興平市地下水位動(dòng)態(tài)變化及影響因素分析

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(陜西省地下水管理監(jiān)測(cè)局，陜西 西安 710003)

地下水是水資源的重要組成部分，是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要自然資源，是維系良好生態(tài)環(huán)境的要素之一。興平市地表水資源相對(duì)匱乏，地下水的開(kāi)發(fā)利用彌補(bǔ)了地表水資源的不足，提高了各部門(mén)行業(yè)的供水保證率，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)條件。然而，隨著地下水的過(guò)量開(kāi)采，在集中開(kāi)采水源地已經(jīng)形成了區(qū)域性地下水超采區(qū)。本文對(duì)興平市地下水位動(dòng)態(tài)變化及影響因素進(jìn)行了分析，對(duì)該地區(qū)今后合理開(kāi)發(fā)地下水資源，發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟(jì)有著重要的意義。

1 自然地理與水文地質(zhì)條件

興平市古稱(chēng)“槐里”，原為興平縣，位于陜西省關(guān)中平原中部，東經(jīng)108°17ˊ49〞～108°37ˊ7〞，北緯34°12ˊ50〞～34°26ˊ53〞。東接咸陽(yáng)市秦都區(qū)，西鄰武功縣，南傍渭河與周至縣、鄠邑區(qū)相望，北與禮泉、乾縣接壤。全境東西長(zhǎng)28.82 km，南北寬22.95 km?？偯娣e507.43 km2，約占陜西省總面積的0.24%，占咸陽(yáng)市總面積的4.97%。

興平市北依莽山，南臨渭水，地勢(shì)西北高而東南低。地貌可分為兩個(gè)類(lèi)型區(qū)，即南部渭河階地區(qū)，海拔390～460 m；北部黃土臺(tái)原區(qū)，海拔460～541.8 m。境內(nèi)從北向南，呈階梯狀傾向渭河，覆蓋物全是第四紀(jì)沖積、風(fēng)積物。興平市屬于暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱大陸性季風(fēng)氣候。具有雨熱同季、四季分明的特點(diǎn)。

因地質(zhì)、地貌、氣候等因素的控制和影響，興平市地下水的分布北部與南部差異較大，形成了不同的兩個(gè)區(qū)域。渭河平原區(qū)：屬第四紀(jì)松散巖類(lèi)孔隙水，含水層分布廣，厚度大，埋藏淺，透水性能、儲(chǔ)存條件好，接受豎向和側(cè)向補(bǔ)給快，是良好的天然地下水庫(kù)，也是渭河平原農(nóng)田灌溉的主要水源。渭北黃土塬區(qū)：屬松散巖類(lèi)孔隙——裂隙水，埋藏深。渭河是該市唯一的地表水灌溉水源，也是對(duì)河漫灘和一級(jí)階地地下水影響較大的河流。

2 地下水位動(dòng)態(tài)變化分析

地下水位動(dòng)態(tài)變化，是反映含水層中地下水資源變化的一個(gè)指標(biāo)，地下水位的上升或下降，直接反映了地下水補(bǔ)給與消耗量的變化[1]。興平市地下水總體流向與地形起伏相一致，由西北向東南方向排泄，流場(chǎng)形態(tài)區(qū)域上多年以來(lái)變化不大，但水位近20多年來(lái)總體呈下降趨勢(shì)，近年趨于平穩(wěn)。

不同地貌單元的淺層地下水，由于補(bǔ)給條件的不同，在不同時(shí)段顯示出不同的動(dòng)態(tài)變化特征(圖1)。黃土塬區(qū)由于受農(nóng)田灌溉及開(kāi)采的影響，1994～2000年地下水位連年持續(xù)下降，2000年以后，地下水位雖然波動(dòng)起伏頻繁，但趨勢(shì)基本穩(wěn)定。渭河階地區(qū)是興平市主要開(kāi)采區(qū)，隨著連年的地下水采補(bǔ)失衡，地下水位呈持續(xù)性下降狀態(tài)，局部地段如興平化肥廠集中水源地，由于過(guò)量開(kāi)采，到九十年代初期以該廠水源井為中心帶，形成了一定規(guī)模的下降漏斗。

本次地下水位動(dòng)態(tài)分析是基于興平市27處監(jiān)測(cè)站2007-2017年地下水埋深資料開(kāi)展進(jìn)行的，監(jiān)測(cè)站的分布涵蓋了全市所轄5個(gè)街道、8個(gè)鎮(zhèn)。按地貌類(lèi)型，渭北黃土塬區(qū)9處，渭河階地區(qū)18處，其中超采區(qū)9處。

圖1 興平市淺層地下水位多年動(dòng)態(tài)曲線圖

2.1 渭北黃土塬區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化分析

10 a來(lái)，興平市渭北黃土塬區(qū)地下水位總體呈穩(wěn)定趨勢(shì)，在2008年出現(xiàn)最高水位，2007～2013年，地下水位波動(dòng)頻繁，且幅度大，2013～2017年地下水位趨于穩(wěn)定趨勢(shì)略有下降(圖2)。10年來(lái)，南位鎮(zhèn)南衛(wèi)村064井和南市鎮(zhèn)費(fèi)家莊065井分別以0.37 m/a和0.65 m/a速率下降(圖3)，馬嵬鎮(zhèn)南留村066井和索寨村067井分別以0.43 m/a和0.46 m/a速率上升(圖4)。店張街道地下水位10 a來(lái)呈穩(wěn)定趨勢(shì)略有下降，無(wú)明顯波動(dòng)起伏(圖5)。

圖2 渭北黃土塬區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)曲線

圖3 南位鎮(zhèn)和南市鎮(zhèn)地下水位動(dòng)態(tài)曲線

圖4 馬嵬鎮(zhèn)地下水位動(dòng)態(tài)曲線

圖5 店張街道地下水位動(dòng)態(tài)曲線

2.2 渭河階地區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化分析

10 a來(lái)，興平市渭河階地區(qū)地下水位總體呈下降趨勢(shì)，在2012年略有回升，之后以0.52 m/a速率持續(xù)下降(圖6)。下降區(qū)域集中分布在興平市西部，包括桑鎮(zhèn)、豐儀鄉(xiāng)、莊頭鎮(zhèn)和西城街道超采區(qū)。10年來(lái)，桑鎮(zhèn)焦家村054井、豐儀鄉(xiāng)高家村074井和莊頭鎮(zhèn)儀空村076井分別以0.61 m/a、0.52 m/a和0.54 m/a速率持續(xù)下降(圖7)。西城街道超采區(qū)北仁村興城-1井、北仁堡村興城-9井、北湯臺(tái)村興城-10井和潘村興城-13井分別以0.61 m/a、0.66 m/a、0.66 m/a和0.50 m/a速率持續(xù)下降(圖8)。

圖6 渭河階地區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)曲線

圖7 桑鎮(zhèn)、豐儀鄉(xiāng)和莊頭鎮(zhèn)地下水位動(dòng)態(tài)曲線

圖8 西城街道超采區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)曲線

2.3 興平興化一般超采區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化分析

依據(jù)2015年《陜西省地下水超采區(qū)劃定與保護(hù)方案》，興平市劃定1處地下水超采區(qū)，即興平興化一般超采區(qū)，位于興平市東南方向興化水源地，呈橢圓狀分布。超采區(qū)面積34.6 km2，屬小型地下水超采區(qū)，年均超采量780.00×104m3/a[2]。范圍：北起高家村—七里鎮(zhèn)—杏花村—高店村；東至高店村—油槐村—鐵路局農(nóng)場(chǎng)；南至鐵路局農(nóng)場(chǎng)—賈家莊—冉莊村—柴油機(jī)廠；西至柴油機(jī)廠—新北仁堡—高家村。

根據(jù)2007～2017年地下水位動(dòng)態(tài)資料分析，距離興平化肥廠最近的興城-11井近10 a來(lái)水位埋深維持在19.89～22.53 m。10 a來(lái)，興平興化一般超采區(qū)地下水位總體呈穩(wěn)定趨勢(shì)但仍在下降，下降速率為0.37 m/a，東城街道超采區(qū)地下水位總體呈穩(wěn)定狀態(tài)略有下降，下降速率為0.17 m/a，西城街道超采區(qū)地下水位呈顯著下降趨勢(shì)，平均以0.61 m/a的速率下降。10 a來(lái)興平興化一般超采區(qū)漏斗中心一帶地下水位處于穩(wěn)定狀態(tài)，漏斗外圍西城街道超采區(qū)尤其是北仁村、北仁堡村和北湯臺(tái)村一帶地下水位持續(xù)下降，平均下降幅度達(dá)6.4 m(圖8)。

3 地下水位動(dòng)態(tài)影響因素分析

地貌與水文地質(zhì)條件是一個(gè)地區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化的背景影響因素，氣象、水文是影響地下水位動(dòng)態(tài)變化的主要自然因素，而人工開(kāi)采則是改變地下水天然動(dòng)態(tài)規(guī)律的外在因素[1]。

3.1 人工開(kāi)采

人工開(kāi)采是淺層地下水位動(dòng)態(tài)變化的最主要因素之一。根據(jù)2001～2013年資料統(tǒng)計(jì)，興平市年均可開(kāi)采量為6 842.0萬(wàn) m3，年均實(shí)際開(kāi)采量8 480.2萬(wàn) m3，開(kāi)采系數(shù)為1.2[3]。根據(jù)2007～2017年陜西省水利年報(bào)統(tǒng)計(jì)，興平市各行業(yè)部門(mén)總供水量中地下水所占比例在72%～84%，其中居民生活、城鎮(zhèn)公共和生態(tài)環(huán)境用水全部取自地下水，農(nóng)田灌溉、林牧漁畜和工業(yè)用水少部分取自地表水。地下水是興平市的主要供水水源，地下水第一用水大戶(hù)為農(nóng)田灌溉，其次為工業(yè)用水。興平市渭河階地區(qū)，地下水儲(chǔ)存條件好，是良好的天然地下水庫(kù)，也是農(nóng)田灌溉的主要水源所在地，地下水開(kāi)采主要集中在該區(qū)，因此該區(qū)連年來(lái)地下水位呈持續(xù)下降狀態(tài)(圖6)。

以興平興化一般超采區(qū)為例，該區(qū)七十年代以來(lái)，地下水埋深僅為7～10 m左右，由于興平化肥廠集中水源地的過(guò)量開(kāi)采，到九十年代初期已達(dá)18～23 m左右，以該廠水源井為中心帶，形成了一定規(guī)模的下降漏斗。九十年代初期漏斗區(qū)面積已達(dá)30 km2左右。根據(jù)2001～2013年資料統(tǒng)計(jì)，興平興化一般超采區(qū)年均可開(kāi)采量為3 500.0萬(wàn) m3，年均實(shí)際開(kāi)采量4 280.0萬(wàn) m3，年均超采量為780.0萬(wàn) m3[3]。2000年后，中心水位埋深一般維持在18.50～22.53 m左右，處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。西城街道超采區(qū)地下水位呈持續(xù)下降趨勢(shì)，2007～2017年平均以0.61 m/a的速率下降(圖8)。由于區(qū)域地下水位的下降，導(dǎo)致鄰近地區(qū)的地下水向開(kāi)采區(qū)匯集，增加地下水的可開(kāi)采量，同時(shí)引起臨近地區(qū)地下水位下降，近十年來(lái)西城街道超采區(qū)以北的南市鎮(zhèn)費(fèi)家莊和以南的桑鎮(zhèn)鎮(zhèn)焦家村、豐儀鎮(zhèn)高家村、莊頭鎮(zhèn)儀空村一帶地下水位均呈持續(xù)下降趨勢(shì)，2007～2017年平均以0.50～0.66 m/a的速率下降(圖7)。

3.2 大氣降水

大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源，其季節(jié)性和多年變化規(guī)律，會(huì)引起地下水位發(fā)生相應(yīng)的變化規(guī)律[4]。興平市降水年內(nèi)分配不均和年際變化大，據(jù)1959年～2017年降水量統(tǒng)計(jì)分析，7～9月降水量約占全年降水量的48%左右，1～2月和12月降水量占全年降水量比例小于4%；最大降水出現(xiàn)在1983年為934 mm，最小降水出現(xiàn)在1977年為254 mm，相差3倍多；58 a來(lái)，興平市降水量總體上呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，2007年至今降水量略有回升，2007～2017年平均降水量564 mm，略高于58 a平均值550 mm，其中2008年和2012年為枯水年，降水量?jī)H為392 mm和378 mm。2015～2017年分別為平水年、偏枯水年和偏豐水年。

降水量的年內(nèi)和年際變化規(guī)律，對(duì)地下水動(dòng)態(tài)規(guī)律有重要影響。分析2015～2017年年內(nèi)降水量與地下水位變化情況(圖9和圖10)，不同地貌區(qū)表現(xiàn)出相同的規(guī)律性，年內(nèi)最低水位一般出現(xiàn)在8～9月，1～7月地下水位總體呈下降趨勢(shì)，隨降水實(shí)際情況略有波動(dòng)，9～12月地下水位持續(xù)上升，可以看出地下水位與降水量表現(xiàn)出良好的相關(guān)性，但在時(shí)間上存在滯后性，一般滯后1～2月。分析2007～2017年年際降水量與地下水位變化情況(圖11和圖12)，黃土塬區(qū)地下水位變化與降水變化基本相一致，只是時(shí)間上稍有滯后。而渭河階地區(qū)地下水位隨年降水量豐平枯波動(dòng)無(wú)響應(yīng)性變化，整體呈下降趨勢(shì)，主要是因?yàn)榕d平市開(kāi)采區(qū)集中分布在該區(qū)，該區(qū)連年開(kāi)采量大于補(bǔ)給量，地下水處于超采狀態(tài)，地下水位受人工開(kāi)采量影響較大，隨年降水量變化相關(guān)性較差。

圖9 降水量與黃土塬區(qū)地下水位年內(nèi)變化圖

圖10 降水量與渭河階地區(qū)地下水位年內(nèi)變化圖

圖11 降水量與渭北黃土塬區(qū)地下水位年際變化圖

圖12 降水量與渭河階地區(qū)地下水位年際變化圖

3.3 水文因素

水文因素對(duì)地下水位動(dòng)態(tài)的影響主要是在有水力聯(lián)系的地表水體周?chē)?，其中以河流的影響較大，在河水滲漏補(bǔ)給地下水抬升地下水位時(shí)，其影響程度隨距離的增大而減弱，影響滯后時(shí)間則隨距離的增大而延長(zhǎng)[4]。渭河是該市唯一的地表水灌溉水源，也是對(duì)河漫灘和一級(jí)階地地下水影響較大的河流。對(duì)本次分析中的黃土塬區(qū)和渭河階地區(qū)影響較小，不予考慮。

4 結(jié)語(yǔ)

地下水是興平市的主要供水水源，經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)采，該市地下水位總體呈下降趨勢(shì)，特別是興平興化水源地，水位下降幅度更大。近十年來(lái)，興平市地下水位總體趨于穩(wěn)定略有下降，興平興化一般超采區(qū)地下水位總體也趨穩(wěn)定略有下降，超采區(qū)下降區(qū)集中分布在西城街道，興平化肥廠集中水源地所在的東城街道地下水位呈穩(wěn)定趨勢(shì)略有下降。2007年后，興平市下降區(qū)集中分布在興平市西部地區(qū)，從北到南，有南市鎮(zhèn)費(fèi)家莊、西城超采區(qū)、桑鎮(zhèn)鎮(zhèn)焦家村、豐儀鎮(zhèn)高家村和莊頭鎮(zhèn)儀空村，平均下降速率在0.50～0.66 m/a。興平市地下水位動(dòng)態(tài)主要受降水量和開(kāi)采量的影響，黃土塬區(qū)地下水位與降水量表現(xiàn)出良好相關(guān)性，渭河階地區(qū)地下水位則受開(kāi)采量影響較大。