王子佳,李月寧,黨 磊,謝 淼
(松遼水利委員會(huì)水文局(信息中心),吉林長(zhǎng)春130021)
四平市區(qū)地下水流場(chǎng)時(shí)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(huì)水文局(信息中心),吉林長(zhǎng)春130021)
基于四平市區(qū)地下水近11年的水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)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(shí)空變化規(guī)律。結(jié)果表明,在時(shí)間R度上,市區(qū)中心位置承壓水中的水位動(dòng)態(tài)變化形式主要為波動(dòng)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(shì)。通過(guò)對(duì)29口承壓含水層水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)井的水位變化數(shù)據(jù)表明,水位上升的井?dāng)?shù)占總觀測(cè)井?dāng)?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(duì)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(chǔ),為該區(qū)域地下水開發(fā)利用提供了技術(shù)支持。
地下水;水位;流場(chǎng);開采;吉林省
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(shí)數(shù)為2678.9h,平均無(wú)霜期為142d。全年盛行西南風(fēng),平均風(fēng)速為3~5m/s。多年平均降水量537.2mm,降雨量隨著地勢(shì)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(shì)相近,由西北向東南呈遞減趨勢(shì)。
1.2水文地質(zhì)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(biāo)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(bǔ)給來(lái)源除受上部潛水的垂直滲入外,還有來(lái)自山區(qū)側(cè)向徑流補(bǔ)給,并通過(guò)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(yùn)動(dòng)方式以層間水平運(yùn)動(dòng)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(bǔ)給主要來(lái)自第四系潛水的“天窗”式越流補(bǔ)給。而在其上部有較厚的穩(wěn)定隔水層的地區(qū),其補(bǔ)給源主要是來(lái)自東南部丘陵區(qū)的地下徑水流補(bǔ)給。
地下水動(dòng)態(tài)是地下水均衡的外在表現(xiàn),根據(jù)系列的水位動(dòng)態(tài)資料分析,可以反映出一定時(shí)期地下水均衡單元內(nèi)的水量收支狀況。影響地下水動(dòng)態(tài)有兩個(gè)因素:一是地下水系統(tǒng)的激勵(lì)因素,主要指外界對(duì)地下水系統(tǒng)的補(bǔ)給或人工開采等;二是含水層系統(tǒng)對(duì)外界施加激勵(lì)的響應(yīng)特征,主要指含水層厚度、巖性、結(jié)構(gòu)等條件所確定的含水層的水理性質(zhì),如滲透性、容水度、給水度、導(dǎo)水能力等因素。
通過(guò)對(duì)地下水動(dòng)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(bǔ)給與排泄特征,明確地下水的動(dòng)態(tài)類型和影響因素,從而對(duì)區(qū)域地下水的埋藏條件及水質(zhì)、水量的形成有更深入的認(rèn)識(shí)。
研究共布設(shè)了29個(gè)水位長(zhǎng)觀孔對(duì)地下水位進(jìn)行觀測(cè),觀測(cè)時(shí)間是2001年1月1日到2011年12月31日,每5d觀測(cè)1次,選取其中具有代表性的4個(gè)觀測(cè)孔對(duì)地下水動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析,見圖2。
圖22001 —2011年承壓含水層觀測(cè)井動(dòng)態(tài)變化圖
由4口典型觀測(cè)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(dòng)中呈逐漸上升的趨勢(shì),而其他區(qū)域地下水位表現(xiàn)為持續(xù)下降。
為了明確研究區(qū)地下水位動(dòng)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(cè)井水位繪制四平市區(qū)地下水位流場(chǎng)圖,見圖3—4。經(jīng)對(duì)比可以看出,2001年四平市區(qū)地下水位的特點(diǎn)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(diǎn)水位約為120m。2011年四平市區(qū)地下水位空間分布特點(diǎn)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(shì)。通過(guò)整理四平市區(qū)內(nèi)29口承壓含水層水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)井的水位變化數(shù)據(jù)表明,有19口觀測(cè)井的水位呈上升變化,10口觀測(cè)井水位逐漸下降,水位上升的井?dāng)?shù)占總觀測(cè)井?dāng)?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(chǎng)圖
圖42011 年四平市區(qū)地下水流場(chǎng)圖
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(zhǎng)久,在解放以前就已經(jīng)開始,20世紀(jì)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(yán)格實(shí)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(guò)對(duì)四平市區(qū)2001—2011年地下水位時(shí)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(jìn)一步證明了該地區(qū)對(duì)地下水的開發(fā)利用方式的變化,及其在對(duì)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(fù)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(yīng)遵循的原則是:“強(qiáng)化水資源統(tǒng)一管理,實(shí)施水量科學(xué)調(diào)配;調(diào)整供水結(jié)構(gòu),實(shí)行優(yōu)水優(yōu)用;采取總量控制,實(shí)行定額管理;加大執(zhí)法力度,強(qiáng)化節(jié)約保護(hù)”。以國(guó)務(wù)院頒布的最嚴(yán)格水資源管理制度為目標(biāo),“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(biāo),優(yōu)先利用地表水,最大限度減少開采地下水,制定切實(shí)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(hù)管理措施,同時(shí),嚴(yán)格征收水資源費(fèi),加強(qiáng)計(jì)量設(shè)施的管理,嚴(yán)格執(zhí)行計(jì)劃用水與超計(jì)劃累進(jìn)加價(jià)收費(fèi)制度,加大水行政執(zhí)法監(jiān)察力度,嚴(yán)厲查處各種違法取水行為。
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(shí)空變化規(guī)律,研究對(duì)2001—2011年四平市區(qū)承壓地下水動(dòng)態(tài)水位以及初始、末刻的流場(chǎng)狀態(tài)進(jìn)行了分析。經(jīng)對(duì)比可知,時(shí)間尺度上,研究區(qū)承壓水水位動(dòng)態(tài)變化形式主要為波動(dòng)中逐漸上升和持續(xù)下降兩種趨勢(shì),且變化特征以區(qū)域分布為特點(diǎn);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(shì)。29口承壓含水層水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)井的水位變化數(shù)據(jù)表明,水位上升的井?dāng)?shù)占總觀測(cè)井?dāng)?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(hù)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(hù)措施。'
[1]谷春光,梁松陽(yáng).四平市地下水超采區(qū)劃定及保護(hù)措施[J].吉林水利,2011(5):348.
[2]張業(yè)雪,張雷.四平市區(qū)地下水位降落漏斗演變及控制[J].吉林水利,2009(7):326.
[3]楊世有,劉艷,高玉軍.四平市水資源及開發(fā)利用現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)業(yè)水利工程,2009.
[4]邱東方.鄭州市地下水動(dòng)態(tài)分析[D].河南理工大學(xué),2010.
[5]卞玉梅.吉林省西部地下水動(dòng)態(tài)研究[D].吉林大學(xué),2006.
[6]韓業(yè)珍.基于變化環(huán)境的灌區(qū)地下水動(dòng)態(tài)時(shí)空變異規(guī)律研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué),2010.
P641
A
1002-0624(2015)10-0023-03
2015-05-11