吐鲁番市高昌区浅层地下水补排系统演化与坎儿井流量衰减关系研究

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本文以吐鲁番市高昌区的浅层地下水补排系统和坎儿井为研究对象,综合前人的研究成果、历史监测数据、现场调查和勘测成果等资料,运用GIS、PMWIN、GMS、SUFER等分析工具,研究了浅层地下水补排系统变化对坎儿井流量衰减的影响,并对坎儿井的出水量进行了预测,提出了基于坎儿井保护为约束条件的地下水合理开采量,获得了以下研究成果:(1)浅层地下水补排系统中,降雨入渗量略呈下降趋势,侧向补给量变化不大,河道渗漏量呈幂函数曲线减少,渠道渗漏量呈先增大后稳定再减少的趋势,井灌回归入渗量、库塘渗漏量和机井开采量均呈先增大后减小的趋势,潜水蒸发量和侧向排泄量都在逐渐减少。(2)坎儿井流量主要受河道渗漏量、渠道渗漏量、机井开采量的影响,影响程度从大到小依次为:机井开采量、河道渗漏量、渠道渗漏量。机井抽水量的增加及河道渗漏量的减少会引起坎儿井流量的减小。(3)机井开采量与坎儿井出水量基本呈线性关系,机井开采量越大,坎儿井出水量减少得越多。以2014年的机井开采量2.61×108m3为基准值,当开采量增加10%、20%、30%、40%、50%时,坎儿井出水量相应减少4.44%、7.31%、11.94%、16.03%、18.75%;当机井开采量减小10%、20%、30%、40%、50%时,坎儿井出水量相应增加2.11%、3.55%、5.05%、7.31%、8.07%。且机井开采量变化幅度相同时,坎儿井出水量变化不同。机井开采量增加时,坎儿井出水量衰减较快,机井开采量减少时,坎儿井出水量恢复很慢。即坎儿井出水量下降容易,恢复较难。(4)如果吐鲁番市高昌区的机井以2014年的2.61×108m3的开采量继续超采地下水,地下水位将持续下降,2030年坎儿井出水量仅剩3095×104m3,与2014年相比减少了24%;如果以2.04×108m3的可开采量开采地下水,至2030年,地下水位与2014年相比降幅不大,坎儿井出水量为4283×104m3,与2014年相比增加5%;如果以“三条红线”控制指标开采地下水,即2020年和2030年吐鲁番市高昌区地下水开采量限制指标分别为1.82×108m3、1.58×108m3,到2030年,地下水位与2014年相比大部分区域都在回升,且坎儿井出水量也在恢复,达到5360×104m3,与2014年相比增长31%。(5)若想保持吐鲁番市高昌区现阶段的坎儿井出水量不衰减,地下水合理开采量应保持在2.04×108m3左右;若想不断恢复吐鲁番市高昌区的坎儿井出水量,可按“三条红线”控制指标开采地下水,即逐步实现到2020年地下水开采量为1.82×108m3、2030年地下水开采量为1.58×108m3。
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