摘要
玛纳斯河流域地处我国西北干旱地区，降雨少、蒸发大是其两大气候特征，水资源比较匮乏，而存在于地下可以为人类所利用的水资源—地下水资源，已成为该地区的主要选择。地下水过量开采所造成的地下水位下降，土地荒漠化等问题严重，“三条红线”实施以来，严格控制地下水的开采量，地下水位有所回升。因此，分析研究“三条红线”条件下，地下水位的动态变化规律、影响因素以及未来水位变化具有非常重要的现实意义。 本文主要研究“三条红线”条件下，研究区地下水位变化规律并通过因子分析和线性回归分析研究该地区水位变化的驱动力因素；通过对研究区补给量与排泄量的计算，进行水均衡分析，衡量玛纳斯河流域的地下水储变量变化；通过建立水文地质概念模型，构建三维地下水流数值模型，预测分析“三条红线”条件下玛纳斯河流域中游平原区未来地下水位变化规律。主要结论如下： （1）2012～2019年，玛纳斯河流域中游平原区地下水位年际变化呈现先下降、在上升、再缓慢下降的趋势，下降趋势逐渐变缓趋于稳定。年内变化呈现3、4月份到8、9月份下降，8、9月份到来年3、4月份不断上升的状态。其中，下野地、金安、莫索湾和石河子灌区2012～2015年水位波动下降，下野地、金安和莫索湾2015～2016年水位回升，石河子灌区2015～2018年水位回升，之后水位处于波动下降并趋于稳定。运用因子分析和线性回归分析对研究区影响因素进行分析得出，研究区地下水位变化的因素主要有自然因素和人为因素，其中人类活动是影响该地区的最主要因素。 （2）利用地下水均衡法划定均衡区与均衡期，运用水量平衡方程对研究区水均衡计算。通过分析可以得出，2016年地下水的补给与排泄量之差大于0，地下水处于正均衡。影响地下水位变化的主要因素主要有3个，一是灌溉入渗补给量，二是渠道渗漏量，三是地下水开采量。计算结果为：地下水的补给与排泄总量分别为79967.94×104m3与79567.27×104m3，补排差400.67×104m3。根据储变量计算公式计算地下水的储变量是390.64×104m3。因此，由分析可知，二者的绝对均衡误差10.03×104m3，相对均衡误差2.5%。本研究成果可以给相关地下水模拟提供参考依据。 （3）基于地下水在三维空间流动的偏微分方程，建立水文地质概念模型，进而构建三维地下水流数值模型，按“三条红线”条件下规定的未来区域内地下水开采量对研究区的未来地下水位进行模拟预测。2025年，玛纳斯河流域中游平原区地下水流总体流向变化不大，相较于2019年，地下水位变化范围：下野地灌区在-1.53m～16.97m，金安灌区为-0.84m～18.11m，莫索湾灌区为-1.21m～13.98m，石河子灌区为-14.56m～14.75m；相较于2025年，2030年整个研究区地下水位都有所上升，地下水位变化范围：下野地灌区在-3.80m～17.07m，金安灌区为-3.11m～16.85m，莫索湾灌区为-0.46m～8.32m，石河子灌区为-1m～18.59m。
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