太原盆地地下水位动态演化分析

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1、太原盆地地下水位动态演化分析王 ?宏(山西省水文水资源勘测局? 太原市? 030001)提要? 该文就太原盆地不同地下水位动态类型的单井动态特征及区域地下水动态的演化进行了分析, 指出影响地下水位动态的主要因素有降水和人工开采, 特别是在20世纪 90 年代后, 人工开采成为影响地下水位动态变化的首要因素。因此, 在地下水超采区及大型水源地等地下水集中开采区应加强地下水位动态监测、 监督、 管理和保护。关键词? 太原盆地? 地下水位动态类型? 降水量? 开采量Dynamic Evolution Analysis of Groundwater Level in Taiyuan BasinWang

2、 Hong( Shanxi Hydrographic and Water Resources Survey Bureau)Abstract ? The paper analyzes the dynamic characteristics of single well of different kinds of groundwater levelregime in Taiyuan Basin, and also analyzes regime evolution of regional groundwater. It points out the mainfactors of influenci

3、ng groundwater level regime are precipitation and manual exploitation, especially after 1990 ?s, manual exploitation is the first influential factor. So it should strengthen groundwater regime monitor?ing, supervision, management and protection in concentrated exploitation zones such as groundwater

4、over with?drawal zones and large?scaled water resource.Keywords? Taiyuan Basin; groundwater regime type; precipitation amount; exploitation amount作者简介: 王宏( 1969- ) , 女, 硕士研究生, 主要从事地下水研究工作。收稿日期: 2007- 01- 101? 前言太原盆地各市县是山西省重要的重化工和商品粮食基地, 工农业生产在国民经济建设中都具有举足轻重的地位。随着城市、 工业规模的不断发展, 对水资源的需求量逐年增加, 特别是对地下水的

5、开发利用也呈上升趋势。从 20 世纪 80 年代开始, 由于对地下水资源缺乏统一规划和管理, 加之人类活动的影响更加剧烈, 太原盆地地下水位严重下降, 局部地区超采, 地下水面临着严重的污染威胁。地下水环境问题日益突出, 为此, 有必要研究和分析太原盆地地下水动态演化过程。山西省地下水动态监测工作始于 20 世纪 60 年代。太原盆地地下水动态监测工作由山西省水文局1980 年正式开展以来, 到目前已积累了 20 多年的资料, 包括水位、 水温、 水质、 水量。这些监测数据为水利建设规划、 抗旱、 地下水水源地建设和管理、 地下水资源评价保护及合理利用等提供设计依据。到2002 年底, 太原盆

6、地共有水位长观井 189眼, 其中浅层水监测井 138眼, 中深层承压水监测井 51 眼。另有统测井650 眼。2? 地下水位动态类型划分太原盆地地下水主要为第四系松散岩类孔隙水, 由于地下水受大气降水及人类活动的影响, 地下水环境条件发生了不同程度的变化, 主要包括水位、水量、 水质等。根据影响地下水位动态的主要因素、作用程度及地下水位动态特征, 并结合水文地质条件和地下水均衡要素,太原盆地地下水位动态类型按埋藏深浅大致可划分为两类六种, 第一类为浅层地下水位动态, 分为水文开采型、 入渗- 蒸发型、 入渗- 开采 - 径流型、 开采动态型; 第二类为中深层地下水位动态, 分为天然径流型和径

7、流开采型。3? 不同类型地下水位动态分布特征3?1? 浅层地下水位动态类型1) 水文开采型: 主要分布于汾河冲积平原区,水位埋深一般小于 5m, 浅层水水位动态主要受降水、 汾河流量、 春灌解冻和开采的影响, 一般每年出34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 勘? 察? 科? 学? 技? 术? ? ? ? ? ? 2007年第 4期现2 次高水位, 即 3 月和 10 月。12 月至 1 月水位较低。近年来少有集中开采, 水位年变化幅度很小, 一般小于 2m, 地下水水位动态较为稳定而稍有下降, 如赵村, 其过程线见图 1。图 1? 吕梁赵村 15号井 1984 2002年历年水位过程线2

8、) 入渗- 蒸发型: 主要位于地下水埋深较小的 冲洪积平原区, 地下水径流微弱, 开采强度很小时,水位动态主要受降水、 地表水灌溉入渗和潜水蒸发制约, 次降水或灌溉后很快获得补给, 水位上升, 随后受蒸发而缓慢消退, 一般水位比较稳定, 过程线呈 波浪型, 如榆次大张义 30 号井, 过程线见图 2。图 2? 榆次大张义 30 号井 1982 2002 年历年水位过程线3) 入渗- 开采- 径流型: 主要分布于开采强度中等, 补给条件较好的倾斜平原区, 其水位埋深在10m 左右, 明显受开采、 降水、 地表水灌溉影响, 地下 水位过程线呈? V?字型或? U?字型。一般前一年冬灌停止后水位逐渐

9、上升至当年春灌前的 3 4 月, 出现高水位值, 春灌( 3 6 月或 4 7 月) 为一年内开采强度最大时期, 开采量占全年开采量的 50 80% , 该时段水位急剧下降, 降幅达 5 20m, 出现年内水位最低值。雨季由于获得补给, 开采量减少, 水位恢复上升, 年内水位动态下降 ? 恢复过程明显。 如祁县思贤96 号井, 过程线见图 3。图 3? 祁县思贤 96 号井 2002 年年内水位过程线4) 开采动态型: 主要位于开采强度大的城区及漏斗区, 地下水主要受开采的控制, 水位年下降速度达1 5m, 并呈逐年下降趋势。降水量、 开采量的增减只改变地下水下降速度, 并没有改变其下降趋势,

10、地下水位过程线反映的是连续下降。如介休下站33号井, 见图 4。图 4? 介休下站 33 号井 1982 2002 年历年水位过程线该类浅层水井主要分布在深层水位下降漏斗区 或漏斗边缘, 虽然浅层开采量小, 但由于大量抽取深层水, 使深层水水位远低于浅层水水位, 且深浅层水之间隔水层不良, 加之人为的破坏, 使得浅层水越流 补给深层水, 导致浅层水位逐年降低, 部分浅层水被疏干。如郑村, 该井位于北营漏斗边缘, 从 1990 年以来, 水位逐年下降, 下降幅度已达 29m, 见图5。图 5? 郑村 104 号井 1982 2002 年历年水位过程线3?2? 中深层地下水位动态类型盆地中深层地下

11、水主要接受侧向径流补给, 水位变化不直接受降水和蒸发的影响, 导致水位动态 变化的因素是人工开采和侧向径流。1) 天然径流型: 主要位于径流条件较好的黄土丘陵和倾斜平原区, 深层地下水开采量较小, 年水位 变幅较小, 一般在 1 4m。其特征是地下水埋深较大, 降水入渗有一定的影响, 但不显著, 地下水动态曲线为一条波动不大的曲线。如太谷东里 48 号井,见图6。图 6? 太谷东里 48号井 2002年年内水位过程线2) 径流- 开采型: 主要分布在东、 西山倾斜平原中352007年第 4期 ? ? ? ? ? ? ? 勘? 察 ? 科 ? 学 ? 技 ? 术 ? ? ? ? ? ? ? ?

12、? ?部, 如太原丘陵区青龙18号井, 由于长期受开采影响,补给条件不太好, 其年内水位呈缓慢下降趋势, 从历年水位过程线来看, 水位一直处于下降状态, 见图 7。在 太原水源地一带及西边山区, 由于开采量年内变化较小, 使得地下水水位长年持续下降, 如晋祠 140 号井, 1990 年最高水位埋深 27?45m, 1995 年最高水位埋深 29?75m, 2002 年最低水位埋深 33?25m, 12 年累 计下降幅度达 5?8m。见图 8。图 7? 青龙 18号井 1983 2002年历年水位过程线图 8? 晋祠 140 号井 1990 2002 年历年水位过程线4? 区域地下水位动态4?

13、1? 盆地地下水位年末变幅分析平原区总面积 4741km2, 其中太原市 1143km2、晋中市 2219km2、 吕梁市 1379km2。按县( 市) 行政分区分别计算上升区、 下降区、 稳定区。1982 2002 年浅层地下水各时段水位埋深变化情况见表 1。表 1? 太原盆地各时段地下水年末埋深变幅情况对比时间段上升区下降区相对稳定区全区评价面积 ? km2上升值? m 面积*? % 面积? km2上升值 ? m 面积*?% 面积 ? km2上升值 ? m 面积*? % 总面积? km2升降值1980 19851538?50 ?9832?5682 ?2- 0?9014 ?42520?30

14、?0753?247410?231986 199039 ?80 ?880?84235 ?5- 2?2489 ?3465?7- 0 ?219?84741- 2?011991 1995351?61 ?077?43692 ?3- 2?7577 ?9697?1- 0 ?0414?74741- 2?071996 200023 ?61 ?130?54181 ?8- 3?8288 ?2535?6- 0 ?1511?34741- 3?382001 2002114?00 ?782?41540 ?4- 1?1732 ?53086?6065?14741- 0?36? ? 注: * 该区面积与盆地总面积的百分比。? ?

15、 1) 1982 1985 年: 该时段降雨量偏大, 潜水补给较为充分, 1538?5km2, 上升幅度为 0?98m, 整个盆地区地下水位上升区面积达上升区面积占盆地总面积 32?5%, 其中太 原市、 晋中市、 吕梁市分 别占17?5%、 42?7% 、 39?8%; 下降区面积仅 682?2km2, 下降区主要位于太原市呼延、 罗城, 榆次市太谷城区、胡村、 贾家堡、 祁县西六支、 介休下梁、 宋古, 孝义市文峪河河口的冲积平原区, 下降幅度- 0?9m, 下降 区面积占盆地总面积 14?4%, 其中太原市、 晋中市、吕梁市分别占 6?1% 、 84?1%、 9?8%; 稳定区面积282

16、0?3km2, 水位变幅 0?07m, 稳定区面积占盆地总面积 53?2% , 其中太原市、 晋中市、 吕梁市分别占33?0%、 39?2% 、 27?8% 。太原盆地平均水位变化幅度0?23m, 盆地地下水处于稳定状态。2) 1986 1990 年: 地下水位上升区面积为 39?8km2, 上升幅度为 0?88m 上升区面积占盆地总面积0?8% , 主要分布在太原市大井峪和北营一带, 而晋中、 吕梁均上升区均为零; 下降区面积达4235?5km2,水位下降幅度达- 2?24m, 下降区面积占到盆地总面积的 89?3% , 其中太原市、 晋中市、 吕梁市分别占17?2%、 51?3%、 31?5% ; 稳定区面积 465?7km2, 水位变幅- 0?21m, 稳定区面积占盆地总面积的 9?8%,其中太原市、 晋中市、 吕梁市分别占 80?2%、 10?2%、9?6%。五年间太原盆地地下水位平均累计下降2?01m, 年平均下降速度 0?402m? a。3) 1991 1995 年: 尽管地下水位