豫北平原地下水動態(tài)演變及流場變異因素分析

□郭功喆 □潘 登 □王繼華（河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院）

一、引言

豫北平原位于黃河以北，為華北平原的一部分。其西與太行山相鄰，南以黃河為界，北、東分別與河北平原、魯西平原相連，面積約2.1×104 km2。為研究豫北平原地下水動態(tài)規(guī)律，健全動態(tài)評價體系，保護地質(zhì)環(huán)境，促進地下水資源可持續(xù)利用，工作布設(shè)地下水水位動態(tài)長期監(jiān)測點50個，2006-2010年度枯水期（6月）、平水期（12月）開展了地下水水位統(tǒng)測，獲取動態(tài)數(shù)據(jù)1449點次，據(jù)此分析了豫北平原地下水動態(tài)特征及影響因素。

二、地下水動態(tài)演變特征分析

（一）水位歷時變化規(guī)律

每年的豐水期水位一般低于上一年豐水期水位。其原因是地下水開采量大于次一年的補給量，致使漏斗中心水位年復(fù)一年的下降，時有特豐水年份，汛期地下水位恢復(fù)高于上年汛期水位，但多年平均地下水開采量大于補給量，而總趨勢仍改變不了水位下降特征。如溫縣祥云鎮(zhèn)監(jiān)測井下降速率0.29 m/a。

2007年6月-2010年6月，研究區(qū)地下水位總體呈下降趨勢。水位下降區(qū)（變幅〈-1 m）：分布于濮陽以西的大部分地區(qū)，面積約為14868 km2，占監(jiān)測區(qū)面積的69.2%；水位上升區(qū)（變幅〉1 m）：范圍較小，主要分布于濮陽柳屯鎮(zhèn)-清豐縣仙莊一帶，面積約為869 km2，占監(jiān)測區(qū)面積的4.0%；水位穩(wěn)定區(qū)（變幅-1～+1 m）：主要分布于濮陽慶祖鎮(zhèn)以東沿黃地帶以及清豐-南樂元村鎮(zhèn)一帶，面積約為5763 km2，占監(jiān)測區(qū)面積的26.8%。

（二）降落漏斗演變特征

1.區(qū)域降落漏斗

區(qū)域淺層地下水降落漏斗有滑縣-清豐-濮陽-南樂漏斗及溫縣-孟州漏斗兩個。

滑-清-濮-南漏斗：形成于20世紀七十年代中期，初始面積僅限于南樂、清豐一帶（表1），目前面積已達4784km2，形成一跨越省界的復(fù)合型漏斗，東北部進入山東、河北兩省境內(nèi)。漏斗中心時有轉(zhuǎn)移，目前有內(nèi)黃、南樂兩個，中心最大水位埋深達27.59m和27.30m，多年平均下幅度0.54m/a。2010年降落漏斗面積比2006年擴大322 km2（表2）。

溫-孟漏斗：1972年已經(jīng)存在（漏斗中心水位埋深12m），多年平均降落漏斗中心水位下降幅度0.33m/a。目前漏斗面積達694km2，中心地下水位埋深已達24.37m，2010年降落漏斗面積比2006年擴大135km2。

表1 豫北平原淺層地下水區(qū)域下降漏斗統(tǒng)計表

2.城市降落漏斗

城市地下水降落漏斗有7個，其中5個為松散巖孔隙淺層地下水、2個為巖溶水漏斗（表3）。降落漏斗大多形成上世紀7 0至8 0年代，隨著開采量的增加，漏斗面積不斷擴大，水位持續(xù)下降，漏斗面積從數(shù)平方公里到數(shù)十平方公里不等；中心水位埋深一般為20～30m，最深的鶴壁市、焦作市巖溶水位達129 m、101.5 m。多年平均水位下降速率+0.60～0.59 m/a。

表2 2006-2010年淺層地下水區(qū)域降落漏斗面積表

表3 豫北城市地下水開采程度及水位下降漏斗情況表（2009年）

（三）地下水流場變異特征

20世紀50-60年代，地下水開采量很小，山前沖洪積扇前緣多有地下水溢出，平原區(qū)地下水位埋藏一般 ＜5m，多數(shù)1～3m，地下水徑流場屬自然狀態(tài)。地下水動態(tài)主要受降水控制，水位年變幅1～2m。水為埋深＞8m的漏斗區(qū)僅分布在山前區(qū)和濮陽市的西南部。

70年代，農(nóng)田水利工程的增加，人工調(diào)節(jié)作用增強，改變了山區(qū)地表徑流模式，下游地表水量驟減，地下水補給方式發(fā)生了變化。平原區(qū)農(nóng)業(yè)開采量不斷增加，淺層地下水位開始有不同程度下降；一般水位埋深（除沿黃地帶）為3～4m，水位下降約1～2m。地下水動態(tài)主要受降水和人工開采影響。地下水埋深＞8m漏斗區(qū)迅速擴展。

80年代后期以來，隨社會經(jīng)濟的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)需水量劇增，集中供水與面狀農(nóng)灌造成地下水開采加劇，水位急驟下降，形成大小不等的地下水位降落漏斗，改變了地下水循環(huán)系統(tǒng)。據(jù)2006-2010年淺層地下水動態(tài)監(jiān)測資料 （表4）：2010年6月水位埋深區(qū)域基本與2007年6月一致。0～4 m區(qū)：主要分布在原陽-臺前的沿黃地帶，面積約為2936 km2，占總面積的13.7%；4～8 m區(qū)：主要分布在濮陽柳屯-長垣-原陽、沁陽-獲嘉一帶，面積4141km2，占總面積的19.3%；8～12 m區(qū)：主要分布在延津-淇縣一帶，以及平原西部，面積約為4054 km2，占總面積的18.9%；12～20 m區(qū)：主要分布在滑縣-內(nèi)黃-南樂、溫-孟兩個區(qū)域降落漏斗周圍，面積約為4675 km2，占總面積的21.7%；＞20 m區(qū)：分布于滑縣-南樂、孟州-溫縣-帶，面積約為5694km2，占總面積的26.4%。

表4 2006-2010年淺層地下水水位埋深區(qū)間面積

人工開采為區(qū)內(nèi)目前地下水排泄的主要方式，滑-清-濮-南漏斗為大范圍北東向區(qū)域性分布的地下水位下降漏斗，屬華北平原地下水位降落漏斗的一部分。地下水總體徑流方向為西南-東北向，西部山前的補給源區(qū)向東部徑流，南部黃河補給源區(qū)向東北方向徑流，焦作以西徑流方向由北向南。

三、地下水流場變異因素分析

（一）人類活動因素

1.水利工程建設(shè)

據(jù)不完全統(tǒng)計，豫北西部太行山區(qū)，自20世紀60年代開始修建大型水庫1座，中型水庫18座。水庫的修建，加強了人工調(diào)節(jié)作用，使出山口的逕流量減小，行洪補給地下水銳減；同時農(nóng)業(yè)灌溉配套工程的日趨完善和灌溉定額的逐步降低，也減少了渠灌水對地下水的回滲補給。水利化程度的提高造成地表水對地下水的補給量減少明顯。多數(shù)水庫修建有引水灌溉渠系，改變了原來的自然逕流補給地下水方式，補給地下水量各不相同。

2.地下水開采

20世紀70年代以來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長，對地下水資源的需求不斷增強，開采強度和開采深度都快速增強，對地下水動態(tài)及循環(huán)條件改變很大。豫北平原地下水水位呈持續(xù)下降狀態(tài)，形成了兩個區(qū)域性地下水降落漏斗，在6個地級城市中形成7個降落漏斗（5個為松散巖類淺層地下水、兩個為巖溶地下水）。

人類活動改變了地下水的補給、逕流、排泄條件，地下水循環(huán)系統(tǒng)由天然狀態(tài)向人工干預(yù)狀態(tài)演化。

（二）氣候因素

豫北屬大陸性季風氣候，多年平均水面蒸發(fā)量由東部平原的1300mm以上，向西部太行山區(qū)遞減到1100mm以下；多年平均降水量626mm，空間分布極不均勻，由西部山區(qū)的696mm，向東部平原逐漸遞減為597mm。

近年來隨全球氣溫變暖，降水量呈減少趨勢，有效降水入滲補給量相應(yīng)減少，1956-2010年平均降水量較1956～1979年減少7.02%，降水量的減少除直接影響到大氣降水入滲補給量減少外，還造成地表水量銳減，部分河流變?yōu)榧竟?jié)性河流或干枯，導致河流側(cè)滲、山前側(cè)向徑流等補給量的減少，對地下水天然補給資源量的影響＞7.02%。有效降水入滲補給量的減少對淺層地下水補給量影響較大，同時影響地下水動態(tài)及流場變化。

四、結(jié)語

（一）2006年-2010年，豫北平原地下水水位總體呈逐漸下降趨勢，滑縣-內(nèi)黃-南樂及溫縣-孟州兩個淺層地下水區(qū)域降落漏斗面積呈逐漸擴大趨勢。

（二）20世紀50、60年代地下水流場處于天然狀態(tài)，目前地下水總體徑流方向為西南-東北向，西部山前補給源區(qū)向東部徑流，南部黃河補給源區(qū)向東北方向徑流。

（三）水利工程建設(shè)、地下水超量開采及有效降水入滲補給量的減少是影響地下水位動態(tài)及其流場變異的主要因素。