趙建愛

(陜西省延安市地下水工作隊，陜西 延安 716000)

延安城區(qū)地下水動態(tài)及影響因素分析

趙建愛

(陜西省延安市地下水工作隊，陜西 延安 716000)

依據(jù)大量地下水監(jiān)測及開發(fā)利用等實測資料，對延安城區(qū)地下水動態(tài)特征和規(guī)律進(jìn)行分析總結(jié)，對影響地下水位的因素采取分類剖析，認(rèn)為單純從氣象因素看，降水是影響地下水的最重要因素，蒸發(fā)次之;而人為開采因素則是地下水持續(xù)下降的根本影響因素。為今后該地區(qū)的地下水資源開發(fā)利用和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

延安城區(qū);地下水動態(tài);影響因素

1 概述

延安市位于陜西省北部，地處黃河中游，屬于暖溫帶，冬季寒冷干燥，維持期長;春季氣溫快升多變，易有霜凍，多大風(fēng)、風(fēng)沙和浮塵天氣，常有春旱;夏季溫?zé)?，雨量集中，間有伏旱，多雷陣雨天氣，偶有冰雹;秋季氣溫降低迅速，多霧，早霜出現(xiàn)，有陰雨天氣。早晚溫差較大，年均無霜期170 d，年均氣溫9.2℃，年均日照數(shù) 2 300～2 700 h，年均降水量 500 mm。地貌以黃土高原、丘陵為主。地勢西北高東南低，平均海拔1 200 m左右。

2 地下水的賦存特征

延安城區(qū)以黃土梁峁為主，溝谷深切至基巖，補(bǔ)給條件差，排泄條件好，不利于地下水的儲存，除較寬闊的河谷川道、黃土塬稍富水外，其他地區(qū)均屬貧水區(qū)。依地下水賦存條件，可劃分為松散巖類孔隙水和基巖孔隙裂隙水三種類型。

2.1 沖積層砂、砂礫卵石孔隙水

主要分布于延河等較寬闊的河谷川道區(qū)。含水層為中更新統(tǒng)至全新統(tǒng)的砂、砂礫卵石層，厚度3～30 m，水位埋深5～20 m，單井出水量600～1 200 m3/d。地下水補(bǔ)給主要來自降水及河水，水質(zhì)好，礦化度多為小于1 g/L的淡水。

2.2 基巖孔隙裂隙水

延安城區(qū)大部分地區(qū)被黃土和沖湖積層覆蓋，其地下水類型主要為厚層砂巖為主的孔隙裂隙水，含水巖層以中生界白堊系下統(tǒng)北洛河組砂巖為主，其次是侏羅系中下統(tǒng)延安組，含水層以厚層中粗砂巖為主，其間夾有薄層礫巖及含礫砂巖，以孔隙含水為主。上覆華池—環(huán)河組砂質(zhì)泥巖，下伏宜君組堅硬礫巖，構(gòu)成相對隔水的頂、底板，為洛河組砂巖自流水的形成提供了基本條件。大氣降水、河水通過淺層補(bǔ)給深層，富水性隨著潛水過渡為承壓水，由弱變強(qiáng)，水的礦化度隨埋深增大增高，由小于1 g/L過渡為3 g/L，單井出水量600～1 500 m3/d。

3 地下水位動態(tài)特征

地下水動態(tài)是指地下水位、水量、水質(zhì)和水溫等水文要素隨時間和空間變化的現(xiàn)象和過程 。依據(jù)多年地下水水動態(tài)監(jiān)測資料進(jìn)行分析，歸納地下水的動態(tài)特征和規(guī)律。

3.1 地下水年內(nèi)動態(tài)變化

冬春兩季氣溫低，蒸發(fā)量和開采量較小，潛水消耗少，地下水位緩慢上升，為豐水期，地下水位最高值，平水年、枯水年出現(xiàn)在調(diào)整期末，豐水年出現(xiàn)在上升期末。4～6月是水位下降期，在此期間無雨或少雨，缺乏降雨入滲補(bǔ)給，農(nóng)業(yè)又大量開采，使地下水位大幅下降;夏季降水量雖增多，但分布極不均勻，7、8、9三個月的降水量占全年降水量的 50%以上，多為大強(qiáng)度集中降水，入滲率不高，且氣溫高，蒸發(fā)和開采量均大，消耗了潛水，使?jié)撍幌陆担瑸榭菟?。年?nèi)最高水位出現(xiàn)在11～1月份;最低水位一般出現(xiàn)在8月份。水位年內(nèi)變化幅度在1m左右，局部地區(qū)可達(dá)2～3 m。見圖1。

圖1 延安城區(qū)地下水平均埋深年內(nèi)變化圖

3.2 地下水年際動態(tài)變化

2002～2010年地下水埋深的年際變化特點(diǎn)是總體呈現(xiàn)下降趨勢，下降速率是0.42 m/a;下降速率較小，這表明進(jìn)入21世紀(jì)以來，該地區(qū)地下水已經(jīng)改變了過去那種快速逐年下降的趨勢，圖2中觀測井的數(shù)據(jù)表明:2002年地下水埋深為15.4 m，2004年到 2007年連續(xù)下降 1.5 m 左右，2008年略微回升，之后基本趨于穩(wěn)定。

圖2 延安城區(qū)地下水平均埋深年際變化圖

4 氣象影響因素

氣象因素是影響地下水動態(tài)的主要因素，降水和蒸發(fā)直接影響地下水的補(bǔ)給和排泄。在地下水動態(tài)變化中，降水和蒸發(fā)隨時間的變化會引起地下水位、水量及水質(zhì)隨時間的變化，并發(fā)揮著截然相反的作用。氣溫影響降雨的形成和蒸發(fā)強(qiáng)度，從而間接影響地下水的動態(tài)變化。

4.1 降水

從年內(nèi)看，降水對地下水動態(tài)的影響主要反映在6～9月，該時期降水集中、強(qiáng)度較大，降水量約占全年降水總量的70%。河谷區(qū)地形坡度較緩，徑流不暢，再加上表層粘性土較薄，給降水入滲和儲存提供了良好的條件。降水與地下水的動態(tài)變化聯(lián)系極為密切，降水的變化直接影響著地下水動態(tài)的變化。地下水位變化極為緩慢，降水對地下水動態(tài)變化的影響相對滯后;7月初，地下水位呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，并隨著降水量的增大逐漸增大，反映出與降水量良好的同步性;9月末，隨著降水的逐漸減少，地下水位上升至最大值之后緩慢下降，直至次年的5月中旬，地下水位降至年度最低點(diǎn)。見圖3。

圖3 延安城區(qū)降水量年內(nèi)分布圖

從年際看，選用某站長系列降水資料進(jìn)行頻率分析后可知，該站2005年、2008年降水量為平水偏枯，2008年末地下水位比年初下降了0.48 m;2003年、2006年和2007年為豐水，從2006年年末到2007年年末的連續(xù)2個豐水年中，地下水水位持續(xù)上升了0.2 m。見圖4。

圖4 延安城區(qū)降水量年際變化圖

由此可以看出，無論是降水的年內(nèi)變化還是年際變化，都會直接影響地下水的動態(tài)變化趨勢。當(dāng)然，降水對地下水造成的地下水位的上升幅度、速度還受到這個區(qū)域的土壤顆粒組成、地下水位埋深、前期影響雨量、降水強(qiáng)度、地下水開發(fā)利用程度等相關(guān)因素的制約，但降水對地下水動態(tài)變化影響的總體趨勢是一致的。

4.2 蒸發(fā)

延安城區(qū)地形坡度較緩，地下水埋深較淺，潛水蒸發(fā)是地下水自然消耗的主要方式，也是造成地下水位下降的一個因素。對比圖1和圖6，在6～8月，蒸發(fā)量處于最大時期，但由于降水入滲的影響，同時本時期地下水位處于較低水平，蒸發(fā)對地下水的影響很小。僅在春秋兩季較短的時間內(nèi)潛水蒸發(fā)對地下水的動態(tài)影響明顯。

圖5 延安城區(qū)蒸發(fā)量量年內(nèi)分布圖

從年際來看，近十年延安城區(qū)蒸發(fā)量有緩慢增高趨勢，這與氣溫升高、降水減少等因素一起加劇了干旱的程度。與降水的變化對水資源量顯著、直接的影響相比，蒸發(fā)量間接影響了水資源量的變化。此外，蒸發(fā)量增加必然伴隨著氣溫隨年代逐漸上升，高溫干旱使農(nóng)田、人畜用水增加等，導(dǎo)致地下水超支，水位下降。對比圖2和圖6可知，在延安城區(qū)蒸發(fā)量和地下水水位之間有反比關(guān)系，即隨著蒸發(fā)量增高地下水水位逐年降低。

圖6 延安城區(qū)蒸發(fā)量量年際變化圖

4.3 水文因素

延安城區(qū)受河流切割較淺，河床透水性較好，在夏汛洪水和較高水位的情況下，河流水位高于地下水水位，河流對沿河漫灘區(qū)地下水形成垂直和側(cè)滲補(bǔ)給，使地下水的動態(tài)除受大氣降水入滲、潛水蒸發(fā)影響外，還受河水情勢的影響。延河水位長年高于兩岸漫灘區(qū)地下水位，在河流不斷流情況下長年補(bǔ)給地下水，豐水期，河水位高于兩岸漫灘區(qū)地下水位時，河水補(bǔ)給地下水;枯水期，河水位低于兩岸漫灘區(qū)地下水位時，地下水補(bǔ)給河水。

5 人為影響因素

人為因素對延安城區(qū)地下水動態(tài)變化的影響主要體現(xiàn)在生產(chǎn)、生活大量抽取地下水，導(dǎo)致地下水位下降。在農(nóng)業(yè)灌溉開采區(qū)，用水量的季節(jié)性變化較大，由于大量集中開采，地下水位會出現(xiàn)持續(xù)下降，但停止開采后，地下水位會逐漸得到恢復(fù)。在農(nóng)業(yè)用水高峰期下降趨勢明顯，但隨著降水入滲量的不斷增加，地下水位會逐漸上升，歷年年初地下水水位基本與年末持平。該區(qū)域地下水動態(tài)在豐枯變化趨勢上比非開采區(qū)在時間上相對滯后30 d左右。這種現(xiàn)象與人工開采有關(guān)，人工開采改變了地下水的天然狀態(tài)，5～7月，地下水開發(fā)利用量增幅較大，雖降水較為充沛，但降水入滲的增加量無法補(bǔ)償開采量，即單位時間的排泄量大于補(bǔ)給量，地下水原有儲存量被動用，使地下水出現(xiàn)短期下降趨勢，人工開采占據(jù)主導(dǎo)地位。進(jìn)入9月，由于土壤含水量飽和后形成穩(wěn)定的地下水入滲徑流，地下水的補(bǔ)給強(qiáng)度超出了排泄強(qiáng)度，降水入滲占據(jù)主導(dǎo)地位，原來借用的部分儲存量得以返還，地下水出現(xiàn)上升的趨勢。

在部分工業(yè)及城市生活開采區(qū)，由于地下水長期超采，致使地下水位持續(xù)下降而出現(xiàn)開采降落漏斗。在一些農(nóng)業(yè)開發(fā)利用地下水較高的區(qū)域，由于遭遇連續(xù)枯水年和地下水開發(fā)利用的共同影響，地下水在灌溉期和非灌溉期都得不到有效補(bǔ)給，地下水位呈逐年下降趨勢，很難恢復(fù)初始水位。

6 結(jié)語

延安地區(qū)具有獨(dú)特的氣候、地理和水文地質(zhì)條件，因此使得地下水的動態(tài)變化有其自身的特點(diǎn)，地下水動態(tài)變化受到多方面因素的影響，這些因素之間又互相聯(lián)系。在連續(xù)豐水年，降水入滲量較大，地下水位較高或處于飽和狀態(tài)時，開發(fā)利用等人為因素對地下水位動態(tài)變化的影響較小。在枯水年或連續(xù)枯水年，降水入滲補(bǔ)給量減少，人工開采對地下水動態(tài)的影響較大。因此，人們應(yīng)該及時了解和掌握其變化的特征和規(guī)律，隨著氣候變化改變自身的開采活動，以便對其進(jìn)行科學(xué)利用和保護(hù)，實現(xiàn)該地區(qū)地下水資源的可持續(xù)利用。

P641.74

B

1004－1184(2012)05－0073－02

2012－07－02

趙建愛(1975－)，女，陜西扶風(fēng)人，工程師，主要從事地下水監(jiān)測站網(wǎng)建設(shè)及地下水分析評價工作。