段　妍　鄔　龍　菅宇翔　李　文

辛安泉域排泄區(qū)巖溶水位變化研究

段妍鄔龍菅宇翔李文

辛安泉域水資源是山西省長治市城市生活和工業(yè)用水的重要水源。山西省人民政府晉政函 （1998）137號文將該泉水集中出露帶劃定為泉域重點(diǎn)保護(hù)區(qū)，因此，研究排泄區(qū)的水位變化，對泉域的水資源開發(fā)利用和保護(hù)，以及科學(xué)管理具有十分重要的意義?；趯?shí)際水文觀測數(shù)據(jù)，分析辛安泉域多年水位變化情況及其主要影響因素，并結(jié)合現(xiàn)狀提出可行的泉域水資源保護(hù)措施，為改善泉域環(huán)境提供理論依據(jù)及參考方向。

巖溶水等水位線影響因素水資源保護(hù)

1　泉域基本概況

辛安泉域位于山西省東南部、太行山中段西側(cè)，包括了長治市 （除沁源縣）的12個(gè)縣市區(qū)及晉中市的榆社縣。地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°25′～113°36′，北緯35°51′～37°25′，面積10 950 km2?？傮w地勢呈西高東低，河流水系流向?yàn)樽晕飨驏|。多年平均降水量為573.98 mm，主要集中在7、8、9三個(gè)月。根據(jù)辛安泉域巖溶水補(bǔ)、徑、排關(guān)系，泉域巖溶水系統(tǒng)可分為：補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)、排泄區(qū)和徑流滯緩區(qū)。排泄區(qū)位于潞城市辛安泉鎮(zhèn)西流村東，處于潞城、黎城、平順三縣市交界地帶的濁漳河河谷，該河谷為辛安泉泉水集中出露帶，長治市辛安泉水源地處于其中。

2　排泄區(qū)觀測井分布

本次確定上游以潞城市西流村東南濁漳河干流斷面為起點(diǎn)，下游以平順縣北耽車村斷面為終點(diǎn)的濁漳河干流部分，并以主河床邊界向左右外延1 000 m的區(qū)域作為排泄區(qū)研究區(qū)，面積37.95 km2。研究區(qū)現(xiàn)有觀測井 6眼，分別是位于南流村西北向0.5 km處的A4、王曲村北向1 km處的D3、王曲村西向0.5 km處的D6、王曲村南向0.5 km處的D10、西流村東南向0.5 km處的E4、西流村東南向1 km處的E5，這6眼觀測井沿濁漳河河道兩岸布置。觀測井每月1、11、21日觀測水位，由1997年至今已積累大量觀測資料 （見圖1）。

圖1　辛安泉排泄區(qū)1993年地下水位等值線圖

3　水位變化特征分析

結(jié)合泉域內(nèi)觀測井歷年水位數(shù)據(jù)繪制地下水位等值線圖（圖1、圖2），可以看出，由于大量的深井集中開采，使長治徑流帶和襄垣縣徑流帶的部分地段地下水位處于平緩狀態(tài)，特別是長治徑流帶的潞城市至排泄區(qū)部分，地下水流場明顯變緩，水力坡降變小，其直接后果就會導(dǎo)致排泄區(qū)水位下降。

1993—2011年，研究區(qū)地下水流場改變不大，整體水位降幅明顯，水力坡降明顯減小，等水位線密度明顯減小。具體到排泄區(qū)，接受補(bǔ)給方向變化不大，周邊補(bǔ)給區(qū)的水力坡度減小，造成水位降低、泉流量減少。排泄區(qū)周邊各子系統(tǒng)水位的普遍降低、水力坡降減小、加之泉域范圍內(nèi)的開采量持續(xù)增加，將進(jìn)一步減少對排泄區(qū)的補(bǔ)給量，造成排泄區(qū)水位持續(xù)降低。

此外，根據(jù)歷年觀測資料 （1997—2011年）對6眼觀測井進(jìn)行分析，可以看出排泄區(qū)整體水位變化趨勢。排泄區(qū)單井水位年際變化如圖3。

圖2　辛安泉排泄區(qū)2011年地下水位等值線圖

4　水位變化影響因素分析

4.1區(qū)域降水量

辛安泉域位于一個(gè)完整的水文地質(zhì)單元，具有獨(dú)立的補(bǔ)、徑、排系統(tǒng)，以泉群出露于西自西流村、東至北耽車村約16 km的河谷中，呈股流及散流狀分布。根據(jù)歷史資料分析，大氣降水是辛安泉的主要補(bǔ)給來源，排泄區(qū)水位升降不但受當(dāng)年降水量影響，而且與多年降水量有關(guān)。

辛安泉域1956—2011年多年平均降水量為563.31 mm，最大年降水量為2003年的932.1 mm，最小年降水量為1965年的320.5 mm。泉域降水量年際變化趨勢見圖4。

排泄區(qū)觀測井位置相對集中，井間距離最遠(yuǎn)3km，最近只有500m，因此，降水量變化、上游開采量變化對6眼觀測井的水位影響出現(xiàn)同步性。從觀測井水位年際變化圖中可以看出，水位在2004年明顯升高，這與2003年降水量 （932.1 mm）偏大有直接關(guān)系。2003年當(dāng)年水位開始升高，但不明顯，反映出水位變化滯后于當(dāng)年降水量幾個(gè)月。2007年之后水位變化又同時(shí)呈現(xiàn)明顯下降趨勢，這與2007年之后多年降水量減少有直接關(guān)系。2008年降水量明顯下降，但是水位變化曲線沒有改變斜率出現(xiàn)突降，分析原因是因?yàn)樾涟踩蚍秶鷱V、面積大，多年平均降水量對排泄區(qū)水位變化的影響也有一定的滯后性。

圖3　排泄區(qū)觀測孔水文年際變化圖

圖4　辛安泉域降水量年際變化圖

4.2區(qū)域巖溶水開采量

自20世紀(jì)80年代以來，泉域內(nèi)開始開采巖溶水，而且開采量逐年增大，最初1980年開采量只有0.03 m3/s，到2011年已增加到3.02 m3/s，增幅將近百倍。辛安泉域開采量變化趨勢詳見圖5。

圖5　辛安泉域開采量年際變化圖

由圖5可以看出，辛安泉域開采量1987年以來呈現(xiàn)單邊上升趨勢。2008年受世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，長治市工礦企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)度放緩，巖溶水開采量有所回落，到2009年減少至2.31 m3/s，之后又開始反彈。巖溶深井開采深度在20世紀(jì)80年代初期為400～450 m，到20世紀(jì)90年代開采深度一般在450～550 m，以后開采深度逐漸加深，最深已達(dá)1 001.66 m。開采范圍也由徑流區(qū)、排泄區(qū)向補(bǔ)給區(qū)和滯緩區(qū)逐步推進(jìn)。

由于巖溶深井開鑿數(shù)量的增加，原本流向排泄區(qū)的巖溶地下水在上游被直接取用，各子系統(tǒng)流向排泄區(qū)的地下水流量相應(yīng)減少。排泄區(qū)的補(bǔ)給源頭流量減小，觀測井水位隨之下降，因此，上游開采量的逐年增加，是排泄區(qū)水位下降的主要原因之一。

5　水資源保護(hù)工程措施

（1）設(shè)置水源地保護(hù)區(qū)標(biāo)志牌。根據(jù)環(huán)境保護(hù)部HJ/ T433—2008《飲用水水源保護(hù)區(qū)標(biāo)志技術(shù)要求》，設(shè)置規(guī)范的水源地保護(hù)區(qū)標(biāo)志和警示設(shè)施。

（2）加強(qiáng)保護(hù)區(qū)違章建筑整治。根據(jù)辛安泉水源保護(hù)區(qū)劃確定的保護(hù)范圍，拆除在水源地保護(hù)區(qū)違法建設(shè)的房屋，填平魚池；拆除設(shè)置在水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)的違章建筑；協(xié)調(diào)修筑保護(hù)區(qū)邊界攔護(hù)網(wǎng)工程；清理拆除保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的其它違章建筑。

（3）在辛安泉水源地保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)逐步實(shí)行退耕還林還草等生態(tài)補(bǔ)償措施，加強(qiáng)流域內(nèi)植樹造林，涵養(yǎng)水源；加強(qiáng)生態(tài)林地封育保護(hù)，提高生態(tài)系統(tǒng)的自然修復(fù)能力。發(fā)揮林木和草地植被的生態(tài)功能，營造生態(tài)緩沖區(qū)，實(shí)現(xiàn)自然保水、保土。

（4）區(qū)內(nèi)天然河道、泉水測流斷面進(jìn)行整修，修建規(guī)范的測流斷面。加強(qiáng)辛安泉水源實(shí)時(shí)監(jiān)測，提高預(yù)警預(yù)報(bào)能力，適應(yīng)水源地保護(hù)的管理需求，建設(shè)辛安泉水源地水環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。

（5）對水源地內(nèi)的養(yǎng)殖、旅游等項(xiàng)目進(jìn)行搬遷，對保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)需要遷移的農(nóng)民進(jìn)行移民。

6　結(jié)語

從1997—2011年水位變化情況分析，辛安泉域排泄區(qū)水位呈整體下降趨勢，年平均降幅在0.21～0.39 m之間。排泄區(qū)水位變化不但受當(dāng)年降水量影響，也受多年平均降水量影響。由于開采量的逐年增加，排泄區(qū)補(bǔ)給來源逐漸減少，特別是長治徑流帶的潞城市至排泄區(qū)部分，地下水流場平緩明顯，水力坡降變低，排泄區(qū)水位持續(xù)下降。對此，亟需采取工程與非工程保護(hù)方案，制定水資源保護(hù)規(guī)劃措施，保障泉域水資源的可持續(xù)利用以支撐經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

段妍女助理工程師中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司天津300222

鄔龍男工程師中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司天津300222

菅宇翔男工程師中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司天津300222

李文男工程師中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司天津300222

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