗量有所增加。从总体看，入渗量略有减小（表4-13）。
表4-13 疏勒河流域盆地田间灌溉入渗量变化表（单位：亿m3）
三、地下水主要排泄量变化
（一）蒸发蒸腾量变化
蒸发蒸腾量作为流域内各盆地最大的地下水排泄项，其量的变化间接地反映了区域地下水水位的动态变化。据不同时期计算的蒸发蒸腾量可以看出，20世纪70年代至今呈减少趋势，与区域地下水水位总体下降呈一致性（表4-14）。
表4-14 疏勒河流域各盆地蒸发蒸腾量变化表（单位：亿m3）
（二）人工开采量变化
疏勒河流域地下水的人工开采主要集中在平原绿洲耕种区，且绝大多数为农业灌溉井。随着疏勒河地区人口的增多与土地面积的扩大而增加，尤其是“疏勒河流域综合开发项目”的实施，移民搬迁至项目区，土地开发面积增加迅猛，用水量加大，地下水开采量亦成倍增长（表4-15），现已成为本区地下水主要排泄项之一。近年来，花海盆地开采量由于调水的增多和纯井灌区面积的缩小而减少。党河灌区地下水出现超采现象，开采地下水已受到*。
表4-15 疏勒河流域各盆地人工开采量变化表（单位：亿m3）
四、泉水量变化
疏勒河流域中游的玉门-踏实盆地的泉水量，近五十年来，呈持续衰减趋势。20世纪60年代昌马洪积扇带泉水溢出量为3.350亿m3/a，70年代衰减为2.530亿m3/a，至2004年为1.568亿m3/a，与60年代比减少了53.2%（表4-16）。
表4-16 昌马洪积扇泉水溢出量多年变化表
泉水溢出量的变化，是地下水系统的输入系统变化而引起其输出系统必然的响应变化。玉门-踏实盆地的上游地带地下水补给量的持续减少，地下水系统水循环减弱，区域地下水水位下降，成为泉水溢出量衰减的主要因素，另一方面，地下水的开采使泉水溢出带水位加速下降，对泉水衰减也起了一定的作用。
