玛纳斯河流域位于天山北麓中段，准噶尔盆地南缘。南起依连哈比尔尕山北麓分水岭，北接古尔班通古特大沙漠，东起塔西河，西至巴音沟河。总面积2.43万km2，其中山区面积1.12 万km2，平原面积0.96 万km2，沙丘面积0.35 万km2。

流域内发育有6条内陆河流，由东向西依次为：塔西河、玛纳斯河（简称玛河）、宁家河、金沟河、大南沟河和巴音沟河，均发源于天山北麓依连哈比尔尕山山脉，河流由南向北流入准噶尔盆地。重点研究的范围为玛纳斯河流域内的玛纳斯河冲洪积扇和冲积平原，地理坐标为东经85°40′～86°30′，北纬44°11′～44°44′，面积2638.69km2。研究区玛纳斯冲洪积扇及冲洪积平原区是石河子市、玛纳斯县和农八师部分团场所在地，人口较密集，是以汉族、回族、维吾尔族为主的多民族地区，大部分人从事农业生产，少部分人从事牧业，城镇以工商业为主。

流域主要气候特征是蒸发大、降水少、温差大、湿度小，属典型的内陆干旱气候。玛纳斯河是天山北麓最大的河流，沿途汇集芦草沟、大白杨沟及清水河子等大小支流，经肯斯瓦特、红山嘴，流入山前平原，又过杨家摆、小拐，最后注入玛纳斯湖，全程324km。地表径流模数2.37万m3/（年·km2）。山区丰富的降水为径流提供了水源保证。据红山嘴水文站资料，玛纳斯河多年平均径流量12.64亿m3，最大洪峰流量650m3/s，最小流量2.0 m3/s，自1959年东岸大渠引水后，除6～9月泄洪外，其余时间平原河道断流。区域内共有23座水库，其中大型2 座、中型6 座、小型15 座，均为引水式平原水库。

由于本区河川径流的补给水源主要来自山区冰雪融水及降水，因此径流的变化与气候条件关系密切，每年夏季随着气温升高，高山冰雪强烈消融，同时又是高中山区多雨季节，河水流量骤增，径流集中的6～8月为洪水期，此时期玛纳斯河径流量占全年径流量的70%左右，如有较长的暴雨就会形成洪水，最大洪水期多出现在7月至8月上旬。每年11月至翌年3月为封冻期，亦为河流的枯水期，枯水期各月径流量占全年径流量的3%以下（包括4月份），径流补给的唯一来源为山区地下水。玛纳斯河的径流变差系数Cv 值为0.14。

（一）流域水资源条件

1.径流量与泉水流量的对比关系

研究区以南为透水性较差的第三纪地层组成的东西向背斜构造，犹如一道天然屏障，阻隔了山区地下水与平原区地下水的相互联系。东西向山间洼地内堆积着较厚的下更新统西域组砾岩及中更新统砾石与黄土，构成一座天然调节地下水库，在玛纳斯河红山嘴以南、宁家河卡子湾一带，地下水沿深切的河谷，以侵蚀下降泉的形式汇入各河中。

研究区以玛纳斯河冲洪积扇和冲洪积平原为主体，东部包括塔西河冲洪积扇的一部分，西部包括宁家河冲洪积扇。扇间地下水既存在水力联系又具有相对独立性，通过扇区北部的扇缘溢出带向准噶尔冲积平原过渡，为一个基本完整的水文地质单元。平原区巨厚的第四系松散岩层，为地下水的储存和运移提供了良好的空间，较丰富的地表水资源，为地下水的形成提供了充足的补给来源。

与扇区沉积结构相对应，从扇顶至扇缘，分布有单一卵砾石结构潜水含水层和多层结构承压—自流水含水层。

玛纳斯河流域地形南高北低，东高西低，具有干旱半干旱地区山前冲洪积扇及冲洪积平原的一般水文地质规律。地下水的形成及运动受地质构造、地形地貌及水文气象等因素的控制。

流域内地下水主要补给源为河流及渠道的渗漏，其次为田间灌溉入渗、春融水入渗、平原水库入渗和降水入渗补给。

泉与潜水含水层具有相同的补给来源，因而影响泉水流量的因素与潜水含水层基本相同。从玛纳斯河河床多年径流量与泉水流量对比曲线（图2-3）可以看出，在自然条件下，泉水流量主要受地表径流的控制，特别是受泄入河道流量控制，地表径流与泉水流量有着密切的关系，河床水流量大，泉水溢出量也大，反之则小。从历年泉水的年内月径流量观测资料来看，泉水最大溢出量要比玛纳斯河洪峰期晚3～4 个月，持续时间达5 个月之久，泉水最小溢出量在6～8月。

图2-3　玛纳斯河多年径流量与泉流量对比关系曲线图

随着河流量的减少，泉水溢出量明显减少。自1959年东岸大渠建成后，人为改变了河水排泄方式，从而引起泉水溢出量相对减少。玛河东岸的夹河子水库以南地带，1980年经过实际测算，泉水溢出量为0.52亿m3，由于上游开采量增加，现在除兰州湾有泉水溢出0.06 亿m3 外，其他泉沟基本断流。近30年来，随着人为影响因素的不断增强，泉水溢出量已由1960年以前的平均4.07亿m3 减少到目前的2.80亿m3 左右。

2.水资源开发利用现状

玛纳斯河冲洪积扇和冲洪积平原水利化程度较高，已基本形成了较配套的引、蓄、灌、排水利系统。

玛纳斯河多年平均径流量12.48亿m3，为研究区水资源最主要的组成部分。自1959年东岸大渠建成后，玛纳斯河在红山嘴以上有70%以上的水量被引入渠道。目前各渠道多年平均引水量为9.18亿m3，占河流量的73%。其中玛纳斯县为2.11亿m3，石河子垦区为7.07亿m3。主要支干渠多为干砌卵石和预制板结构，渗漏量较小，渠道有效利用率一般在77% 左右。1995年渠系总引用水量5.88亿m3。

研究区大规模开发利用地下水始于20世纪70年代，目前已形成较大开采区的有：石河子市集中开采区、玛纳斯电厂水源地、玛纳斯县集中开采区、石总场和马场湖农业分散供水水源地。目前区内共有开采井2000 多眼，1995年地下水开采量2.34亿m3。

在溢出带下游平原水库附近，玛纳斯河管理局利用抽水井抽取承压含水层地下水补给水库。1995年开采量为2912.16万m3。

3.水环境问题

地质环境对本区的社会经济发展具有一定的制约作用。随着社会经济的发展和水资源不合理的开发利用，有关水环境地质问题更加突出，主要表现在以下3 个方面。

（1）地下水位持续下降。在冲洪积扇的中上部，由于大量开采地下水，使潜水含水层水位多年持续下降。特别是在水资源最丰富、开采条件最好的乌伊公路附近，如石河子市、玛纳斯镇、玛纳斯电厂等地下水开采较集中的地带，水位下降较快。石河子市区自20世纪60年代以来，地下水位累积下降13～20m；特别是1987年以来，开采量增加，地下水位下降加速，平均年降幅0.7～1.1m。玛纳斯电厂和玛纳斯镇近年来地下水位也持续下降，平均年降幅0.5～0.7m。在冲洪积扇中上部的头工乡、凉州户乡、兰州湾乡、广东地乡、石河子乡、143团、152团、乌兰乌苏乡等地，地下水位均有不同程度的下降，近年来平均年降幅0.4～0.6m。由于地下水位降低，使这些地区的抽水成本提高，有些抽水井产生掉泵，甚至报废。

（2）土壤盐渍化和次生盐渍化。土壤盐渍化和次生盐渍化主要分布在潜水溢出带以北的细土平原区。据《玛纳斯县板土盐碱土改良规划》，县属平原区盐渍土分布面积占全县平原区面积的7.65%，占全县可耕地面积的47.20%。沙湾县盐渍化土壤面积86.25 万亩，占可耕地面积的40%，每年平均有20%的播种面积因盐碱危害而缺苗，县属研究区内盐渍土面积56.91km2。石河子灌区盐渍化土壤面积占耕地面积的38.1%，其盐分组成类型主要为氯化物—硫酸盐，其次为硫酸盐—氯化物，亦有部分苏打盐类型。

土壤盐渍化的原因是地下水位埋深浅，大量的地下水通过毛细作用蒸发，而使盐分聚集在土壤表层形成盐渍土。原生盐渍土产生的原因主要有两个：①在溢出带附近，潜水含水层主要接受上游潜水补给，使地下水位接近地表，甚至溢出地表形成沼泽；②在溢出带以北的细土平原区，地下水系统水平径流缓慢，水量交换以垂向径流为主。下部承压含水层水位高于上部潜水含水层，故通过越流补给潜水含水层，使之水位上升，埋深变浅，地下水大量蒸发，而产生盐渍土。

次生盐渍土的产生与人类活动有着密切关系。20世纪50年代以来，沿溢出带下游修建平原水库，对潜水含水层形成补给，造成水库周围及其下游地下水位上升，由原来的埋深4m 左右上升到埋深0.5m 左右；此外，地表水渠的渗漏以及农业灌溉、洗盐，使大量地表水渗入地下，抬高地下水位，从而使大水漫灌、洗盐与盐渍化形成了恶性循环。防止土壤盐渍化问题成为农业生产的关键问题。

（二）地下水与地表水转化关系研究

西北内陆盆地地下水—地表水联系密切，是两个既相互依存、相互制约又相对独立的水资源子系统。地表水主要通过河流、渠系、平原水库渗漏和田间灌溉入渗补给地下水，而地下水在溢出带又以泉排泄的方式作为下游平原水库和河流的主要补给源。因此，在以可持续发展为宗旨，水资源的开发利用与社会、经济和生态环境协调发展为原则的前提下，研究两水时空转化规律及其转化量随水资源开发利用条件的变化，有利于充分利用这种转化规律，促使地下水、地表水相互涵养，提高水资源的利用率。

1.地下水资源的组成与评价

（1）地下水资源的组成。1995年研究区范围内的地下水补给资源量为5.97亿m3，其中地表水补给（包括河流、渠系、水库渗漏和地表水灌溉入渗补给）占总补给资源量的71.35%。地下水的侧向流入、流出量占总补给资源量的19.32%，而大气降水入渗补给量和地下水灌溉回归量分别仅占总补给量的7.11%和2.22%。地下水排泄总量为6.30 亿m3，其中地下水开采量、泉排泄量和潜水蒸发量分别占总排泄量的41.78%、28.31%和29.91%。全区地下水开采量为2.63 亿m3。

研究区各均衡量在空间上的分布有较大的差异，地下水、地表水转化形式和转化量也不相同，进行各水平分带的水均衡分析，有助于深入研究地下水、地表水的转化规律。

水平径流带位于冲洪积扇顶部位，是地下水系统的主要补给区。1995年地下水补给量占总补给量的46.93%，地下水补给模数高达60.90 万m3/（km2·年）。该带主要体现为地表水向地下水的转化，即主要通过玛纳斯河、宁家河河床渗漏和渠系渗漏补给地下水，转化量为1.77亿m3，占地表水总转化量的41.68%。地下水的主要排泄方式为向下游溢出带侧向流出和人工开采，石河子市、玛纳斯电厂和玛纳斯镇是地下水开采较集中区，多年来玛纳斯河流量的减少和人工开采量的逐年增加，造成该带地下水位持续下降。尤其是在地下水开采量较集中的石河子市和玛纳斯镇，地下水位下降幅度为0.3～0.5m/年，含水层水量变化量为-2675.39 万m3/年。

溢出带两水转化关系主要体现为地下水通过泉排泄转化为地表水，1995年转化量为1.78亿m3。该带含水层富水性好，地下水埋藏浅，是地下水开采的最有利地段。

垂向交替带位于平原水库及其以下的玛纳斯冲积平原上，面积占整个研究区面积的63.06%。该带地下水水平径流微弱，以垂向径流和交替为主。上层潜水表现为大量接受地表水的补给和蒸发排泄。地表水的补给主要有渠系、水库渗漏和灌溉入渗等，补给量为1.77亿m3。由于大量地表水的补给，加之下部承压含水层的顶托补给，使地下水位埋深较浅，一般为1～3m，造成潜水大量蒸发，蒸发量占研究区蒸发量的82.64%。地下水的蒸发浓缩作用使该带潜水矿化度较高，大部分地段为微咸水或咸水，只是在玛纳斯河两侧和古河道处，有淡水分布。下部承压含水层的唯一补给源为上游含水层的侧向补给，天然状态下的主要排泄方式是向上部潜水含水层越流，人工开采改变了承压含水层原有的径流模式，减少了对潜水含水层的顶托补给量，即间接减少了潜水含水层的蒸发量，增加了该带地下水的可利用量，提高了地下水资源的利用率。

研究区各均衡量在空间上的分布有较大的差异，地下水、地表水转化形式和转化量也不相同，表2-8给出了水平径流带、溢出带和垂向交替带各均衡量的情况。

表2-8　1995年各水资源分带地下水均衡计算表 （单位：亿m3）

* 含2.22%地下水灌溉回归量。灌溉入渗量中，地下水灌溉回归量为1326.38万m3。

（2）补给资源量与可开采资源量。在多年平均基础上，地下水各补给资源量为5.98亿m3/年，平均补给模数为22.67万m3/（km2·年），各补给项见表2-9；在75%保证率条件下，地下水补给资源量为5.37 亿m3/年，平均补给模数为20.35万m3/（km2·年）。

表2-9　玛纳斯河平原区地下水补给资源量计算表

地下水可开采资源量是指在经济和技术合理的条件下，开采过程中不发生水质恶化或其他不良地质现象，并对生态环境不致造成不利影响的情况下，有保证的地下水资源量。

水平径流带是一个巨大的地下水库，具有良好的多年调节作用，可将本区多年平均地下水补给资源量作为可开采资源量的计算基础。在水平径流带和溢出带，地下水的补给资源量约为3.80 亿m3/年，该补给量消耗于开采和泉排泄的量约为2.72 亿m3/年。增加开采量，必然袭夺泉流量，使泉流量减少，多年来地下水开采量的持续增加和泉流量的逐年减小已说明这一问题。目前泉排泄主要用途是补充平原水库，由于平原水库的水面蒸发和渗漏量均比较大，这种引泉入水库的做法并非是水资源最有效的利用方式。如果通过适当降低地下水位，将地下水保存在含水层中，可避免无效消耗，提高其利用率。但从生态环境意义上，保持一定的泉流量和一定地下水埋深，对于保护植物和防止土地沙化，具有重要意义。

垂向交替带承压含水层总补给资源量约0.81 亿m3/年，开采量约0.51亿m3/年，向上层的越流量约为0.30亿m3/年，基本处于均衡状态。如果采用合理布井、增加承压水开采量、降低承压含水层水头、袭夺越流量的措施，不仅会增加地下水可开采资源量，而且通过减少对上层潜水的补给，间接减小了蒸发量，从而减轻该带的盐渍化程度，具有一定的环境效益。(www.daowen.com)

垂向交替带潜水基本处于垂向补给和蒸发排泄、地下水开采的动平衡状态。该带潜水补给量约2.08亿m3/年，蒸发量约1.55 亿m3/年。由于该带内咸水和微咸水分布面积较大，大部分地段地下水开采条件不佳，故地下水开采多呈分散性，开采量并不大，约0.47 亿m3/年。开采主要集中在玛纳斯河两岸和古河道等富水性较好、地下水矿化度较低处。适当增加该带淡水和部分微咸水开采量，既可增加水资源可利用量，又降低了地下水位，减少潜水蒸发量，有利于盐碱地的改良。目前地下水埋深平均1.80m 左右，埋深降低到3.5m左右，可使潜水蒸发量减少到0.71亿m3/年。目前仅开采淡水和微咸水0.47亿m3/年，尚有0.49亿m3/年的开采潜力。

根据上述分析，得出如下结果：①水平径流带和溢出带保持0.50亿m3/年左右的泉流量较为合适。两带地下水可开采资源量约为2.20 亿m3/年，开采资源模数为22.55万m3/（km2·年）。地下水可利用资源量为2.70 亿m3/年，地下水可利用模数为27.68万m3/（km2·年）。②垂向交替带地下水可开采资源量约为1.77亿m3/年，开采资源模数为10.64万m3/（km2·年）。其中承压水可开采资源量确定为0.81 亿m3/年，开采资源模数为4.87 万m3/（km2·年）；潜水含水层淡水和微咸水可开采资源量约为0.96亿m3/年，开采资源模数为5.77万m3/（km2·年）。③以多年平均地下水补给资源量为基础，在现状水资源开发利用条件不发生很大变化的情况下，研究区地下水可开采资源量约为3.97亿m3/年，约占多年平均补给资源量的66.35%。平均地下水开采资源模数为15.04万m3/（km2·年）。④泉流量是地下水的一部分，转化为地表水后用于下游补充水库和灌溉，故该量也是地下水可利用量。由此，总地下水可利用量为4.47亿m3/年，约占多年平均补给资源量的74.71%。地下水可利用量模数为16.94万m3/（km2·年）。

2.地下水与地表水的转化关系及变化趋势

西北内陆盆地地下水—地表水联系密切，是两个既相互依存、相互制约又相对独立的水资源子系统。地表水主要通过河流、渠系、平原水库渗漏和田间灌溉入渗补给地下水，而地下水在溢出带又以泉排泄的方式作为下游平原水库和河流的主要补给源。不同的水文地质分带，地下水与地表水转化关系各异。水平径流带和溢出带地下水，对于研究区的城镇工业和生活用水、农业用水和保持生态环境具有重要的意义。两个带的地下水主要接受河流、渠道渗漏补给，少量灌溉入渗和水库渗漏补给；溢出带则是以泉的形式由地下水转化为地表水；垂向交替带则主要为渠系、水库渗漏和灌溉入渗补给地下水。图2-4给出了研究区两水的转化关系和1995年各类转化量。因此，在以可持续发展为宗旨，水资源的开发利用与社会、经济和生态环境协调发展为原则的前提下，研究两水时空转化规律及其转化量随水资源开发利用条件的变化，有利于充分利用这种转化规律，促使地下水、地表水相互涵养，提高水资源的利用率。

图2-4　现状水资源条件下地下水与地表水的转化模式及转化量（万m3）示意图

（1）玛纳斯河渗漏量及其变化规律。玛纳斯河出山口径流量的大小对本区的地下水和地表水资源起着主导作用，该量决定了渠首引水量和河道泻水量的大小，这两种径流途径对地下水补给具有不同的影响。

玛纳斯河从山口到夹河子水库以上的河床渗漏条件好，渗漏系数为0.40左右，因此，该河段径流量大小对该区地下水补给具有重要意义。如1956年以前，溢出带泉流量为4.29～5.00亿m3/年，而在1959年东岸大渠竣工引水后，改变了河水的流动途径，玛纳斯河河道径流量大大减少，从而使其对地下水的补给量减少，造成泉流量显著减小，1960年泉流量只有3.70亿m3/年左右，与引水渠道建成前的泉流量比较，减少了1亿m3/年左右。玛纳斯河渠首引水量大小受出山口径流量大小和渠道设计引水能力的控制，近年来平均引水量约为9.18亿m3/年，假设渠首引水量基本不变，图2-5给出了地下水补给量随径流量保证率变化的情况。由图2-5看出，保证率50%的补给量为1.29亿m3/年，大于70%保证率的补给量则小于1.00 亿m3/年。由此计算出多年平均玛纳斯河流渗漏补给量为1.38亿m3/年。

图2-5　玛纳斯河不同保证率径流量下的地下水补给量

（2）渠系渗漏补给量及其变化规律。渠系渗漏补给是研究区最大的地下水补给项，该项占多年平均总补给量的23.97%。不同水文地质分带，渠系补给量所起的作用也不同。在水平径流带和溢出带，渠系补给可增加地下水可利用资源量；而在垂向交替带，渠系渗漏补给造成潜水位埋深变浅，蒸发加大，产生土壤盐渍化，因此该区渠系渗漏不仅没有增加可利用资源量，而且产生了环境问题。经模型验证，全区渠系有效利用系数平均为0.7716（补给修正系数按0.88计算）。随着水利化程度的提高和渠系防渗措施的加强，渠系有效利用系数将逐步提高，相应对地下水的补给量会逐渐减少，假定玛纳斯河渠首引水量不变，随着渠系利用系数的提高，渗漏量直线减少，渠系有效利用系数提高1%，则渗漏补给量约减少808万m3/年（图2-6）。在水平径流量和溢出带，减少了地下水的有效补给量，到2010年，泉流量减少到1.1亿m3，这种减少趋势不利于地下水资源的涵养和有效利用；而在垂向交替带减少了对地下水的无效补给，蒸发量较现状开采条件下有所降低，有利于提高地表水利用率，避免或减轻土壤盐渍化。

图2-6　渠系有效利用系数与渗漏补给量关系曲线

（3）泉水流量影响因素及其变化规律。泉水流量是地下水系统的状态变量，也是地下水转化为地表水的具体体现，它综合反映了地下水系统的均衡状态。影响泉水流量趋势性变化的主要因素是水平径流带和溢出带的地下水开采量、玛纳斯河床和渠系渗漏补给量。泉水流量与这些均衡量处于一种动态平衡过程中，任何量的变化都会引起泉水流量的变化，以达到一种新的平衡。通过运行已建立的模拟模型，在给定水资源开发利用条件下，可预测泉水流量和各水文地质分带地下水位的变化趋势，以研究各均衡项对地下水系统及其两水转化关系的影响。

第1 方案：现状水资源开发利用条件下地下水状态变化趋势。

按现状水资源开发利用条件，预报到2010年地下水状态变化趋势（见图2-7，第1方案），可以得出3点结论：①由于近几年地下水开采量持续增加，地下水系统仍处于不平衡状态。即使今后地下水开采量保持现状，泉水流量将进一步衰减，到2001年以后，泉水流量与开采量、补给量达到了一种新的平衡；②未来蒸发量有所增加，其原因是垂向交替带地下水接受过多的地表水补给，地下水位略有上升造成；③地下水系统为达到新的平衡，仍处于调整状态，含水层累计减少储存量8928.94万m3，但分带差异较大。

图2-7　不同方案下泉水流量的变化趋势

1—第1方案；2—第2方案；3—第3 方案；4—第4方案

第2方案：渠系有效利用系数提高条件下地下水状态变化趋势。

渠系渗漏对地下水补给起着重要的作用。渠系有效利用系数提高，将减小对地下水的补给，选定渠系有效利用系数由原来的0.77提高到0.82，在其他条件不变的情况下，全区地下水补给量将减少约0.37 亿m3/年，占原渠系渗漏补给量的19.37%，占全区多年平均补给量的6.19%。计算结果表明：由于水平径流带和溢出带渠系渗漏补给的减少，泉水流量持续下降，直到2006年以后才基本稳定在1.10 亿m3/年左右，在相同开采条件下，稳定泉水流量比现状渠系有效利用系数条件下约减少0.30 亿m3/年，可见渠系渗漏补给对地下水、地表水转化的重要影响；由于地下水补给量减少，地下水系统调整达到新的平衡所需时间更长。总之，渠系有效利用系数的提高，使溢出带泉水流量和垂向交替带蒸发量较现状水资源开发利用条件下均有较明显的减小。

第3 方案：增加地下水开采条件下地下水状态变化趋势。

随着工农业的发展和人民生活水平的提高，对水资源的需求将会不断增加。根据石河子市、玛纳斯县及兵团国民经济发展规划精神，到2020年需水量将是现状地下水开采量的1.59 倍，已超过了本区地下水可开采资源量，这会使泉水流量发生较大的变化。随着开采量的迅速增加，泉水流量一直持续下降，到2020年泉水流量将减小到约0.66亿m3/年；由于在垂向交替带也适当增加了开采量，使该区地下水位略有下降，蒸发量减少到约1.70 亿m3/年；大量开采地下水，使水平径流带地下水位降幅较大，如果2020年后继续加大开采，将会使水位进一步下降，泉水流量逐渐减少，不能保证0.50 亿m3/年的最低泉水流量要求。

第4 方案：增加渠系有效利用系数、增加地下水开采条件下地下水状态变化趋势。

综合考虑上述方案，可以得到到2030年泉水流量和地下水位动态变化趋势。到2030年，泉水流量减小到0.39亿m3/年，水平径流带和溢出带上部地下水位明显下降，垂向交替带潜水位下降了0.5～1.0m，从而使蒸发量由现在的1.79亿m3/年左右，降低到1.42亿m3/年左右。由于补给量的减少和开采量的增加，使地下水系统一直处于动态调整过程中，按该方案开采下去，势必会减少地表水对地下水的补给，加之地下水开采量的增加，必将使泉水流量减小，以至消失。

3.玛纳斯河流域地下水的合理开发利用模式

地下水资源不仅是玛纳斯流域城镇工业和生活、农业灌溉的主要水源之一，也是生态环境最主要的控制因素。因此，合理开发利用地下水，对于该流域国民经济发展和保护生态环境具有重要的意义。本流域地下水合理开发利用的基本原则应是：以可持续发展为原则，注意社会、经济与环境的协调发展，使水资源可持续利用；充分利用地下水、地表水的转化规律，提高水资源的利用率，保持一定的生态环境水平。

（1）地下水合理开发利用的模式。

1）加大地下水开发力度。玛纳斯流域地下水分布广、储存量大、调节能力强、供水稳定、不易污染、蒸发损失小、溢出带以上以及承压含水层水质良好等优点，是良好的供水水源。特别是在冲洪积扇中下部至溢出带（乌伊公路以北至平原水库以南）一带，含水层富水性强，地下水埋深浅，开采条件好，是开采地下水的最有利地段。石河子市、玛纳斯镇、玛纳斯电厂、农业井灌区均分布在该带上。尽管这一地带已较大规模开发利用地下水，如在研究区范围内，1995年溢出带以上地下水开采量约1.65 亿m3/年，但相比该带的地下水可利用资源量2.72亿m3/年，尚有1.07亿m3/年的开采潜力。由于富水性强、开采条件好，适于建立大型集中开采水资源地，用于城市和工业供水，为本区的经济发展提供条件。

在玛纳斯流域冲积平原上，广泛分布着水质良好的承压含水层，目前研究区内承压含水层开采量为0.51亿m3/年，按可开采资源量计算，尚有0.30亿m3/年的开采潜力（埋深240m以上）。此外，埋深240m以下的深层承压含水层的可利用量尚未得到利用，其可开采资源量亦有待研究和评价。

综上所述，研究区地下水合理开发利用模式可定义为：在保证0.5亿m3/年泉排量、溢出带下游地下水埋深由目前平均1.8m降低到3.5m左右的前提下，研究区地下水总开采资源量为3.97 亿m3/年，开采资源模数为15.04万m3/（km2·年），目前开采量为2.63亿m3/年，尚有1.34亿m3/年的开采潜力。其中溢出带上游地下水可开采资源量为2.2 亿m3/年，开采资源模数为22.55万m3/（km2·年），开采量为1.65亿m3/年，尚有0.55亿m3/年的开采潜力；溢出带下游地下水可开采资源量为1.77 亿m3/年，开采资源模数为10.64 万m3/（km2·年），开采量为0.98亿m3/年，尚有0.79亿m3/年的开采潜力。溢出带下游潜水含水层淡水和微咸水可开采资源量为0.96 亿m3/年，开采资源模数为5.77万m3/（km2·年），尚有0.49 亿m3/年的开采潜力；承压含水层通过袭夺越流量、间接减少蒸发量的措施，可增加开采资源0.3 亿m3/年，使可开采资源量增加到0.81亿m3/年，开采资源模数为4.87万m3/（km2·年）。

2）遵循地下水与地表水的转化规律，提高水资源的有效利用率。在溢出带以上地区，渠系和河流渗漏是地下水的主要补给源，它起着涵养、增加地下水可开采资源量的作用。长期以来，由于玛纳斯河渠首引水量的增加，使玛纳斯河道流量减少，加之渠道防渗能力逐年提高，已使地下水的补给量逐渐减少，长此下去，必将造成地下水资源的减少。因此，应有目的的适度增加地表水对地下水的转化量，以保证地下水主要开采地段持续稳定开采地下水。从这一观点出发，对溢出带以上的渠道，不应过分强调衬砌和防渗，因为本区渠系有效利用系数提高1个百分点，即减少约470万m3/年的地下水补给量。玛纳斯河道在夹河子水库以上河段渗漏量较大，渗漏系数为0.40，因此，适当增加玛纳斯河道过水量可增加地下水可开采资源量。另外，增加玛纳斯河流量有利于河流下游对地下水的补给，以恢复下游的生态环境。

在溢出带以下冲积平原地区，大面积的渠系渗漏和田间灌溉入渗补给，使这一地带潜水位升高，造成土壤次生盐渍化、潜水蒸发量加大和潜水矿化度升高。这种地表水向地下水的转化量不仅没有增加地下淡水可供水量，而且造成一定的环境危害。因此，在这一地区应加强渠道防渗措施，减少渠系渗漏量。若将研究区垂向交替带渠系有效利用系数提高5 个百分点，可减少渠道损失量1800万m3/年，减少渗漏补给地下水量1600 万m3/年。本区大部分地区仍采用大水漫灌的灌溉方式，平均毛灌溉定额为600m3/亩，大者可超过1000 m3/亩，不仅造成大量水资源浪费，而且加大了对地下水的补给，造成地下水位上升。据研究，本区灌溉定额350～400 m3/亩即可^[1]，若将灌溉定额降低1/3，仅研究区可节约水资源将近2.50亿m3/年，而且在垂向交替带可减少对地下水的无效补给量0.18亿m3/年。

流域内平原水库对于调节地表水资源的时空分配起着重要的作用。但平原水库的蓄水人为改变了两水的转化关系，在水库周围增加了对地下水的补给量，使之地下水位埋深变浅、蒸发加大、土壤盐渍化。此外，平原水库无效耗水量较大，仅6个主要水库无效耗水量就达7890.50万m3/年，有效利用率平均为74.95%。因此，应逐步废弃一些利用率低的平原水库，而库容量较大、对调节和分配水量起重要作用的水库，应进行缩库增容改造，如蘑菇湖水库、大泉沟水库和大海子水库等。

玛纳斯冲洪积扇是一巨大的地下水库，其库容量为500亿～600亿m3，具有良好的水量调节作用，而且没有蒸发和渗漏等消耗。用地下水库代替一些平原水库，可提高水资源的利用率。可通过增加玛纳斯河道放水量、在河道上游修建拦水坝等方法增加上游地表水对地下水的补给。

地下水是控制本流域地质生态环境最重要的因素。通过提高垂向交替带渠系有效利用系数、采用节水灌溉措施降低灌溉定额、减少平原水库个数和提高平原水库利用率等措施，可节约水资源近2.5亿m3/年，作为下游农业灌溉和生态环境用水。此外要通过竖井排灌、明沟排水等措施，在降低地下水位的同时带走盐分。将潜水位埋深降低到3m 以下，可达到改良和治理土壤盐渍化的目的。

（2）水资源开发利用分区。根据水资源的分布特点及其可利用程度，考虑地下水、地表水的转化关系和地下水的生态环境作用，将研究区划分为4 个水资源利用区。

1）冲洪积扇上部的地表水利用区（Ⅰ）。位于乌伊公路以南的玛纳斯冲洪积扇中上部，尽管含水层富水性好，但地下水埋藏深，一般都大于50m，不利于地下水的开采。故地下水仅用于各居民点的生活用水，开采量很小。区内基本无工业，农业用水依靠地表水。该区属玛纳斯河灌区，干支渠配套，总引水量超过2.3亿m3/年，除部分用于本区农业灌溉外，大部分引向下游灌区。

该区是地下水的补给区，是玛纳斯河道和渠系的主要渗漏补给地段，为了保证一定量的地下水补给，不宜再加强该段渠系防渗措施。

2）冲洪积扇中部的地下水集中开采区（Ⅱ）。位于石河子市—玛纳斯镇一带冲洪积扇中部地段，富水性强，地下水埋深10～50m，开采条件好，机井单位涌水量一般在3000m3/（d·m），是本区地下水开采最有利地段。矿化度小于0.5g/L，基本无污染，是良好的生活饮用水和工业用水水源。该带是研究区主要的经济活动区，也是地下水的主要开采地段，开采量约为6773.31 万m3/年，而面积仅为170.00km2，开采强度高达39.84万m3/（km2·年）。地下水主要用于工业及城镇生活。由地下水资源评价可知，该区尚有较大开采潜力，适宜于建设大型集中开采地下水源地，用于大型企业供水，以带动全流域经济发展。

3）冲积扇缘井和泉灌区（Ⅲ）。位于石河子市—玛纳斯县以北、平原水库以南的溢出带上，地下水埋深小于5m，含水层富水性好，单井涌水量较大，开采成本低。下部承压井大都自流。潜水和承压水的矿化度均小于1g/L，是良好的灌溉水源。石河子总场井灌区（Ⅲ1）和马场湖井灌区（Ⅲ2）均位于此带内。近年来，泉水溢出量约为1.7亿m3/年，是本区的灌溉水源之一，但随着经济的发展，上游地下水集中开采区增大开采量，泉水溢出量将会逐渐减小，本区将会变成以井灌为主的农业区。开采地下水用于灌溉，还可适当降低地下水位，减少本区3000万m3/年左右的蒸发量，改良土壤，同时也减少潜水对下游的侧向补给，有利于下游盐渍化土壤的改良。

4）冲积平原井渠并灌区（Ⅳ）。位于研究区溢出带以下玛纳斯河冲积平原上，即研究区的垂向交替带。区内水利化程度较高，干、支、斗、农渠配套，构成较完整的引、蓄、灌、排系统。位于溢出带下游的蘑菇湖、大海子、夹河子、大泉沟水库对本区灌溉用水起着调节作用。本区以地表水灌溉为主，地下水开采量仅占1/4左右。由于过多引用地表水和灌溉定额偏大，已造成一些地区的土壤盐渍化。因此，要提高渠系利用率，降低灌溉定额，在玛纳斯河两岸及冲积平原区北部（Ⅳ1），可适当开采潜水含水层中的淡水和微咸水（小于5g/L）用于灌溉；而在咸水（大于5g/L）地区（Ⅳ2），可增加承压水开采量用于灌溉，通过竖井或明沟方式排泄潜水以降低潜水位。

由以上研究可知，西北内陆盆地地下水—地表水具有密切联系，在水资源运移过程中，遵循各自的规律并经过多次相互转化。大规模开发利用地下水，已改变了原来两水的转化模式，从而对地下水资源量、流域地质生态环境产生重大影响。因此，应深入研究地下水、地表水的转化关系，并利用这一关系，对流域水资源进行统一规划，联合调度，高效、合理利用水资源；根据水资源承载力，制定经济发展规划，严格限制超量利用水资源，防止生态环境恶化；真正做到流域统一管理，充分合理利用水资源，维护资源、经济、生态的协调发展。