青海葉林縣孔雀河中下游地區(qū)地下水影響因素分析

青海葉林縣孔雀河中下游地區(qū)地下水影響因素分析

地下水動(dòng)態(tài)是對(duì)各種自然和人為影響因素的響應(yīng)。觀測(cè)和分析研究地下水的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,掌握地下水運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,對(duì)正確評(píng)價(jià)和合理利用地下水資源、改良鹽堿地、設(shè)計(jì)灌溉排水系統(tǒng)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。1學(xué)習(xí)方法1.1自然旅游地下水位生態(tài)園區(qū)位于尉犁縣城西部,尉犁縣—古勒巴各鄉(xiāng)公路兩側(cè)1.5～6.1km處,東西長(zhǎng)4.5km,南北寬1～3.5km,總面積約9km2。該區(qū)屬大陸干旱性氣候,光熱資源豐富,四季分明,無(wú)霜期長(zhǎng),降雨量少,蒸發(fā)量大,風(fēng)沙活動(dòng)劇烈,多大風(fēng)和風(fēng)沙日。春季升溫快而不穩(wěn),夏季干熱,秋季降溫迅速,天氣晴朗,冬季干冷穩(wěn)定,冬夏長(zhǎng)、春秋短(全縣平均春季88d,夏季100d,秋季70d,冬季107d)。全年實(shí)際日照時(shí)數(shù)為2975h、總輻射為633kJ、大于等于10℃的年積溫4184℃、降雨量43mm、蒸發(fā)量2910mm(20cm直徑蒸發(fā)皿觀測(cè)資料)。該區(qū)域地形地貌為孔雀河沖積和風(fēng)積平原,因河流改道和風(fēng)沙堆積而形成目前的老孔雀河床、階地、洼地,再加上風(fēng)沙堆積共兩大(河流沖積、風(fēng)沙堆積)地貌單元,細(xì)分為(河流沖積一河床、階地、洼地;風(fēng)沙堆積沙丘、平沙地)5個(gè)亞地貌單元。生態(tài)園區(qū)主要有:(1)蘆葦禾草類(lèi);(2)胡楊甘草類(lèi);(3)(農(nóng)業(yè)種植)棉花及農(nóng)田雜草三個(gè)植物群落類(lèi)型。因此該區(qū)為農(nóng)林牧業(yè)三結(jié)合交匯地區(qū)。該區(qū)主要水資源來(lái)源于孔雀河。地下水來(lái)源于孔雀河水的側(cè)滲和農(nóng)田灌溉滲漏補(bǔ)給,埋深變化在1～6m之間,礦化度一般在1.21～4.47g/L。地下水位觀測(cè)地點(diǎn)位于86°10′40″.46～86°14′20″.8E;41°19′19″.8～41°21′29″.3N。從2001年6月至2002年5月,每月14～17日觀測(cè)取樣一次。1.2潛水均衡方程地下水的水位隨時(shí)間作有規(guī)律的變化,稱(chēng)為地下水的水位動(dòng)態(tài)。在一定時(shí)間間隔內(nèi),某地段地下水量的補(bǔ)給和消耗之間的數(shù)量關(guān)系,稱(chēng)為地下水均衡。地下水動(dòng)態(tài)與地下水均衡有密切的關(guān)系。動(dòng)態(tài)是均衡的外在表現(xiàn),均衡是動(dòng)態(tài)形成的內(nèi)部原因。潛水均衡方程如下:式中,μ為水位變幅范圍內(nèi)土層的給水度,ΔH為時(shí)段Δt內(nèi)的潛水位變幅,Q收入為潛水收入水量,Q支出為潛水支出水量,Wc為潛水測(cè)向流入水量,Xp為降水入滲補(bǔ)給潛水量,Ys為地表水體(大型河流、渠道、水庫(kù)和湖泊)入滲補(bǔ)給潛水量,Zc為凝結(jié)水補(bǔ)給潛水量,Qt為潛水越流補(bǔ)給水量(正值)或越流排泄量(負(fù)值),Wi為灌溉入滲補(bǔ)給潛水量,Wo為潛水測(cè)向流出水量,E為潛水蒸發(fā)量,Qd為向地表水的排泄量,V為地下水開(kāi)采量。由(1)式可知,當(dāng)收入水量大于支出水量時(shí),表現(xiàn)為地下水位上升,當(dāng)收入水量小于支出水量時(shí),表現(xiàn)為地下水為下降。2結(jié)果與討論2.1灌溉情況變化鹽堿地的觀察井位為“A1”,進(jìn)入冬季以后,農(nóng)業(yè)灌溉停止,河水水位上升,由于河水的頂拖和側(cè)滲作用,地下水位從1月開(kāi)始突然上升到2月;出現(xiàn)了2月、3月的最高峰;開(kāi)春以后,農(nóng)業(yè)開(kāi)始灌溉引水,河水水位下降,地下水位開(kāi)始下降到6月;由于7月棉花連續(xù)灌溉補(bǔ)給地下水,使第二次從6月上升到7月,出現(xiàn)了第二高峰;7月以后地面蒸發(fā)和棉花蒸騰耗水增強(qiáng),河水水位又沒(méi)有恢復(fù),造成地下水位持續(xù)下降,到10月達(dá)到最低點(diǎn);10月以后農(nóng)田停止灌溉,河水水位回升,地下水位也第三次從10月緩慢上升到12月。鹽堿地的地下水位年變化規(guī)律為兩峰一谷,2～3月最高,10月最低。年變幅為2.66m,地下水埋深變化2.31～0.45m。其詳細(xì)變化見(jiàn)圖2。2.2地下水位分析(1)農(nóng)區(qū)夾荒胡楊林地,地下水位觀測(cè)井位為A2。進(jìn)入冬季后,農(nóng)田灌溉水停止補(bǔ)給地下水,地面繼續(xù)蒸發(fā),隨著地面凍結(jié),地下水不斷的向凍層移動(dòng)聚集,水位從開(kāi)始12月開(kāi)始份緩慢下降直到次年2月達(dá)到最低值。開(kāi)春以后土壤解凍,凍結(jié)層的水一部分回補(bǔ)地下水,再加上春灌水、孔雀河水的側(cè)滲補(bǔ)給地下水,致使地下水位從2月開(kāi)始上升到4月的最高值;4月以后氣溫回升,農(nóng)業(yè)灌溉引水增加,河水水位下降,滲補(bǔ)給變?yōu)榕判沟叵滤?地下水位第二次從4月突然下降直到6月;6月、7月的農(nóng)田連續(xù)灌溉滲漏補(bǔ)給地下水,由農(nóng)田地下水又側(cè)滲補(bǔ)給農(nóng)區(qū)胡楊林地,使胡楊林地地下水位從6月第二次上升到7月,出現(xiàn)第二高峰;7月后由于地面蒸發(fā)和植被蒸騰耗水作用增強(qiáng),地下水位下降到10月,10月以后獲得冬灌水補(bǔ)給后,最后(第三次)從10月緩慢上升到12月。地下水位呈現(xiàn)兩峰一低谷年變化規(guī)律,4月和7月出現(xiàn)峰值,2月出現(xiàn)低值。4月最高,2月最低,年變幅為2.10m,地下水埋在3.07～1.67m之間。其詳細(xì)變化見(jiàn)下圖2。(2)試驗(yàn)灌溉地胡楊林觀測(cè)井位為“A4”,進(jìn)入冬季以后,由于灌溉補(bǔ)給地下水停止,土壤凍結(jié)、地面蒸發(fā)、胡楊等植被蒸騰消耗作用繼續(xù)進(jìn)行,地下水位從12月開(kāi)始緩慢下降到次年3月的最低值;使開(kāi)春后開(kāi)始春灌,加上土壤消融部分補(bǔ)給和孔雀河水位上升補(bǔ)給作用,使地下水開(kāi)始從3月突然上升到4月,達(dá)到第二高峰;隨著天氣變暖,植被開(kāi)始生長(zhǎng)發(fā)育,蒸發(fā)、蒸騰作用加強(qiáng)和孔雀河的水位下降,地下水位從4月第二次一直緩慢到8月;由于8月底對(duì)胡楊林進(jìn)行灌溉,地下水位第二次從8月突然上升到9月的最高峰;由于停止灌溉,地下水位第三次從9月突然下降到10月;10月以后,由于蒸發(fā)、蒸騰、地面凍結(jié)的消耗作用,最后(第三次)從10月緩慢上升再下降到12月。地下水位變化規(guī)律為兩個(gè)高峰(4月和7月),沒(méi)有低谷。4月最高,2月最低,變化幅度為1.23m,地下水深3.99～2.68m。兩個(gè)高峰均主要由灌溉滲漏補(bǔ)給地下水位引起。其詳細(xì)變化見(jiàn)圖3。(3)河灘胡楊林地觀測(cè)井位為“H5”,進(jìn)入冬季以后,由于灌溉補(bǔ)給地下水停止,而土壤凍結(jié)、地面蒸發(fā)、胡楊等植被蒸騰消耗作用繼續(xù)進(jìn)行,地下水位從1月開(kāi)始緩慢下降到3月,開(kāi)春后由于受農(nóng)田進(jìn)行春灌補(bǔ)給地下水和孔雀河解凍后高水位補(bǔ)給雙重影響下,地下水位接著從開(kāi)始3月突然上升到4月的最高峰;4月以后,由于灌溉引水引起河水水位的集聚下降,使地下水位第二次從4月突然下降到5月第二低值;4月灌溉棉花播種水,地下水位接著從5月突然上升到6月的第二高峰,由于5月、6月棉花蹲苗,不灌溉,地下水得不到補(bǔ)給;而天氣變暖,蒸發(fā)、蒸騰加強(qiáng),地下水位第三次從6月突然下降到8月的最低值;7月、8月是棉花需水最大的季,由于農(nóng)田連續(xù)灌溉滲漏補(bǔ)給地下水,水位第三次從8月上升到11月;由于棉花進(jìn)入成熟期,進(jìn)入冬季以后,農(nóng)田不需要灌溉,地下水無(wú)補(bǔ)給,只有消耗,第四次從11月下降到12月,由于受到河水水位回升側(cè)滲補(bǔ)給地下水,接著從12月上升到1月。地下水位變化規(guī)律為四個(gè)高峰(1月、4月、6月和11月),四個(gè)低谷(3月、5月、8月和12月),4月最高,8月最低,變化幅度為1.54m,地下水深2.50～1.04m。其詳細(xì)變化見(jiàn)圖3。2.3月內(nèi)日氣象及年際變化耕地的觀察井位為“A3、A5、A7、B1、B2、B3、C1、F1、F2、F6、H0、H4”。(1)北部耕地井位為“A3”,地下水從10月到次年3月地下水位變化微起伏,由于3月底春灌,地下水位從3月開(kāi)始上升到4月;4月棉花沒(méi)有灌溉,地下水位從4月開(kāi)始下降到5月;5月初灌溉播種水,地下水位第二次從5月上升到6月;6月以后,由于蒸發(fā)和蒸騰作用增強(qiáng),農(nóng)田灌溉消耗過(guò)大,地下水位從6月到10月還是緩慢下降,再?gòu)?0月平穩(wěn)過(guò)渡到12月。呈現(xiàn)兩個(gè)高峰(4月和6月),沒(méi)有低谷的變化規(guī)律,兩個(gè)高峰均由于灌溉滲漏補(bǔ)給地下水位引起的。地下水6月最高,11月最低,年變幅為1.53m,埋深為:1.5～3.17m。(2)西部河灘耕地井位為“F1”。從1月平穩(wěn)過(guò)渡到2月,由于春灌引水,河水水位降低,地下水位從2月開(kāi)始下降到3月;4月灌溉引水停止,河水水位上升,地下水位從3月開(kāi)始突然上升到4月;5月初灌溉播種水,河水下降,地下水位第二次從4月下降到5月;由于5月灌溉引水很少,河水第二次從5月突然上升到6月,6月開(kāi)始灌溉,地下水位第三次從6月突然下降到7月;再?gòu)?月平穩(wěn)過(guò)渡到8月,8月、9月農(nóng)田不灌溉,地下水位第三次從8月上升到(9月)10月,10月冬灌,地下水位第四次從10月下降到(11月)12月;由于冬季農(nóng)田灌溉停止,地下水位第四次從12月上升到1月。呈現(xiàn)4個(gè)高峰(2月、4月、6月和10月),4個(gè)低谷(3月、5月、8月和12月)的變化規(guī)律,6月最高,12月最低,變化幅度為:1.97m,地下水埋深為:1.55～3.60m,西部河灘耕地的年變化規(guī)律與孔雀河水位一致。兩個(gè)高峰(6月、10月)是由于灌溉滲漏水與河水側(cè)滲、頂拖;另外兩個(gè)高峰(2月、4月)是由于孔雀河水位較高,河水側(cè)滲、頂拖作用抬高的。(3)東部河灘耕地井位為“A9”。地下水位變化規(guī)律與西部河灘耕地相似。(4)中部耕地井位為“A5”。地下水位變化規(guī)律與北部耕相似。耕地地下水位其詳細(xì)變化下圖4。2.4地面地下水水位果園地井位為“C2、C3、D1、D2、H2”,梨園地的地下水位變化規(guī)律為“C2、H2”,C2(西部),(H2在東部)。地下水位第一次從1月開(kāi)始緩慢下降到2月,然后由2月突然上升到3月,第二次由3月突然下降到4月,再?gòu)?月上升到5月,第三次由5月突然下降到6月,然后繼續(xù)平穩(wěn)下降到9月,從9月到10月緩慢上升,第四次從10月一直緩慢下降到次年2月;梨園地地下水位的變化規(guī)律為了兩個(gè)小個(gè)高峰(3月和5月),沒(méi)有低谷。2月最低,5月最高,變幅為2.62m,地下水埋深3.94～2.26m。其詳細(xì)變化見(jiàn)圖5。從10月以后,天氣變冷,地面開(kāi)始結(jié)冰,吸收一部分地下水,冬季有不灌溉,所以從10月以后地下水位一直下降到2月最低,到3月以后,天氣逐步轉(zhuǎn)暖,地面解凍融水補(bǔ)給和春灌補(bǔ)給地下水,地下水位回升到第二高峰,4月播種灌溉引水,河水水位下降而地下水位下降,5月由于灌溉補(bǔ)給地下水位上升到最高峰,5～9月因?yàn)槭怯讟?shù)灌溉量較少,雖然有間接的灌溉水補(bǔ)給,但是由于地面蒸發(fā)大于地面灌溉而地下水位還是下降,10月灌溉補(bǔ)給地下水繼續(xù)進(jìn)行,地面蒸發(fā)因天氣變冷而減少,所以地下水位上升,10～12月因凍結(jié)集水而地下水位繼續(xù)下降。棗園地觀測(cè)井位為“D1”,地下水位的變化規(guī)律與梨園基本相同,從1月緩慢上升到5月,再?gòu)?月緩慢下降到9月;第二次從9月上升到10月,最后從10月緩慢下降到次年1月。變化規(guī)律為兩高、一低,無(wú)明顯的高峰和低谷。5月最高,9月最低,變化幅度為:1.31m,地下水埋深為;1.28～2.61m,其詳細(xì)變化見(jiàn)圖5。進(jìn)入冬季以后,天氣變冷,地面開(kāi)始結(jié)冰,蒸發(fā)減少,河流堵塞,由于受到河流堵塞影響,地下水位開(kāi)始上升,3月以后,天氣逐步轉(zhuǎn)暖,地面解凍融水補(bǔ)給地下水,地下水位從1月一直上升到5月最高峰;5月后農(nóng)田開(kāi)始灌溉,因河水水位下降,幼樹(shù)灌溉量較少,地下水位下降,雖然有間接的灌溉水補(bǔ)給,但是由于地面蒸發(fā)大,地面灌溉少,地下水位還繼續(xù)下降到9月最低值,10月灌溉壓鹽堿水量大,補(bǔ)給地下水,地面蒸發(fā)因天氣變冷而減少,所以地下水位第二次上升,10～1月因土壤凍結(jié)集水而地下水位繼續(xù)下降。2.5地面徑流生長(zhǎng)和年際變化“F3、H6”為草地,分布在孔雀河一級(jí)階地上,“F3”在西部“H6”東部,兩點(diǎn)地下水位變化規(guī)律相似,東部從1月開(kāi)始緩慢下降到5月(西部上升),然后從5月上升到6月;第二次從6月下降到7月,再?gòu)?月上升到10月,第三次從10月下降到12月(1月)。變化幅度分別為:2.8m、1.64m,地下水深為;3.1～0.3m,4.7～1.48m,草地的年際變化規(guī)律為兩個(gè)高峰(2月、10月)兩谷(7月/12月)。其詳細(xì)變化見(jiàn)圖6。地下水位升、降原因分析:從1月緩慢下降到5月是因?yàn)槎緵](méi)有灌溉補(bǔ)給地下水源,地面緩慢蒸發(fā)而地下水位降低,(西部是因?yàn)槎嗪痛汗嘌a(bǔ)給地下水位,增加兩次地下水位上升)。5月以后,天氣逐步轉(zhuǎn)暖,灌溉和地面解凍融水補(bǔ)給地下水,所以到6月地下水位上升;6月農(nóng)田灌溉少、地面蒸發(fā)增加、河水水位下降,到了7月地下水位下降;7月～10月因?yàn)楣喔攘考哟笱a(bǔ)給地下水而7月～10月上升,10月以后無(wú)灌溉補(bǔ)給,因地面繼續(xù)蒸發(fā)和土壤凍結(jié)集水而地下水位繼續(xù)下降12月。2.6影響新地下水位的因素通過(guò)以上各個(gè)土壤類(lèi)型分析,可以得出:該區(qū)地下水位在開(kāi)春一般都比較高,主要是因?yàn)榭兹负釉诖禾焖桓?所以孔雀河是影響該區(qū)地下水位上升的第一因素,而且地下水位上升,一般影響范圍小(50～100m)、幅度大;農(nóng)田灌溉是影響該區(qū)地下水位上升的第二因素,主要在灌溉季節(jié),首先影響到農(nóng)田,然后再側(cè)滲到胡楊林地、鹽堿地、草地等(一般比農(nóng)田晚一個(gè)月),影響范圍大,幅度小。3控制土地下高地下水位,減少灌溉,影響土地的可持續(xù)生產(chǎn)孔雀河兩岸的地下水位主要受孔雀河水位的影響,影響范圍一般在50～100m,處于孔雀河一級(jí)階地。該區(qū)域地下水位的變化特征為:變化幅度大、頻率高、影響區(qū)域小、容易產(chǎn)生土地鹽堿化。在生態(tài)園區(qū)100m以外的其它土地地下水位主要受灌溉水滲漏的影響,影響范圍為所有灌溉土地及其周邊地區(qū),其地下水位的變化特征為:影響面積大、變化幅度小、頻率低。土壤鹽堿化是影響新疆生產(chǎn)的最主要的因素,同時(shí)也是孔雀河流域的主要危害,而形成土壤鹽堿化的主要因素為地下水位過(guò)高。為了防止該區(qū)因土壤鹽堿化加重而影響土地的可持續(xù)生產(chǎn)能力,必須將地下水埋深控制在臨界深度以下。根據(jù)以上地下水位年變化規(guī)律,我們認(rèn)為控制地下水位主要有以下兩條:一是大流域進(jìn)行用水平衡調(diào)整,首先是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整(目前該區(qū)80%以上種植棉花,種植業(yè)特別簡(jiǎn)單,灌溉用水集中,高峰低谷明顯),防止灌溉用水高峰和低谷。二是減少和控制灌溉用水量,合