青海叶林县孔雀河中下游地区地下水影响因素分析

青海叶林县孔雀河中下游地区地下水影响因素分析

地下水动态是对各种自然和人为影响因素的响应。观测和分析研究地下水的动态变化过程,掌握地下水运动的规律,对正确评价和合理利用地下水资源、改良盐碱地、设计灌溉排水系统和保护生态环境具有重要的意义。1学习方法1.1自然旅游地下水位生态园区位于尉犁县城西部,尉犁县—古勒巴各乡公路两侧1.5～6.1km处,东西长4.5km,南北宽1～3.5km,总面积约9km2。该区属大陆干旱性气候,光热资源丰富,四季分明,无霜期长,降雨量少,蒸发量大,风沙活动剧烈,多大风和风沙日。春季升温快而不稳,夏季干热,秋季降温迅速,天气晴朗,冬季干冷稳定,冬夏长、春秋短(全县平均春季88d,夏季100d,秋季70d,冬季107d)。全年实际日照时数为2975h、总辐射为633kJ、大于等于10℃的年积温4184℃、降雨量43mm、蒸发量2910mm(20cm直径蒸发皿观测资料)。该区域地形地貌为孔雀河冲积和风积平原,因河流改道和风沙堆积而形成目前的老孔雀河床、阶地、洼地,再加上风沙堆积共两大(河流冲积、风沙堆积)地貌单元,细分为(河流冲积一河床、阶地、洼地;风沙堆积沙丘、平沙地)5个亚地貌单元。生态园区主要有:(1)芦苇禾草类;(2)胡杨甘草类;(3)(农业种植)棉花及农田杂草三个植物群落类型。因此该区为农林牧业三结合交汇地区。该区主要水资源来源于孔雀河。地下水来源于孔雀河水的侧渗和农田灌溉渗漏补给,埋深变化在1～6m之间,矿化度一般在1.21～4.47g/L。地下水位观测地点位于86°10′40″.46～86°14′20″.8E;41°19′19″.8～41°21′29″.3N。从2001年6月至2002年5月,每月14～17日观测取样一次。1.2潜水均衡方程地下水的水位随时间作有规律的变化,称为地下水的水位动态。在一定时间间隔内,某地段地下水量的补给和消耗之间的数量关系,称为地下水均衡。地下水动态与地下水均衡有密切的关系。动态是均衡的外在表现,均衡是动态形成的内部原因。潜水均衡方程如下:式中,μ为水位变幅范围内土层的给水度,ΔH为时段Δt内的潜水位变幅,Q收入为潜水收入水量,Q支出为潜水支出水量,Wc为潜水测向流入水量,Xp为降水入渗补给潜水量,Ys为地表水体(大型河流、渠道、水库和湖泊)入渗补给潜水量,Zc为凝结水补给潜水量,Qt为潜水越流补给水量(正值)或越流排泄量(负值),Wi为灌溉入渗补给潜水量,Wo为潜水测向流出水量,E为潜水蒸发量,Qd为向地表水的排泄量,V为地下水开采量。由(1)式可知,当收入水量大于支出水量时,表现为地下水位上升,当收入水量小于支出水量时,表现为地下水为下降。2结果与讨论2.1灌溉情况变化盐碱地的观察井位为“A1”,进入冬季以后,农业灌溉停止,河水水位上升,由于河水的顶拖和侧渗作用,地下水位从1月开始突然上升到2月;出现了2月、3月的最高峰;开春以后,农业开始灌溉引水,河水水位下降,地下水位开始下降到6月;由于7月棉花连续灌溉补给地下水,使第二次从6月上升到7月,出现了第二高峰;7月以后地面蒸发和棉花蒸腾耗水增强,河水水位又没有恢复,造成地下水位持续下降,到10月达到最低点;10月以后农田停止灌溉,河水水位回升,地下水位也第三次从10月缓慢上升到12月。盐碱地的地下水位年变化规律为两峰一谷,2～3月最高,10月最低。年变幅为2.66m,地下水埋深变化2.31～0.45m。其详细变化见图2。2.2地下水位分析(1)农区夹荒胡杨林地,地下水位观测井位为A2。进入冬季后,农田灌溉水停止补给地下水,地面继续蒸发,随着地面冻结,地下水不断的向冻层移动聚集,水位从开始12月开始份缓慢下降直到次年2月达到最低值。开春以后土壤解冻,冻结层的水一部分回补地下水,再加上春灌水、孔雀河水的侧渗补给地下水,致使地下水位从2月开始上升到4月的最高值;4月以后气温回升,农业灌溉引水增加,河水水位下降,渗补给变为排泄地下水,地下水位第二次从4月突然下降直到6月;6月、7月的农田连续灌溉渗漏补给地下水,由农田地下水又侧渗补给农区胡杨林地,使胡杨林地地下水位从6月第二次上升到7月,出现第二高峰;7月后由于地面蒸发和植被蒸腾耗水作用增强,地下水位下降到10月,10月以后获得冬灌水补给后,最后(第三次)从10月缓慢上升到12月。地下水位呈现两峰一低谷年变化规律,4月和7月出现峰值,2月出现低值。4月最高,2月最低,年变幅为2.10m,地下水埋在3.07～1.67m之间。其详细变化见下图2。(2)试验灌溉地胡杨林观测井位为“A4”,进入冬季以后,由于灌溉补给地下水停止,土壤冻结、地面蒸发、胡杨等植被蒸腾消耗作用继续进行,地下水位从12月开始缓慢下降到次年3月的最低值;使开春后开始春灌,加上土壤消融部分补给和孔雀河水位上升补给作用,使地下水开始从3月突然上升到4月,达到第二高峰;随着天气变暖,植被开始生长发育,蒸发、蒸腾作用加强和孔雀河的水位下降,地下水位从4月第二次一直缓慢到8月;由于8月底对胡杨林进行灌溉,地下水位第二次从8月突然上升到9月的最高峰;由于停止灌溉,地下水位第三次从9月突然下降到10月;10月以后,由于蒸发、蒸腾、地面冻结的消耗作用,最后(第三次)从10月缓慢上升再下降到12月。地下水位变化规律为两个高峰(4月和7月),没有低谷。4月最高,2月最低,变化幅度为1.23m,地下水深3.99～2.68m。两个高峰均主要由灌溉渗漏补给地下水位引起。其详细变化见图3。(3)河滩胡杨林地观测井位为“H5”,进入冬季以后,由于灌溉补给地下水停止,而土壤冻结、地面蒸发、胡杨等植被蒸腾消耗作用继续进行,地下水位从1月开始缓慢下降到3月,开春后由于受农田进行春灌补给地下水和孔雀河解冻后高水位补给双重影响下,地下水位接着从开始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,使地下水位第二次从4月突然下降到5月第二低值;4月灌溉棉花播种水,地下水位接着从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,地下水得不到补给;而天气变暖,蒸发、蒸腾加强,地下水位第三次从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,由于农田连续灌溉渗漏补给地下水,水位第三次从8月上升到11月;由于棉花进入成熟期,进入冬季以后,农田不需要灌溉,地下水无补给,只有消耗,第四次从11月下降到12月,由于受到河水水位回升侧渗补给地下水,接着从12月上升到1月。地下水位变化规律为四个高峰(1月、4月、6月和11月),四个低谷(3月、5月、8月和12月),4月最高,8月最低,变化幅度为1.54m,地下水深2.50～1.04m。其详细变化见图3。2.3月内日气象及年际变化耕地的观察井位为“A3、A5、A7、B1、B2、B3、C1、F1、F2、F6、H0、H4”。(1)北部耕地井位为“A3”,地下水从10月到次年3月地下水位变化微起伏,由于3月底春灌,地下水位从3月开始上升到4月;4月棉花没有灌溉,地下水位从4月开始下降到5月;5月初灌溉播种水,地下水位第二次从5月上升到6月;6月以后,由于蒸发和蒸腾作用增强,农田灌溉消耗过大,地下水位从6月到10月还是缓慢下降,再从10月平稳过渡到12月。呈现两个高峰(4月和6月),没有低谷的变化规律,两个高峰均由于灌溉渗漏补给地下水位引起的。地下水6月最高,11月最低,年变幅为1.53m,埋深为:1.5～3.17m。(2)西部河滩耕地井位为“F1”。从1月平稳过渡到2月,由于春灌引水,河水水位降低,地下水位从2月开始下降到3月;4月灌溉引水停止,河水水位上升,地下水位从3月开始突然上升到4月;5月初灌溉播种水,河水下降,地下水位第二次从4月下降到5月;由于5月灌溉引水很少,河水第二次从5月突然上升到6月,6月开始灌溉,地下水位第三次从6月突然下降到7月;再从7月平稳过渡到8月,8月、9月农田不灌溉,地下水位第三次从8月上升到(9月)10月,10月冬灌,地下水位第四次从10月下降到(11月)12月;由于冬季农田灌溉停止,地下水位第四次从12月上升到1月。呈现4个高峰(2月、4月、6月和10月),4个低谷(3月、5月、8月和12月)的变化规律,6月最高,12月最低,变化幅度为:1.97m,地下水埋深为:1.55～3.60m,西部河滩耕地的年变化规律与孔雀河水位一致。两个高峰(6月、10月)是由于灌溉渗漏水与河水侧渗、顶拖;另外两个高峰(2月、4月)是由于孔雀河水位较高,河水侧渗、顶拖作用抬高的。(3)东部河滩耕地井位为“A9”。地下水位变化规律与西部河滩耕地相似。(4)中部耕地井位为“A5”。地下水位变化规律与北部耕相似。耕地地下水位其详细变化下图4。2.4地面地下水水位果园地井位为“C2、C3、D1、D2、H2”,梨园地的地下水位变化规律为“C2、H2”,C2(西部),(H2在东部)。地下水位第一次从1月开始缓慢下降到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,再从4月上升到5月,第三次由5月突然下降到6月,然后继续平稳下降到9月,从9月到10月缓慢上升,第四次从10月一直缓慢下降到次年2月;梨园地地下水位的变化规律为了两个小个高峰(3月和5月),没有低谷。2月最低,5月最高,变幅为2.62m,地下水埋深3.94～2.26m。其详细变化见图5。从10月以后,天气变冷,地面开始结冰,吸收一部分地下水,冬季有不灌溉,所以从10月以后地下水位一直下降到2月最低,到3月以后,天气逐步转暖,地面解冻融水补给和春灌补给地下水,地下水位回升到第二高峰,4月播种灌溉引水,河水水位下降而地下水位下降,5月由于灌溉补给地下水位上升到最高峰,5～9月因为是幼树灌溉量较少,虽然有间接的灌溉水补给,但是由于地面蒸发大于地面灌溉而地下水位还是下降,10月灌溉补给地下水继续进行,地面蒸发因天气变冷而减少,所以地下水位上升,10～12月因冻结集水而地下水位继续下降。枣园地观测井位为“D1”,地下水位的变化规律与梨园基本相同,从1月缓慢上升到5月,再从5月缓慢下降到9月;第二次从9月上升到10月,最后从10月缓慢下降到次年1月。变化规律为两高、一低,无明显的高峰和低谷。5月最高,9月最低,变化幅度为:1.31m,地下水埋深为;1.28～2.61m,其详细变化见图5。进入冬季以后,天气变冷,地面开始结冰,蒸发减少,河流堵塞,由于受到河流堵塞影响,地下水位开始上升,3月以后,天气逐步转暖,地面解冻融水补给地下水,地下水位从1月一直上升到5月最高峰;5月后农田开始灌溉,因河水水位下降,幼树灌溉量较少,地下水位下降,虽然有间接的灌溉水补给,但是由于地面蒸发大,地面灌溉少,地下水位还继续下降到9月最低值,10月灌溉压盐碱水量大,补给地下水,地面蒸发因天气变冷而减少,所以地下水位第二次上升,10～1月因土壤冻结集水而地下水位继续下降。2.5地面径流生长和年际变化“F3、H6”为草地,分布在孔雀河一级阶地上,“F3”在西部“H6”东部,两点地下水位变化规律相似,东部从1月开始缓慢下降到5月(西部上升),然后从5月上升到6月;第二次从6月下降到7月,再从7月上升到10月,第三次从10月下降到12月(1月)。变化幅度分别为:2.8m、1.64m,地下水深为;3.1～0.3m,4.7～1.48m,草地的年际变化规律为两个高峰(2月、10月)两谷(7月/12月)。其详细变化见图6。地下水位升、降原因分析:从1月缓慢下降到5月是因为冬季没有灌溉补给地下水源,地面缓慢蒸发而地下水位降低,(西部是因为冬灌和春灌补给地下水位,增加两次地下水位上升)。5月以后,天气逐步转暖,灌溉和地面解冻融水补给地下水,所以到6月地下水位上升;6月农田灌溉少、地面蒸发增加、河水水位下降,到了7月地下水位下降;7月～10月因为灌溉量加大补给地下水而7月～10月上升,10月以后无灌溉补给,因地面继续蒸发和土壤冻结集水而地下水位继续下降12月。2.6影响新地下水位的因素通过以上各个土壤类型分析,可以得出:该区地下水位在开春一般都比较高,主要是因为孔雀河在春天水位高,所以孔雀河是影响该区地下水位上升的第一因素,而且地下水位上升,一般影响范围小(50～100m)、幅度大;农田灌溉是影响该区地下水位上升的第二因素,主要在灌溉季节,首先影响到农田,然后再侧渗到胡杨林地、盐碱地、草地等(一般比农田晚一个月),影响范围大,幅度小。3控制土地下高地下水位,减少灌溉,影响土地的可持续生产孔雀河两岸的地下水位主要受孔雀河水位的影响,影响范围一般在50～100m,处于孔雀河一级阶地。该区域地下水位的变化特征为:变化幅度大、频率高、影响区域小、容易产生土地盐碱化。在生态园区100m以外的其它土地地下水位主要受灌溉水渗漏的影响,影响范围为所有灌溉土地及其周边地区,其地下水位的变化特征为:影响面积大、变化幅度小、频率低。土壤盐碱化是影响新疆生产的最主要的因素,同时也是孔雀河流域的主要危害,而形成土壤盐碱化的主要因素为地下水位过高。为了防止该区因土壤盐碱化加重而影响土地的可持续生产能力,必须将地下水埋深控制在临界深度以下。根据以上地下水位年变化规律,我们认为控制地下水位主要有以下两条:一是大流域进行用水平衡调整,首先是农业结构调整(目前该区80%以上种植棉花,种植业特别简单,灌溉用水集中,高峰低谷明显),防止灌溉用水高峰和低谷。二是减少和控制灌溉用水量,合