四平市區(qū)地下水流場時空演變規(guī)律研究

王子佳，李月寧，黨 磊，謝 淼

（松遼水利委員會水文局（信息中心），吉林長春130021）

四平市區(qū)地下水流場時空演變規(guī)律研究

王子佳，李月寧，黨 磊，謝 淼

（松遼水利委員會水文局（信息中心），吉林長春130021）

基于四平市區(qū)地下水近11年的水位動態(tài)觀測數(shù)據(jù)，研究了在人工開采情況下承壓含水層的水位的時空變化規(guī)律。結果表明，在時間R度上，市區(qū)中心位置承壓水中的水位動態(tài)變化形式主要為波動中逐漸上升，而周邊地區(qū)水位則表現(xiàn)為持續(xù)下降；空間尺度上，地下水降落漏斗呈現(xiàn)由中心向四周偏移的趨勢。通過對29口承壓含水層水位動態(tài)觀測井的水位變化數(shù)據(jù)表明，水位上升的井數(shù)占總觀測井數(shù)的65.5%。表明該區(qū)域承壓含水層地下水位整體呈上升的演變特征，局部地下水超采有所緩解，降落漏斗范圍逐漸縮減。本研究成果對摸清四平市區(qū)地下水變化規(guī)律和現(xiàn)狀特征奠定了基礎，為該區(qū)域地下水開發(fā)利用提供了技術支持。

地下水；水位；流場；開采；吉林省

1　概　　況

1.1自然地理

四平市位于吉林省西南部，地處松遼平原腹地，為吉林省第三大城市。四平市區(qū)面積407km2，見圖1。多年平均氣溫為5.9℃，全地區(qū)年平均日照時數(shù)為2678.9h，平均無霜期為142d。全年盛行西南風，平均風速為3～5m/s。多年平均降水量537.2mm，降雨量隨著地勢從東南往西北逐漸減少。多年平均水面蒸發(fā)量724.2mm，蒸發(fā)的地區(qū)分布與年平均氣溫的地區(qū)分布趨勢相近，由西北向東南呈遞減趨勢。

1.2水文地質條件

四平市區(qū)第四系潛水因含水層薄，單井出水量小，分布零散，因此研究區(qū)開采地下水的目標含水層為白堊系孔隙裂隙承壓水。白堊系碎屑巖類裂隙孔隙承壓水主要賦存于泉頭組、青山口組、明水組砂巖和砂礫巖裂隙孔隙中。承壓含水層的補給來源除受上部潛水的垂直滲入外，還有來自山區(qū)側向徑流補給，并通過河谷潛流與山區(qū)地下水連通，發(fā)生水力聯(lián)系。地下水的運動方式以層間水平運動為主，局部地段呈上升泉形式溢出地表，人工開采是其主要的排泄途徑。在承壓含水層與上覆第四系潛水含水層相疊置的地段，其補給主要來自第四系潛水的“天窗”式越流補給。而在其上部有較厚的穩(wěn)定隔水層的地區(qū)，其補給源主要是來自東南部丘陵區(qū)的地下徑水流補給。

2　地下水動態(tài)變化規(guī)律

地下水動態(tài)是地下水均衡的外在表現(xiàn)，根據(jù)系列的水位動態(tài)資料分析，可以反映出一定時期地下水均衡單元內的水量收支狀況。影響地下水動態(tài)有兩個因素：一是地下水系統(tǒng)的激勵因素，主要指外界對地下水系統(tǒng)的補給或人工開采等；二是含水層系統(tǒng)對外界施加激勵的響應特征，主要指含水層厚度、巖性、結構等條件所確定的含水層的水理性質，如滲透性、容水度、給水度、導水能力等因素。

通過對地下水動態(tài)的分析，可以獲得含水層水位的系列化信息，有助于分析各含水層之間的水力聯(lián)系和查清不同類型地下水的補給與排泄特征，明確地下水的動態(tài)類型和影響因素，從而對區(qū)域地下水的埋藏條件及水質、水量的形成有更深入的認識。

研究共布設了29個水位長觀孔對地下水位進行觀測，觀測時間是2001年1月1日到2011年12月31日，每5d觀測1次，選取其中具有代表性的4個觀測孔對地下水動態(tài)進行分析，見圖2。

圖22001　—2011年承壓含水層觀測井動態(tài)變化圖

由4口典型觀測井多年水位變化情況可以看出，研究區(qū)地下水主要開采層的水位呈現(xiàn)兩種不同的變化規(guī)律，部分區(qū)域地下水位波動中呈逐漸上升的趨勢，而其他區(qū)域地下水位表現(xiàn)為持續(xù)下降。

3　地下水流場演變特征

為了明確研究區(qū)地下水位動態(tài)變化的空間分布規(guī)律，利用2001年1月1日和2011年12月31日觀測井水位繪制四平市區(qū)地下水位流場圖，見圖3—4。經(jīng)對比可以看出，2001年四平市區(qū)地下水位的特點為四周高，中心低，在鐵西區(qū)與鐵東區(qū)交匯位置有一小型降落漏斗，漏斗中心點水位約為120m。2011年四平市區(qū)地下水位空間分布特點為：市區(qū)中心位置水位有較大幅度上升，上升約30m，但周圍水位均有不同程度的下降，其中以研究區(qū)西南部區(qū)域地下水下降最為突出，以26203010為例，11年間其水位下降約16m。地下水降落漏斗呈現(xiàn)由中心向四周偏移的趨勢。通過整理四平市區(qū)內29口承壓含水層水位動態(tài)觀測井的水位變化數(shù)據(jù)表明，有19口觀測井的水位呈上升變化，10口觀測井水位逐漸下降，水位上升的井數(shù)占總觀測井數(shù)的65.5%。整體而言，四平市區(qū)承壓含水層地下水位呈上升的演變特征，局部地下水超采有所緩解，降落漏斗范圍逐漸縮減。

圖32001　年四平市區(qū)地下水流場圖

圖42011　年四平市區(qū)地下水流場圖

4　地下水保護管理措施

四平市是一座資源型缺水城市，地下水開發(fā)利用歷史比較長久，在解放以前就已經(jīng)開始，20世紀60年代以后，地下水開采逐步增加，至90年市區(qū)地下水開采已形成較大規(guī)模，地下水位降落漏斗初步形成。此后，隨著地表水供水量的增加和嚴格實施取水許可制度，地下水開采量大量減少，地下水位及降落漏斗范圍得到控制。通過對四平市區(qū)2001—2011年地下水位時空演變規(guī)律，研究表明11年間市區(qū)中心位置地下水位斗已得到逐年回升，降落漏斗面積逐漸縮小。進一步證明了該地區(qū)對地下水的開發(fā)利用方式的變化，及其在對局部區(qū)域的地下水施行壓采制度、控制降落漏斗取得了一定成效。

為了使四平市區(qū)地下水超采區(qū)能夠逐步恢復和保證地下水資源的可持續(xù)利用。四平市區(qū)城市供水與水資源開發(fā)利用應遵循的原則是：“強化水資源統(tǒng)一管理，實施水量科學調配；調整供水結構，實行優(yōu)水優(yōu)用；采取總量控制，實行定額管理；加大執(zhí)法力度，強化節(jié)約保護”。以國務院頒布的最嚴格水資源管理制度為目標，“三條紅線”用水總量、用水效率以及水功能區(qū)納污能力為指標，優(yōu)先利用地表水，最大限度減少開采地下水，制定切實可行的區(qū)域水資源開發(fā)利用方案，并提出超采、限采區(qū)域地下水保護管理措施，同時，嚴格征收水資源費，加強計量設施的管理，嚴格執(zhí)行計劃用水與超計劃累進加價收費制度，加大水行政執(zhí)法監(jiān)察力度，嚴厲查處各種違法取水行為。

5　結論

四平市區(qū)地下水開采層位為白堊系孔隙裂隙承壓含水層，為了研究其地下水水位的時空變化規(guī)律，研究對2001—2011年四平市區(qū)承壓地下水動態(tài)水位以及初始、末刻的流場狀態(tài)進行了分析。經(jīng)對比可知，時間尺度上，研究區(qū)承壓水水位動態(tài)變化形式主要為波動中逐漸上升和持續(xù)下降兩種趨勢，且變化特征以區(qū)域分布為特點；空間尺度上，地下水降落漏斗呈現(xiàn)由中心向四周偏移的趨勢。29口承壓含水層水位動態(tài)觀測井的水位變化數(shù)據(jù)表明，水位上升的井數(shù)占總觀測井數(shù)的65.5%。表明該區(qū)域承壓含水層地下水位整體呈上升的演變特征，局部地下水超采有所緩解，降落漏斗范圍逐漸縮減。研究最后以保護地下水和可持續(xù)開發(fā)利用的角度提出了四平市區(qū)地下水開發(fā)利用的保護措施。'

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2015-05-11