欢迎来到新疆维吾尔自治区勘察设计协会,今天是 

新疆博尔塔拉蒙古自治州平原区地下水资源保护规划——地下水资源调查评价

点击次数:1879

点击主图可以查看设计原图

获奖年度2023

专业分类工程勘察

获奖等级一等奖

设计单位新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司

设计人员马龙、姚安琪、向新益、王柱和、刘诚、唐虎、马军、王兆云、金英春、李涛、潘盈良、吴楠、吴超、李军辉、令军帅、秦国强、刘传信、李泽发、王琛涛、杨学亮

项目简介

一、项目概况

博州是水资源相对匮乏的地区, 随着工、农业的快速大力发展,水资源供需矛盾日益突出,在博河下游和精河流域,由于地下水超采,地下水水位下降明显,如不得到有效控制,环艾比湖生态必将遭受破坏。博州人民政府高度重视地下水开发利用工作,为适应新形势下博州国民经济发展的需要,贯彻执行自治区水利厅下达“三条红线” 指标,使区内有限的水资源得到更加合理地开发利用,委托我单位开展地下水资源调查评价工作。

调查评价范围为博州绿洲平原区,总面积约为5500 km2。评价区区域地质条件、水文地质条件极其复杂,地表水与地下水之间存在多次转化,地下水形成与赋存条件、补径排条件、富水性、水化学类型、动态变化等水文地质条件复杂多变。

项目通过高分辨率遥感解译、地质地貌调查、物理地质现象调查、地下水位埋深调查、泉水调查、水井调查、抽水试验、物探测试、水质分析、土地利用调查、土壤盐渍化调查、地表水调查等手段查明了项目区水文地质条件。在地下水均衡计算的基础上,建立了地下水数值模拟模型,预测了不同开采方案运行后水位的变化情况,对地下水资源量及可开采量做出科学合理评价,为水资源开发利用、管理和保护规划提供科学依据,为环艾比湖生态改善发挥重要作用。

二、项目特色

(1)项目特点

①区域地质条件复杂。

在大地构造上,博州属于北天山优地槽褶皱带的博乐山间拗陷和乌鲁木齐山前边缘拗陷两个三级构造单元。博尔塔拉谷地主要受东西向为主的构造线方向控制,伴之南北向断裂作用形成的断陷。在博尔塔拉谷地中又有新近系岩层沿主体山脉前缘作断续状分布(又称前山构造或前山隆起)。由于基底起伏断块式沉降与局部隆起,及次一级近南北向断裂的存在,就使得谷地内部地质构造复杂化。

博尔塔拉谷地、精河盆地在中更新世时期前尚属两个封闭性的湖盆。由于气候变更,山谷冰川的多次消融,直到上更新世才形成大规模山谷,冰川才最后退却而转入洪水期,这时博尔塔拉河随之形成,并打开通向精河盆地的通道,携带大量碎屑物质至下游与精河盆地相连接。由各条河流组成的山前平原,第四系厚度空间变化较大,含水层结构变化多样。

②评价区水文地质条件复杂、面积大。

评价区包括博乐谷地灌区、博乐下游灌区、大河沿子灌区、阿恰勒灌区、精河灌区、托托河灌区、阿拉山口灌区等7个大型灌区,评价区面积 5500km2。评价区涉及博河、乌尔达克赛河、哈拉吐鲁克河、保尔德河、大河沿子河、阿恰尔河、精河、托托河等8条大型河流、50余条山溪水及多处平原泉群;地表水与地下水之间存在多次转化,地下水形成与赋存条件、补径排条件、富水性、水化学类型、动态变化等水文地质条件复杂多变。

③水利工程现状条件复杂。

评价区蓄水工程包括大库斯台水库、鄂托克赛尔水库、五一水库、哈拉吐鲁克水库等15座中小型水库,其中7座水库是位于评价区内的平原水库,引水工程包括博格达尔干渠、五一干渠、七一干渠等23条引水干渠,上百条引水支渠,渠系错综复杂;水库现状渗漏条件以及渠系防渗情况直接影响评价区地下水补给量;提水工程包括3573眼机井,机井年开采量统计数据多种多样,无统一数据;排水工程包括多处泉水排泄、自流井排泄及排碱渠排泄,各排泄量前期未曾进行过全面系统的量测工作。评价区蓄水、引水、提水、排水工程点多、面广、错综复杂,调查工作量庞大。

(2)技术难点与技术创新

①采用高精度遥感解译土地面积

随着社会经济的快速发展,土地利用变化也愈加频繁,而传统的土地调查手段信息化程度不高,图件更新不及时,调查内容和指标不全面等,已不能全面满足管理的需要。为掌握博州真实的土地利用基础数据,需要采用实时的高精度的土地利用监测手段,以满足水资源管理部门针对现状实施合理分配水资源的要求。本次评价以资源3号卫星影像为数据源,采用2013年中科院新疆生态与地理研究所完成的最新2.1米高分辨率数字正射影像图,对耕地范围及种植作物类型进行解译提取,获取了详实可靠的耕地面积。

②采用多种方法确定机井现状开采量

现状开采量的确定对水资源评价成果的验证以及超采区治理起着决定性作用,因为缺乏完善的计量监测设施,评价期博州地下水开采量基本依靠管理经验估算的方式统计,机井开采量的确定一直是制约地下水资源评价的难点。本次评价搜集了博州水利局调查填报数据;另外通过现场调查复核,采用以电折水的方法对开采量进行核算;同时结合各乡镇灌区的地表水供水量、灌溉面积、灌溉水利用系数、灌溉定额、农作物种植结构等因素和指标进行供需水平衡计算分析,对用电量核算出的机井开采地下水量结果再次复核,最终确定了现状地下水开采量。

③采用水均衡法和数值模拟法计算评价水资源量

水资源计算和评价采用了水均衡法和数值模拟法两种方法。水均衡法确定了均衡区范围和面积,是将地表水和地下水放在一个系统中加以研究,虽然较地下水均衡法在运用时要复杂一些,但它起到相互制约的作用,从而可提高评价的精度和准确性。

地下水数值模型依据水文地质勘探、试验和研究,建立了水源地评价区的地下水流动系统和符合实际的地下水概念模型。选用了二元结构三维非稳定流数值模型,引用美国地质调查局标准的地下水三维流动模型(Processing Modflow)。利用多年地下水长观资料和区内水文资料,以及充分引进卫星遥感技术解释评价区灌溉、非灌溉、植被、裸地、水域等各类土地面积,为模型参数率定和各项蒸发蒸腾量(ET)计算奠定了可靠的基础。模型对维持现状开采量和降至地下水可开采量两种方案进行了模拟分析,分析不同开采方案运行后各均衡项、降深及水位的变化情况。对选定的开采方案进行15年地下水位、地下水量预测预报。经地下水开发工程近些年的运行观测分析,预测与实际结果比较接近。实际与模拟结果基本相符,地下水资源量与可开采量计算评价正确合理。

(3)实施效果

本项目评价勘察研究方法和手段达到国内同类先进水平,且地下水资源评价成果可靠,为地下水保护规划提供了水文地质技术依据。目前博州正在委托我单位开展超采区治理中期评估工作,根据今年4月调查结果,精河超采区地下水位与10年前比较,水位整体已呈现稳定上升趋势,仅局部存在下降趋势,博河下游水位下降趋势得到明显遏制,局部甚至出现水位上升情况;环艾比湖生态得到明显改善。

三、综合效益

一是以乡镇、团场为单位细化评价地下水水资源量及可开采量,为各级水行政主管部门对水资源进行管控和优化配置提供便利。

二是根据区内地下水埋深条件、开发利用现状,对评价区地下水开采条件进行了详细划分,将平原区开采条件划分为:不宜开采区、潜水适宜开采区、潜水及浅层承压水适宜开采区、限制开采区、适宜开采区;为地下水合理开发利用提供了方向。

三是对评价区水功能区进行了划分,划分了开发区、保护区、保留区,便于流域机构和各级水行政主管部门对地下水资源分级进行管理和监督。

四是对博州后期有关水安全、流域规划、超采区治理等方面规划方案的编制提供水文地质技术依据。博州近几年完成的《博州水安全战略规划》《新疆博尔塔拉河、精河流域综合规划》《博乐市地下水超采区治理方案》等规划方案编制过程中,均以该报告地下水资源量和可开采量作为规划依据。

五是本项目地下水资源评价成果,为后期地下水保护规划、超采区治理等提供了可靠的水文地质技术依据,根据目前博州超采区治理中期评估成效分析,博州超采区治理成效显著,地下水位下降问题得到有效遏制,水资源的供需矛盾问题持续改善,艾比湖周边环境条件明显提升。