石河子市地下水系統(tǒng)演化規(guī)律與水環(huán)境效應(yīng)研究.pdf

1、石河子市位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣，瑪納斯河西岸，是新疆重要的糧棉基地和天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的重要樞紐，其城市生活和工業(yè)用水主要依靠地下水供給。隨著瑪納斯河灌區(qū)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，灌溉引水量不斷增大，河道過(guò)水量減少，地下水的補(bǔ)給來(lái)源大量減少。而石河子市從20世紀(jì)50年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)利用地下水，隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，地下水開(kāi)采量不斷增長(zhǎng)。近幾年，隨著石河子經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)升格為國(guó)家級(jí)開(kāi)發(fā)區(qū)，電力能源、化工、紡織工業(yè)迅猛發(fā)展，工業(yè)用水猛增，工業(yè)發(fā)展與

2、水資源、水環(huán)境之間的矛盾日益突出。據(jù)2005年調(diào)查，市區(qū)的地下水已經(jīng)處于嚴(yán)重超采狀態(tài)。為此，如何認(rèn)識(shí)地下水系統(tǒng)演化規(guī)律，確定合適的地下水開(kāi)采原則，科學(xué)合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源，保障城市供水安全和保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境，保持經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，是石河子市當(dāng)前面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。 本文系統(tǒng)地研究了前人豐富的水文地質(zhì)和水資源開(kāi)發(fā)利用資料，開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)調(diào)查、勘探和試驗(yàn)工作，取得了石河子市最新的地下水流場(chǎng)、水化學(xué)場(chǎng)等基礎(chǔ)資料。本文在對(duì)研究區(qū)地

3、下水系統(tǒng)特征詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，建立了研究區(qū)地下水流動(dòng)系統(tǒng)，以及水文地質(zhì)概念模型和數(shù)值模型，進(jìn)行了地下水均衡計(jì)算和預(yù)測(cè)分析。利用數(shù)值模型和研究區(qū)近50年不同階段的地下水開(kāi)發(fā)利用資料，恢復(fù)了開(kāi)采初期地下水自然狀態(tài)，分析在人工干預(yù)下，不同時(shí)期(不同開(kāi)采階段)，地下水系統(tǒng)(含水層系統(tǒng)、源匯項(xiàng)、地下水流場(chǎng))的演化規(guī)律；預(yù)測(cè)在現(xiàn)狀超采狀態(tài)下，地下水系統(tǒng)的發(fā)展變化趨勢(shì)及由此引發(fā)的水環(huán)境效應(yīng)；確定了超采條件下地下水的開(kāi)采原則和地下水資源涵養(yǎng)保護(hù)方案。并

4、系統(tǒng)總結(jié)了內(nèi)陸干旱區(qū)山前帶地下水資源的計(jì)算評(píng)價(jià)方法。 本文研究的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)有：(1)建立了石河子市地下水流動(dòng)系統(tǒng)和分析干旱區(qū)山前地下水流動(dòng)系統(tǒng)特征方法；(2)研究區(qū)地下水總補(bǔ)給量為1.6732×10<'8>m<'3>/a，地下水總排泄量為2.0341×10<'8>m<'3>/a，均衡差為-0.3609×10<'4>m<'3>/a，為負(fù)均衡；(3)地下水流場(chǎng)的演變主要表現(xiàn)為地下水位下降，等水位線向東南偏轉(zhuǎn)、后退和在集中開(kāi)采區(qū)

5、形成降落漏斗，地下水流向發(fā)生小角度、小范圍偏轉(zhuǎn)，地下水水力梯度變小，人工開(kāi)采對(duì)地下水流場(chǎng)的影響程度由南到北逐漸變?nèi)酰?4)由于地下水超采，水位持續(xù)下降，已影響城市供水安全；(5)開(kāi)展了跨邊界(不同的行政單元)含水層地下水分水比例定量研究，瑪納斯河河道入滲補(bǔ)給量的59.82﹪徑流到了西岸石河子地區(qū)；(6)利用已建立的地下水?dāng)?shù)值模型反演，重建了地下水自然循環(huán)狀態(tài)；(7)提出了研究區(qū)新的地下水開(kāi)采原則，即以一定的下降速率(不同規(guī)劃水平年的地下