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(陜西省地下水管理監(jiān)測局,陜西 西安 710003)
地下水是水資源的重要組成部分,是支撐經(jīng)濟社會發(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匱乏,地下水的開發(fā)利用彌補了地表水資源的不足,提高了各部門行業(yè)的供水保證率,為社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)條件。然而,隨著地下水的過量開采,在集中開采水源地已經(jīng)形成了區(qū)域性地下水超采區(qū)。本文對興平市地下水位動態(tài)變化及影響因素進行了分析,對該地區(qū)今后合理開發(fā)地下水資源,發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟有著重要的意義。
興平市古稱“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%,占咸陽市總面積的4.97%。
興平市北依莽山,南臨渭水,地勢西北高而東南低。地貌可分為兩個類型區(qū),即南部渭河階地區(qū),海拔390~460 m;北部黃土臺原區(qū),海拔460~541.8 m。境內(nèi)從北向南,呈階梯狀傾向渭河,覆蓋物全是第四紀沖積、風積物。興平市屬于暖溫帶半濕潤半干旱大陸性季風氣候。具有雨熱同季、四季分明的特點。
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,形成了不同的兩個區(qū)域。渭河平原區(qū):屬第四紀松散巖類孔隙水,含水層分布廣,厚度大,埋藏淺,透水性能、儲存條件好,接受豎向和側(cè)向補給快,是良好的天然地下水庫,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,也是對河漫灘和一級階地地下水影響較大的河流。
地下水位動態(tài)變化,是反映含水層中地下水資源變化的一個指標,地下水位的上升或下降,直接反映了地下水補給與消耗量的變化[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,流場形態(tài)區(qū)域上多年以來變化不大,但水位近20多年來總體呈下降趨勢,近年趨于平穩(wěn)。
不同地貌單元的淺層地下水,由于補給條件的不同,在不同時段顯示出不同的動態(tài)變化特征(圖1)。黃土塬區(qū)由于受農(nóng)田灌溉及開采的影響,1994~2000年地下水位連年持續(xù)下降,2000年以后,地下水位雖然波動起伏頻繁,但趨勢基本穩(wěn)定。渭河階地區(qū)是興平市主要開采區(qū),隨著連年的地下水采補失衡,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,由于過量開采,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。
本次地下水位動態(tài)分析是基于興平市27處監(jiān)測站2007-2017年地下水埋深資料開展進行的,監(jiān)測站的分布涵蓋了全市所轄5個街道、8個鎮(zhèn)。按地貌類型,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態(tài)曲線圖
10 a來,興平市渭北黃土塬區(qū)地下水位總體呈穩(wěn)定趨勢,在2008年出現(xiàn)最高水位,2007~2013年,地下水位波動頻繁,且幅度大,2013~2017年地下水位趨于穩(wěn)定趨勢略有下降(圖2)。10年來,南位鎮(zhèn)南衛(wèi)村064井和南市鎮(zhèn)費家莊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來呈穩(wěn)定趨勢略有下降,無明顯波動起伏(圖5)。
圖2 渭北黃土塬區(qū)地下水位動態(tài)曲線
圖3 南位鎮(zhèn)和南市鎮(zhèn)地下水位動態(tài)曲線
圖4 馬嵬鎮(zhèn)地下水位動態(tài)曲線
圖5 店張街道地下水位動態(tài)曲線
10 a來,興平市渭河階地區(qū)地下水位總體呈下降趨勢,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,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)地下水位動態(tài)曲線
圖7 桑鎮(zhèn)、豐儀鄉(xiāng)和莊頭鎮(zhèn)地下水位動態(tài)曲線
圖8 西城街道超采區(qū)地下水位動態(tài)曲線
依據(jù)2015年《陜西省地下水超采區(qū)劃定與保護方案》,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;南至鐵路局農(nóng)場—賈家莊—冉莊村—柴油機廠;西至柴油機廠—新北仁堡—高家村。
根據(jù)2007~2017年地下水位動態(tài)資料分析,距離興平化肥廠最近的興城-11井近10 a來水位埋深維持在19.89~22.53 m。10 a來,興平興化一般超采區(qū)地下水位總體呈穩(wěn)定趨勢但仍在下降,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,平均以0.61 m/a的速率下降。10 a來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、北仁堡村和北湯臺村一帶地下水位持續(xù)下降,平均下降幅度達6.4 m(圖8)。
地貌與水文地質(zhì)條件是一個地區(qū)地下水位動態(tài)變化的背景影響因素,氣象、水文是影響地下水位動態(tài)變化的主要自然因素,而人工開采則是改變地下水天然動態(tài)規(guī)律的外在因素[1]。
人工開采是淺層地下水位動態(tài)變化的最主要因素之一。根據(jù)2001~2013年資料統(tǒng)計,興平市年均可開采量為6 842.0萬 m3,年均實際開采量8 480.2萬 m3,開采系數(shù)為1.2[3]。根據(jù)2007~2017年陜西省水利年報統(tǒng)計,興平市各行業(yè)部門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),地下水儲存條件好,是良好的天然地下水庫,也是農(nóng)田灌溉的主要水源所在地,地下水開采主要集中在該區(qū),因此該區(qū)連年來地下水位呈持續(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,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量開采,到九十年代初期已達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30 km2左右。根據(jù)2001~2013年資料統(tǒng)計,興平興化一般超采區(qū)年均可開采量為3 500.0萬 m3,年均實際開采量4 280.0萬 m3,年均超采量為780.0萬 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,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,導致鄰近地區(qū)的地下水向開采區(qū)匯集,增加地下水的可開采量,同時引起臨近地區(qū)地下水位下降,近十年來西城街道超采區(qū)以北的南市鎮(zhèn)費家莊和以南的桑鎮(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,2007~2017年平均以0.50~0.66 m/a的速率下降(圖7)。
大氣降水是地下水的主要補給來源,其季節(jié)性和多年變化規(guī)律,會引起地下水位發(fā)生相應的變化規(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,興平市降水量總體上呈現(xiàn)減少趨勢,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,降水量僅為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,對地下水動態(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,隨降水實際情況略有波動,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無響應性變化,整體呈下降趨勢,主要是因為興平市開采區(qū)集中分布在該區(qū),該區(qū)連年開采量大于補給量,地下水處于超采狀態(tài),地下水位受人工開采量影響較大,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
水文因素對地下水位動態(tài)的影響主要是在有水力聯(lián)系的地表水體周圍,其中以河流的影響較大,在河水滲漏補給地下水抬升地下水位時,其影響程度隨距離的增大而減弱,影響滯后時間則隨距離的增大而延長[4]。渭河是該市唯一的地表水灌溉水源,也是對河漫灘和一級階地地下水影響較大的河流。對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。
地下水是興平市的主要供水水源,經(jīng)過多年的開采,該市地下水位總體呈下降趨勢,特別是興平興化水源地,水位下降幅度更大。近十年來,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。興平市地下水位動態(tài)主要受降水量和開采量的影響,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)地下水位則受開采量影響較大。