遼寧省地下水動態(tài)成因類型分析

金 速，張 靜，王詠林

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遼寧省地下水動態(tài)成因類型分析

金 速，張 靜，王詠林

（遼寧省地質環(huán)境監(jiān)測總站，沈陽 110032）

根據(jù)遼寧省2006—2010年地下水水位實際監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析地下水水位動態(tài)變化規(guī)律、形成原因及發(fā)展趨勢，再結合地下水動態(tài)變化的自然與人為影響控制因素，以及地下水的補給、徑流、排泄條件等，將遼寧省地下水動態(tài)成因類型劃分為：氣候型、開采型、灌溉型、水文型和徑流型，經過較為全面系統(tǒng)的統(tǒng)計分析計算，繪制出地下水動態(tài)變化歷時曲線，對五種地下水動態(tài)成因類型分別予以較為詳細的綜合分析研究，總結出遼寧省地下水動態(tài)變化規(guī)律特征。

地下水；水位；動態(tài)

0　前言

地下水含水層經常與環(huán)境發(fā)生物質、能量和信息的交換，時刻處于變化中。所謂地下水位動態(tài)，就是地下水在與環(huán)境相互作用時，地下水的水位隨時間作有規(guī)律的變化（崔可銳等，2010；沈自力等，2010）。

在時間和空間上，諸多因素共同作用，使地下水水位動態(tài)發(fā)生變化，根據(jù)遼寧省多年地下水位動態(tài)監(jiān)測結果分析，以及野外實地調查研究，將地下水水位動態(tài)變化影響因素劃分為自然因素和人為因素兩大類。自然因素包括：氣象、水文、地質、土壤、生物等因素。對潛水動態(tài)而言，氣象和水文是主要影響因素，土壤和生物因素是次要影響因素；而對于深層承壓水來說，地質因素的作用則是主要的影響因素（翟遠征等，2012；楊耀棟等，2011；郝芳華等，2013；張長春等，2003）。人為因素是指與人類生產、經濟活動等有關的因素。人類活動通過增加地下水新的補給來源或排泄去路，會較大程度地改變地下水的天然狀態(tài)。因此，人為因素可分為兩種類型：一種是疏干（開采、排泄）型，另一種是充水（灌溉、補給）型（張冠儒等，2011；李霄燕等，2015；馮國財?shù)龋?011；王焰新等，2005）。

1　地下水位動態(tài)成因類型的劃分

遼寧省地下水動態(tài)成因類型的劃分，主要是依據(jù)我省長期地下水位動態(tài)歷時曲線的特點，分析地下水位動態(tài)變化規(guī)律、發(fā)展趨勢，結合地下水的自然及人為影響因素，最終確定遼寧省地下水動態(tài)成因類型主要有五種：氣候型、開采型、灌溉型、水文型、徑流型。

當降水入滲，對地下水動態(tài)的影響起主導作用時，地下水的動態(tài)成因類型就為氣候型；當人類工程經濟活動，開發(fā)利用地下水對其動態(tài)變化起主導作用時，地下水動態(tài)成因類型就為開采型；當人工回灌滲入地下水，對地下水動態(tài)變化起主導作用時，地下水動態(tài)成因類型就為灌溉型；當江河沿岸地下水動態(tài)變化，受地表水位漲落影響較大時，地下水動態(tài)成因類型就為水文型；當?shù)叵滤詮搅髋判篂橹鲿r，地下水動態(tài)成因類型就為徑流型（曹成立等，2010）。當然，地下水動態(tài)成因類型不是一成不變的，由諸多影響因素綜合作用，隨著時間的推移，各類型是可以相互轉變的，以下就對各類型予以詳述。

2　地下水位動態(tài)成因類型分述

2.1氣候型

該類型分布廣泛，含水層埋藏深，包氣帶巖石滲透性較好。氣候型地下水動態(tài)特征是：地下水水位及其動態(tài)要素，均隨著降水量的變化而變化，水位峰值與降水峰值一致或稍有滯后。年內地下水水位變幅值較大（劉顯峰等，2010；王穩(wěn)江等，2014；王麗亞等，2013）。

遼寧省氣候型地下水，主要分布于遼東、遼西山地和遼河平原東、西部山前傾斜平原，黑山——北鎮(zhèn)一帶及中部旱田分布區(qū)，對該類型而言，大氣降水和蒸發(fā)是影響地下水位動態(tài)變化的主要因素。在下遼河平原東、西斜坡帶，主要受大氣降水補給影響；下遼河平原中部旱田區(qū)，地下水埋藏較淺，除受大氣降水入滲補給外，還受蒸發(fā)作用的影響。

該類型地下水位動態(tài)表現(xiàn)為，1—5月或6月，降水量小，地下水位逐漸在下降，雖然6月雨季來臨，但受滯后作用的影響，水位一般7月開始逐漸上升，7—9月份降水量劇增，地下水位增高，并于8、9月直至延續(xù)到10月上旬處于高峰水位值，通常8月上旬出現(xiàn)最高水位值。9月以后降水量減少，地下水位開始下降，10月中旬水位開始緩慢下降并延續(xù)到年底。該動態(tài)類型明顯反映出降水量與地下水位變化的正相關性，其動態(tài)曲線呈單峰型，具峰窄谷寬的特點（圖1）。

圖1　丹東D1號監(jiān)測點地下水位動態(tài)曲線圖Fig.1 Groundwater Table Dynamic Curve Diagram at No.D1 Monitoring Site in Dandong

2.2開采型

該類型主要分布在強烈開采地下水的地區(qū)。開采型地下水動態(tài)特征是：地下水動態(tài)要素明顯隨著地下水開采量的變化而變化，在降水的高峰季節(jié)，地下水水位上升不明顯或有所下降，當開采量大于地下水的年補給量時，地下水水位逐年下降（王仕琴等，2008；王振山等，2009；蘇英等，2007）。

遼寧省開采型地下水，主要分布于沈陽、遼陽、錦州等市的工業(yè)和市政集中開采地區(qū)，對該類型而言，集中開采地下水構成了地下水位動態(tài)變化的主要影響因素，而大氣降水的多少對地下水位的變化起到一定的調節(jié)作用。地下水開采量增加時，漏斗范圍增大和漏斗中心水位降低；當開采量基本穩(wěn)定時，漏斗范圍和漏斗中心水位變化不大。

從地下水位動態(tài)曲線上看，每年年末至下一年雨季之前，以強烈開采為主要影響因素，1—5月份由于開采量較大，水位處于持續(xù)下降狀態(tài)，而在7—9月為大氣降水集中時期，影響地下水位動態(tài)變化因素由開采為主轉為降水補給為主，因而地下水位上升。該類型動態(tài)曲線特征多呈波浪起伏狀，參見圖2。

圖2　沈陽S1號監(jiān)測點地下水位動態(tài)曲線圖Fig.2 Groundwater Table Dynamic Curve Diagram at No.S1 Monitoring Site in Shenyang

圖3　錦州J1號監(jiān)測點地下水位動態(tài)曲線圖Fig.3 Groundwater Table Dynamic Curve Diagram at No.J1 Monitoring Site in Jinzhou

2.3灌溉型

該類型分布于引入外來水源的灌區(qū)，包氣帶土層有一定的滲透性，地下水埋藏深度不十分大。灌溉型地下水動態(tài)特征是：地下水水位明顯地隨著灌溉期的到來而上升，年內地下水高水位期常延續(xù)較長（王延恩，2011；張建芝等，2010）。

遼寧省灌溉型地下水，主要分布于遼河平原的溝幫子至海城一線以南，渾河、太子河沖洪積扇，遼、渾、太河間地塊的水田區(qū)。灌溉水入滲是地下水動態(tài)變化的主要補給影響因素，大氣降水起到了進一步增強入滲補給作用。在插秧之前，開采地下水育苗或泡田，構成了影響地下水位動態(tài)變化的排泄因素。該類型動態(tài)曲線類型呈單峰型，具峰寬谷窄或峰谷相當之特點，參見圖3。

該類型地下水位動態(tài)變化表現(xiàn)為，1—3月水位逐漸緩慢下降，4—5月中旬由于開采地下水用于育苗、泡田，水位處最低值，5月下旬至6月上旬進入插秧時間，水位迅速上升，6月中旬至7月上中旬正是大量灌水季節(jié)，此時又處于大氣降水集中時期，地下水得到二者的充分補給，水位穩(wěn)定于高水位，并且通常于7月下旬至8月初，出現(xiàn)最高水位值，8月下旬隨著灌水停止和大氣降水的減少，地下水位則隨之下降，一直延續(xù)到年底。

2.4水文型

水文型又可分為：常年補給型；季節(jié)補給型。水文型地下水主要分布在河、渠、水庫等地表水體的沿岸或河谷中，地表水與地下水有直接的水力聯(lián)系。地表水水位高于地下水水位，年地下水水位變化隨地表水水位的變化而變化，但幅度小于地表水位變化幅度。

水文型地下水動態(tài)特征是：年地下水水位變化隨江河等地表水水位變化而變化，但幅度小于江河等地表水位變化幅度。地下水水位隨地表水水位升高（或降低）、流量增大（或減?。?、過流時間延長而上升（或下降），地下水位峰值和起伏程度隨遠離地表水體而逐漸減弱（董建明等，2011）。

遼寧省水文型地下水，主要分布于遼河、渾河、太子河、雙臺子河、柳河、繞陽河、大凌河、小凌河等沿岸狹長地帶，其寬度受河流水位、河床巖性、地質地貌條件及沿岸地下水開采程度等因素控制。該動態(tài)類型的地下水與河水的互補關系密切，河水的入滲補給與徑流排泄作用，是地下水位動態(tài)變化的主要影響因素。

河水位的漲落控制了地下水位上升下降的動態(tài)變化特征，地下水位與河水位動態(tài)變化具有相關特征，其動態(tài)變化曲線波峰多呈尖角狀，參見圖4。

該類型地下水位動態(tài)變化表現(xiàn)為，1—4月地下水位低平，趨于逐漸緩慢下降狀態(tài)，5—6月隨著河水位逐漸上升，地下水位處于緩慢上升，到了7月至8月上中旬，因河水迅猛上漲，地下水位則大幅度上升，并隨著河水洪峰的出現(xiàn)，地下水位出現(xiàn)最高水位值，地下水高水位值比河水位洪峰值的出現(xiàn)，一般要滯后3—5天，高水位值持續(xù) 5—10 天左右之后，隨著河水位的急劇下落，地下水位也隨之相繼開始下降，至9月份后地下水位呈緩慢持續(xù)下降，一直延續(xù)到12月末。該類型動態(tài)變化曲線圖顯示，地下水位隨河流水位的升降而升降，地下水位動態(tài)變化曲線與河水位動態(tài)變化曲線形狀基本一致。

圖4　撫順F1號監(jiān)測點地下水位動態(tài)曲線圖Fig.4 Groundwater Table Dynamic Curve Diagram at No.F1 Monitoring Site in Fushun

2.5徑流型

遼寧省徑流型地下水，主要分布于山區(qū)及山前地帶，地形高差大，地下水徑流條件較好，補給面積遼闊，地下水埋藏深度較深，或含水層上部有隔水層覆蓋的區(qū)域。地下水蒸發(fā)排泄微弱，以徑流排泄為主，地下水水位變化平緩，年變幅很小，地下水位峰值多滯后于降水峰值。

雨季接受降水入滲補給后，各處地下水位上升幅度不等。接近排泄區(qū)的低處，水位上升幅度?。欢h離排泄區(qū)的高處，水位上升幅度大，因此，水力坡度增大，徑流排泄加強。徑流排泄不斷進行，使各處水位變幅減小，水位漸趨穩(wěn)定（劉中培等，2012）。

此類地下水動態(tài)的特征是：年水位變幅大而不均（由分水嶺到排泄區(qū)，年水位變幅由大到小），水質季節(jié)變化不明顯，由于鹽分隨徑流帶走，從長遠看水質趨于淡化。

地下水水位動態(tài)的主要影響因素是大氣降水，由于丘陵山區(qū)地形較陡，其徑流條件良好，因此徑流條件成為次要的影響因素，地下水常以泉的形式排泄。豐水期降水量大，地下徑流增大，泉水流量相對增大，而在枯水期降雨量小，泉水流量隨之減小。

如丹東D7號監(jiān)測點，每年1—5月份泉水流量逐漸下降，7月由于大氣降水的補給使地下徑流增大，泉水流量隨之增大，到8月份達流量高值，9月份隨著大氣降水及其地下徑流量的減少，泉水流量緩慢下降，直至翌年的5—6月份。縱觀多年動態(tài)曲線，基本上都處于同一變化特征。主要特征值：歷年平均流量0.45L/s，最大流量1.89L/s，最小流量0.09L/s，歷年流量變幅為1.8L/s，曲線形狀為單峰狀，參見圖5。

圖5　丹東D2號監(jiān)測點地下水位動態(tài)曲線圖Fig.5 Groundwater Table Dynamic Curve Diagram at No.D2 Monitoring Site in Dandong

3　結論

根據(jù)氣象、水文、地質、土壤、生物，以及人類生產、經濟活動等自然與人為控制因素，結合遼寧省地下水位動態(tài)變化規(guī)律、發(fā)展趨勢，將地下水動態(tài)成因類型劃分為氣候型、開采型、灌溉型、水文型、徑流型。

氣候型地下水動態(tài)類型主要分布于遼東、遼西山地和遼河平原東、西部山前傾斜平原；開采型地下水動態(tài)類型主要分布于沈陽、遼陽、錦州等市的工業(yè)和市政集中開采地區(qū)；灌溉型地下水動態(tài)類型主要分布于遼河平原的溝幫子至海城一線以南，渾河、太子河沖洪積扇；水文型地下水動態(tài)類型主要分布于遼河、渾河、太子河、雙臺子河、柳河、繞陽河、大凌河、小凌河等沿岸狹長地帶；徑流型地下水動態(tài)類型主要分布于山區(qū)及山前地帶，地形高差大，地下水徑流條件較好，補給面積遼闊，地下水埋藏深度較深，或含水層上部有隔水層覆蓋的區(qū)域。

總之，影響地下水水位動態(tài)變化的因素是比較復雜的，無論自然因素，還是人為因素，均使地下水位動態(tài)發(fā)生規(guī)律性、周期性、趨勢性、隨機性的變化，即地下水位動態(tài)的變化，是受自然和人為等諸多因素綜合作用的結果。

［1］崔可銳，錢家忠，趙川，等. 水文地質學基礎［M］.合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2010：126～129.

［2］沈自力，尹會珍，吳紅梅，等. 工程地質與水文地質［M］. 鄭州：黃河水利出版社，2010：109～111.

［3］翟遠征，王金生. 北京市平原區(qū)地下水動態(tài)要素的時間變化及其啟示［J］. 水利學報，2012，43（9）：1034～1040.

［4］楊耀棟，李曉華，王蘭化，等. 天津平原區(qū)地下水位動態(tài)特征與影響因素分析［J］. 地質調查與研究，2011，34（4）：314～319.

［5］郝芳華，孫銘澤，張璇，等. 河套灌區(qū)土壤水和地下水動態(tài)變化及水平衡研究［J］. 環(huán)境科學學報，2013，33（3）：773～778.

［6］張長春，邵景力，李慈君，等. 地下水位生態(tài)環(huán)境效應及生態(tài)環(huán)境指標［J］. 水文地質工程地質，2003，47（3）：6～9.

［7］張冠儒，魏曉妹. 基于變化環(huán)境的地下水動態(tài)敏感性分析方法研究［J］. 西北農林科技大學學報（自然科學版），2011，39（2）：223～227.

［8］李霄燕，華斌，王威. 東劉家金礦礦區(qū)地下水動態(tài)與均衡分析［J］. 城市地質，2015，10（4）：53～55.

［9］馮國財，楊倩，劉文生. 工作面回采期間地下承壓水位變化規(guī)律分析［J］. 中國地質災害與防治學報，2011，22（4）：52～55.

［10］王焰新，馬騰，郭清海，等. 地下水與環(huán)境變化研究［J］. 地學前緣，2005，12（S1）：14～21.

［11］曹成立，孟秀敬. 長春市淺層地下水動態(tài)監(jiān)測分析［J］. 吉林水利，2010，30（6）：58～61.

［12］劉顯峰，陳淑芬. 地下水動態(tài)變化與分析［J］. 中國科技信息，2010，22（7）：24～25.

［13］王穩(wěn)江，夏浩軍. 楊凌示范區(qū)地下水動態(tài)分析與利用［J］. 水資源與水工程學報，2014，15（5）：193～195.

［14］王麗亞，張國飛，王立發(fā)，等. 北京市平原區(qū)中深層地下水位動態(tài)淺析［J］. 城市地質，2013，8（1）：35～37.

［15］王仕琴，宋獻方，王勤學，等. 華北平原淺層地下水水位動態(tài)變化［J］. 地理學報，2008，63（5）：463～466.

［16］王振山，董小輝. 白城地區(qū)地下水位動態(tài)分析［J］.地下水，2009，31（1）：33～34.

［17］蘇英，徐雙乾. 咸陽市地下水位動態(tài)變化特征［J］.安徽農業(yè)科學，2007，35（36）：11916～11917.

［18］王延恩. 嶧城盆地地下水動態(tài)分析［J］. 水資源與水工程學報，2011，22（1）：126～129.

［19］張建芝，邢立亭. 回歸分析法在地下水動態(tài)分析中的應用［J］. 地下水，2010，32（4）：88～90.

［20］董建明，劉明柱，劉方圓，等. 地下水動態(tài)預測模型研究［J］. 安徽農業(yè)科學，2011，39（29）：18131～18134.

［21］劉中培，王富強，于福榮. 石家莊平原區(qū)淺層地下水位變化研究［J］. 南水北調與水利科技，2012，10（5）：125～127.

The Genetic Type of Groundwater Dynamic Change in Liaoning Province

JIN Su， ZHANG Jing， WANG Yonglin
（Liaoning Station of Geo-Environment Monitoring， Shenyang 110032）

The dynamic change regularities， formation cause and developing trend of groundwater level in Liaoning Province were analyzed based on the monitoring data of groundwater level from 2006 to 2010. The origin of groundwater dynamic conditions was classified into climate type， exploitation type， irrigation type， hydrological type and runoff type， in combination with the natural and human controlling factors together with groundwater recharge， runoff and discharge conditions. Through comprehensive and systematical statistical analysis， the duration curve of groundwater dynamic conditions was drawn， more detailed comprehensive analysis was made as the above-mentioned five types and the change and regularities of groundwater dynamic conditions were summarized. Keywords: Groundwater； Water level； Dynamic change

P641

A

1007-1903（2016）02-0064-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.02.013

遼寧省地質環(huán)境監(jiān)測管理與調查項目（遼地發(fā)［2011］12號）。

金速（1962- ），女，教高，長期從事水文、工程、環(huán)境地質方面的生產與科研工作。E-mail∶lnjinsu@163.com