論安陽市區(qū)地下水位下降漏斗演變與地下水可持續(xù)利用規(guī)劃

1、論安陽市區(qū)地下水位下降漏斗演變與地下水可持續(xù)利用規(guī)劃關(guān)鍵詞：安陽市區(qū)；地下水位下降漏斗；可持續(xù)利用；規(guī)劃1672-1683202206-0021-04EvlutinfDepressinnesandPlanningfSustainableUtilizatinfrGrundaterintheUrbanAreasfAnyangityIAJin-xiang(HenanInstitutefGelgialSurvey,Zhengzhu450001,hina)Abstrat:Thereareanyunertaintyfatrsintersfgrundaterrehargeanddishargenevalua

2、tinggrundaterresure,hihgreatlylersevaluatingpreisinfgrundaterandaffetsaurayfgrundaterplanning.Thever-extratinauntfgrundateruldbealulatedauratelybasedngrundaterleveldataindifferentperids(1965-2022yearr1980-2022year)andparaeterfaquifersbystudyingevlutinfgrundaterdepressinnes.Thereisgreataterntainingsp

3、aeandhavefredstablegrundaterdepressinnesinprluvialfanftheAnyangRiver.Thisprluvialfanisaellsitefrsetting-upundergrundreservir.TheartifiialrehargeinprluvialfanftheAnyangRiverisaradfrgrundatersustainableutilizatinintheAnyangurbanareasKeyrds:urbanareasfAnyangity;grundaterdepressinnes;grundatersustainabl

4、eutilizatin;planning安陽市區(qū)工農(nóng)業(yè)及生活用水主要依賴開采地下水，20世紀(jì)80年代中期以來，隨著經(jīng)濟(jì)的開展，地下水開采規(guī)模與強(qiáng)度大幅度增加，地下水嚴(yán)重超采，地下水位持續(xù)下降，地下水位下降漏斗不斷擴(kuò)大,由此而引發(fā)了相關(guān)的地質(zhì)環(huán)境問題。在過去，由于人為因素，準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)地下水開采量與計(jì)算地下水資源量難度很大，造成地下水超采量計(jì)算誤差較大，地下水規(guī)劃缺乏較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。中國地質(zhì)調(diào)查局國土資源大調(diào)查華北平原地下水可持續(xù)利用調(diào)查評價(jià)工程搜集了20世紀(jì)50至90年代的地下水位資料，完成了2001年至2022年連續(xù)5年地下水統(tǒng)一調(diào)查及地下水長期觀測，通過地下水位下降漏斗演變研究，可以較準(zhǔn)確

5、地計(jì)算地下水超采量，進(jìn)展地下水可持續(xù)利用規(guī)劃。1水文地質(zhì)概況安陽市地處半潮濕溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年降水量約600700，屬海河流域漳衛(wèi)河水系,主要河流水庫有：漳河、洹河(安陽河)、洪水河、岳城水庫、小南海水庫、彰武水庫。大型的供水渠系有躍進(jìn)渠、萬金渠、幸福渠洹南渠等,正在建立中的南水北調(diào)中線工程從本區(qū)西部經(jīng)過。安陽市西依太行山,東部為黃淮海平原。地勢西高東低，南北高中間低，中部為安陽河沖洪積扇。安陽河沖洪積扇是中、晚更新世及全新世后期復(fù)合堆積而成，具有明顯的上細(xì)下粗的二元構(gòu)造。上層為全新統(tǒng)(Q.h)、上更新統(tǒng)(Q.3)的黃土狀粉土、粉質(zhì)黏土，厚1020；下層為上更新統(tǒng)(Q.3)和中更新統(tǒng)(Q

6、.2)卵礫石層及砂層，厚度1540，自西向東逐漸增厚，分選性較差，部分鈣質(zhì)膠結(jié)成巖(俗稱鈣板)。京廣鐵路以西礫石層分布穩(wěn)定，粒徑粗大；以東呈多層狀分布，夾黏性土透鏡體，顆粒也明顯變細(xì)。安陽市區(qū)獨(dú)特的地層構(gòu)造條件使安陽河沖洪積扇在空間上成為一獨(dú)立封閉的水文地質(zhì)單元，粗大巨厚的卵礫石層為地下水人工回灌提供了有利的儲(chǔ)水介質(zhì)條件。安陽河沖洪積扇地下水主要為降水入滲、河流與側(cè)向徑流補(bǔ)給，總體流向?yàn)樽晕飨驏|，受開采的影響，現(xiàn)由城市郊區(qū)四周向市區(qū)西部徑流。安陽市區(qū)地處安陽河沖洪積扇的中上部，工農(nóng)業(yè)及生活用水絕大部分是開采80100以上的安陽河沖洪積扇卵礫石層中的孔隙水；開采方式一是自來水公司、鋼廠與電廠的水

7、源井集中開采，二是工礦企業(yè)自備井和農(nóng)用井的分散面狀開采；在集中開采區(qū)，目前已形成了安鋼電廠、豆腐營、四水廠、三水廠等四個(gè)相對集中開采中心，中心地帶地下水位埋深3040，最大為44.91-2。2地下水位下降漏斗演變2.1區(qū)域淺層地下水位下降狀況Table1ListfgrundaterdepressinareafAnyangityin1965-2022淺層地下水位不同下降幅度的面積35303525302025152022155105小計(jì)每年面積擴(kuò)展速度非下降區(qū)面積面積合計(jì)安陽市區(qū)0.744.1727.3523.9055.7349.1312.16173.184.33173.18安陽縣18.1757.

8、13218.92311.93104.23710.3817.76710.38滑縣7.26482.31825.53453.9927.401796.4944.9114.401810.89內(nèi)黃縣67.83406.08650.0226.670.521151.1228.781151.12湯陰縣39.61121.8977.83118.30357.638.94208.57566.20合計(jì)0.744.1727.35117.161040.861865.49882.58250.454188.80104.72222.974411.772.2安陽市區(qū)地下水位下降漏斗演變漏斗演變大致分為三個(gè)時(shí)期：第一期，20世紀(jì)50至6

9、0年代中期，地下水循環(huán)系統(tǒng)近于天然狀態(tài)，為天然狀態(tài)時(shí)期；第二期，60年代中期，開展農(nóng)田水利根本建立、農(nóng)業(yè)擴(kuò)大井灌后打破了地下水循環(huán)的天然狀態(tài)，人工干預(yù)活動(dòng)開場，為農(nóng)灌人工干預(yù)期；第三期，進(jìn)入80年代后，工業(yè)和城市的地下水水源地集中開采，從此徹底改變了地下水循環(huán)系統(tǒng)，此時(shí)期為農(nóng)灌與集中供水人工干預(yù)期(見圖1)。圖11992年以后安陽市電機(jī)修造二廠地下水位動(dòng)態(tài)Fig.1TrendfgrundaterlevelfSendEletrtrakingFatryAnyangityafter1992year第一期,天然狀態(tài)時(shí)期。在1965年以前，自山前沖洪積傾斜平原到黃河沖積平原地下水位埋藏都比擬淺，一般21

10、5之間，山前沖洪積扇地帶略深，一般小于15，地下水埋深7的區(qū)城僅分布在山前區(qū)，且面積較??；在沖積平原區(qū)地下水位埋深一般小于5，多數(shù)23，部分12。此時(shí)期城鎮(zhèn)人口少，工礦企業(yè)規(guī)模小，地下水開采量很小，而地表水相對較充足。山前沖洪積扇前緣多有地下水溢出，排泄地下水。地下水動(dòng)態(tài)主要受降水與河流的控制，故為氣象型或水文氣象型。水位年變幅12。1965年，安陽市區(qū)淺層地下水位埋深一般45，安陽市區(qū)秋口淺層地下水位埋深也為45。第二期，農(nóng)灌人工干預(yù)期漏斗形成初期。1965年-1978年期間，農(nóng)田水利工程到達(dá)了高潮，河流上游大量修建水庫等水利工程，人工調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)，改變了山區(qū)地表徑流形式，使下游地表水量驟減

11、，多數(shù)水庫修建有引水灌溉渠系，改變了自然徑流形式，使地下水的補(bǔ)給方式也發(fā)生了變化。由于農(nóng)業(yè)的開展和消費(fèi)技術(shù)條件的改善，在平原區(qū)掀起了井泉建立高潮，機(jī)井?dāng)?shù)量猛增，農(nóng)業(yè)對地下水的開采量也不斷增加，淺層地下水位開場有不同程度下降；一般水位埋深為34，水位下降約12。地下水動(dòng)態(tài)主要受降水和人工開采影響，地下水動(dòng)態(tài)類型為氣象開采型。地下水埋深7漏斗區(qū)迅速擴(kuò)展，已根本形成了如今埋深分區(qū)的雛形。1973年-1974年，安陽市區(qū)縣淺層地下水位埋深一般24，安陽市區(qū)秋口淺層地下水位埋深為68。第三期，農(nóng)灌與集中供水人工干預(yù)期漏斗逐步擴(kuò)大期。1978年至今，尤其是20世紀(jì)80年代后期以來，隨著城市建立快速開展和工

12、礦企業(yè)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大與農(nóng)業(yè)的開展，需水量猛增，同時(shí)，由于地表水嚴(yán)重缺乏，大規(guī)模集中供水與面狀農(nóng)灌開采地下水，造成地下水的開采加劇，致使地下水位急驟下降，1980年安陽市區(qū)秋口淺層地下水位埋深也為68，1992年至1996年安陽市電機(jī)修造二廠地下水位下降了10見圖1，1996年以后漏斗那么逐步緩慢擴(kuò)大,大有與整個(gè)華北平原區(qū)域地下水位下降漏斗連成的趨勢。人工開采已成為地下水排泄的主要方式,徹底改變了地下水循環(huán)系統(tǒng),地下水動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為徑流開采型。根據(jù)歷年水位長期觀測資料,1979年-1985年隨著工農(nóng)業(yè)開采量的增加，地下水位逐年下降。1982年7月，地下水位下降到最低值，而后隨著降雨的增多和豐水年的

13、到來，又有所提升，根本恢復(fù)至原來程度，水位年變幅1.5，地下水位下降速率約0.5a，此時(shí)，地下水處于采補(bǔ)根本平衡階段。從1986年以來，地下水位持續(xù)下降，水位變幅2.3a，下降速率約1.0a，水位再也恢復(fù)不到原來的程度，尤其在1993年-1995年，地下水位下降速率甚至到達(dá)20a，部分地段卵礫石含水層已疏干近23(市區(qū)西部大坡一帶)，說明地下水處于嚴(yán)重超采階段。區(qū)域降落漏斗的形成和開展演變改變了區(qū)內(nèi)地下水流場特征。首先，激發(fā)了一定量的側(cè)向徑流補(bǔ)給，從而改變了地下水原來的徑流方向，使得周圍的地下水向漏斗中心匯流漏斗周圍地段的水力坡度由1991年的1.6增至目前的5.3；其次，由于地下水位不斷下降

14、，大范圍疏干了卵礫石含水層。在市區(qū)西部吉黨、大坡一帶，卵礫石層疏干厚度已大于含水層厚度的60，為地下水的人工回灌騰空了庫容；另外，由于市區(qū)東部一帶地下水位也在不斷下降，與市區(qū)之間形成了地下分水嶺，隨市區(qū)地下水開采量的增加，分水嶺的位置緩慢向東推移，目前已到達(dá)西于曹-西辛安-中所屯一線。2001年-2022年，河南省地質(zhì)調(diào)查院每年都對安陽市區(qū)縣進(jìn)展了淺層地下水位埋深統(tǒng)一調(diào)查，通過調(diào)查得出，安陽市區(qū)秋口一帶淺層地下水位埋深一般都大于30見表2,圖2。Table2ListfgrundaterlevelfQiukuAnyangitydntnin2001-2022調(diào)查點(diǎn)原編號經(jīng)度緯度地理位置水位埋深/水

15、位標(biāo)高/統(tǒng)測日期安251141718.0360829.2安陽市區(qū)秋口南河北邊30.9451.762022-12-6安251141718.0360829.2安陽市區(qū)秋口南河北邊30.4652.242022-7-10安261141718.0360829.2安陽市區(qū)秋口南河北邊30.7851.922022-6-5G21541141630360750安陽市區(qū)郭柴庫村東44.3140.592002-6-18G21541141630360750安陽市區(qū)郭柴庫村東46.3138.592001-12-28G21511141946360827安陽市區(qū)董王度村西南26.548.92002-6-18G2151114

16、1946360827安陽市區(qū)董王度村西南25.8449.562001-12-27圖2安陽市區(qū)地下水調(diào)蓄條件(據(jù)2022年6月地下水位埋深資料)Fig.2ThenditinapfundergrundadjustingandstringreservirinAnyangitydntn2.32022年6月漏斗概況2022年6月1日至15日河南省地質(zhì)調(diào)查院對豫北淺層地下水進(jìn)展了統(tǒng)一調(diào)查，其中心水位埋深為43.8；其它部分埋深一般都大于15。漏斗面積統(tǒng)計(jì)成果見表3。淺層地下水埋深區(qū)間/152022252530303535404045小計(jì)15總面積3.1地下水超采量計(jì)算時(shí)段地下水超采量計(jì)算時(shí)段選擇2022年

17、6月地下水降落漏斗的水位界面為底界面，1980年、1965年的地下水降落漏斗水位分別為頂界面，分別計(jì)算1980年-2022年、1965年-2022年地下水超采量。3.2地下水超采量計(jì)算公式地下水超采量采用以下公式計(jì)算：在河南安陽、禹州、新鄉(xiāng)調(diào)蓄工程報(bào)告的根底上,本論文參數(shù)選取成果見表4。Table1Listflithlgyspeifiyieldfgrundaterreservir卵礫石0.29黏性土0.053.4地下水超采量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果Table5Listfthesurpass-extratingquantityfrgrundaterleveldepressinaplitudefAnyang

18、itydntn(addingunty)in1965-2022year縣市名稱不同地下水下降幅度的地下水超采量下降幅度/35303525302025152022155105小計(jì)-0.13安陽縣-0.144地下水可持續(xù)利用規(guī)劃建議4.1安陽市區(qū)地下水庫調(diào)蓄規(guī)劃根據(jù)已有的地質(zhì)、地貌、構(gòu)造以及水文地質(zhì)條件等資料，安陽河沖洪積扇具有較大的含水空間,周圍封閉性較好,安陽市區(qū)經(jīng)過幾十年的地下水開采,已形成穩(wěn)定的地下水位下降漏斗,此漏斗是建立地下水調(diào)蓄庫良好的場所?；毓喙こ虘?yīng)建一條引水回灌渠和管道，再增加回灌滲井和滲坑加滲井?；毓嗳∷こ贪次餮a(bǔ)西采，東部適當(dāng)增加開采的方式進(jìn)展。4.2南水北調(diào)中線運(yùn)行之前,地下水可持續(xù)利用規(guī)劃利用本地區(qū)的工礦棄水、城市集中雨水:大型企業(yè)的棄水如安鋼和電廠的冷卻水，經(jīng)人工處理后，也可作為回灌水源。工礦棄水將隨著工業(yè)的開展和科學(xué)進(jìn)步產(chǎn)生一定的變化，但必須明確指出，其水質(zhì)必須達(dá)標(biāo)前方可作為調(diào)蓄水源。4.3南水北調(diào)中線運(yùn)行后,地下水可持續(xù)利用規(guī)劃參考文獻(xiàn):1苗晉祥，吳繼臣，于素紅，等.華北平原地下水可持續(xù)利用調(diào)查評價(jià)(河南)成果報(bào)告R.河南省地質(zhì)調(diào)查院,2022.IAJin-xiang,UJi-hen,YUSu-hng,etal.TheReprtfSurveyingandEva