青島市大沽河水源地地下水動態(tài)特征分析

周全明，黃修東，李 磊

（青島水文水資源勘測局，山東 青島 266071）

大沽河地下水源地位于青島市大沽河中下游，南北長約45km，寬約8～12km，河谷沖積層總面積約421km2，沙層厚度大，顆粒粗且質(zhì)純，富水性好，多年平均可開采量為6620萬m3。自1981年后逐漸開辟為青島市城市供水水源地。地下水含水層主要為沖積、沖洪積沙礫石層，分布在現(xiàn)代河床兩側(cè)的古河道內(nèi)。由于地形平坦開闊，表層多為沙性土，滲透性能好，有利于降水補給及河水的入滲補給，地下水埋藏較淺，總流向與河水流向基本一致，大致沿河谷自上游向下游流動，最終流向海洋。本文選取大沽河水源地代表性觀測井，分別分析了豐、平、枯代表年份地下水位年內(nèi)動態(tài)變化特征和地下水年際變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上初步劃定地下水位警戒線的基準(zhǔn)水位，這對于確定地下水可開采資源量，劃定地下水位預(yù)警管理警戒線，實施預(yù)警管理，保護地下水源地的生態(tài)安全，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

1 地下水年內(nèi)變化特征

1.1 總體變化特征

根據(jù)大沽河水源地含水沙層的平面分布和厚度變化以及觀測井的分布情況，選取大沽河水源地內(nèi)12眼地下水位觀測井，統(tǒng)計1990—2009年共20年的地下水觀測井埋深的平均值，繪制地下水埋深平均值的年內(nèi)變化曲線，如圖1所示。從圖1可以看出，大沽河水源地地下水年內(nèi)動態(tài)變化與降水關(guān)系密切，表現(xiàn)出比較明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，7月份進入主汛期，降水量大，補給量大于開采量，地下水位持續(xù)升高，9月底10月初地下水位達(dá)到當(dāng)年的最高值，10月份之后進入枯水期，農(nóng)業(yè)灌溉地下水用水量增加，地下水位持續(xù)下降。從地下水位年內(nèi)變化還可以看出，降雨對地下水位的影響具有明顯的滯后效應(yīng)，每年的主汛期是8、9月份，降水最為豐富，但是地下水位的峰值卻出現(xiàn)在10月份。

1.2 各代表年份地下水埋深變化特征

典型豐、平、枯年份地下水位年內(nèi)變化表現(xiàn)出不同的特征。圖2～4分別繪制了平、枯、豐年份地下水埋深平均值的年內(nèi)變化曲線，從圖中可以看出，平水年年內(nèi)動態(tài)變化特征與整體變化特征基本一致，枯水年降水量少，補給量小于開采量，地下水位除了在6月份降雨量大時略有回升外，全年持續(xù)下降。而在降水量大的豐水年，降水量對地下水的補給作用大于人工開采，地下水位在1—6月份變幅不大，6月份進入豐水期后地下水位持續(xù)回升，全年地下水位沒有明顯的下降過程。

2 地下水年際變化特征

圖1 歷年地下水平均埋深年內(nèi)變化曲線

圖2 平水年地下水平均埋深年內(nèi)變化曲線

圖3 枯水年地下水平均埋深年內(nèi)變化曲線

圖4 豐水年地下水平均埋深年內(nèi)變化曲線

圖5 觀測井多年地下水埋深動態(tài)變化曲線

為分析大沽河水源地地下水多年動態(tài)變化特征，選取大沽河地下水源地位于集中開采區(qū)范圍內(nèi)的李哥莊鎮(zhèn)的觀測井，分析了有地下水位整編資料以來的共30年地下水位動態(tài)變化特征，如圖5所示，從圖中可以看出，整個變化過程大致可以分為3個階段，1980—1991年11年期間地下水位經(jīng)歷了2次陡降陡升的過程，1981—1984年地下水位下降幅度最大，4年間地下水位最大變幅達(dá)到8.51m，20年期間最低地下水位出現(xiàn)在1984年8月21日，地下水埋深10.93m，1984年到1986年地下水位迅速回升，1986到1991年又重復(fù)類似的下降、回升過程。降雨量和人工開采是造成地下水位劇烈變動的主要因素，1980—1991年經(jīng)歷了2次降雨四枯一豐現(xiàn)象。以1981—1984年為例，1981—1984年為連續(xù)枯水年份，這種連續(xù)性的干旱缺水年份導(dǎo)致地下水位補給量少，而自1981年后大沽河水源地逐漸開辟為青島市城市供水水源地，地下水開采量迅速增大，補給量遠(yuǎn)小于開采量，疏干部分地下水儲存量，致使地下水位大副下降。1982年地下水開采量達(dá)到8987萬m3，該年地下水位下降幅度最大，而1985年之后開采量迅速減小到3133萬m3，又恰逢大沽河流域汛期連降暴雨，在降雨入滲及河流側(cè)滲雙重補給作用下，地下水位急劇回升。

3 水源地地下水基準(zhǔn)水位確定

劃定地下水位警戒線，實行積極有效的地下水位預(yù)警管理，對促進地下水采補平衡，實現(xiàn)地下水可持續(xù)利用具有十分重要的意義。以地下水在開采過程中生態(tài)環(huán)境不遭受破壞的最低水位為劃定地下水位警戒線的基準(zhǔn)水位，簡稱基準(zhǔn)水位。根據(jù)大沽河水源地30年來地質(zhì)災(zāi)害記載，20世紀(jì)80年代為解決青島市區(qū)的用水問題，在大沽河兩岸大量抽取地下水，致使150km長的河堤上有97.9km出現(xiàn)皺裂和231個陷坑，給河堤安全帶來隱患。1982年6月30日，大沽河水源地地下水平均埋深5.75m，歷史最低水位出現(xiàn)在1984年6月30日，全區(qū)地下水平均埋深6.8m。此后，沒有發(fā)生類似的地質(zhì)災(zāi)害情況，為分析大沽河水源地歷年最低地下水位的變化情況，統(tǒng)計了1990—2009年地下水埋深歷年最大值，20年期間最低地下水位出現(xiàn)在1997年8月，統(tǒng)計該月份每眼觀測井地下水最大埋深平均值為5.56m。考慮到1982年地下水位的急劇下降可能已經(jīng)開始誘發(fā)河堤安全問題，因此，從適度保守的角度考慮，本次研究初步確定大沽河水源地基準(zhǔn)水位為平均埋深5.56m。

4 結(jié)論與建議

1）大沽河地下水源地屬于大沽河河谷沖積、沖洪積砂礫石層淺層地下水，影響大沽河水源地地下水位的主要因素是降雨和人工開采量，河流側(cè)向補給對地下水位的抬升也起到重要作用，豐、平、枯年內(nèi)地下水位年內(nèi)動態(tài)變化差別較大。地下水位年際變化受降水和人工開采的共同影響，具有周期性的變化特征，在地下水超采嚴(yán)重和連續(xù)枯水年降雨補給量少的情況下，地下水位下降迅速，可能引發(fā)比較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。

2）要重視地下水動態(tài)分析及研究工作。通過地下水動態(tài)觀測，不僅能掌握歷史及當(dāng)前的地下水水位、埋深及運動，還能通過動態(tài)分析進一步研究區(qū)域地下水動態(tài)的規(guī)律（包括數(shù)量及質(zhì)量），預(yù)測地下水未來發(fā)展的可能趨勢，并有針對性地指導(dǎo)地下水資源的開發(fā)利用，最大可能地避免由于開發(fā)不當(dāng)帶來的被動局面，保證地下水資源的可持續(xù)利用。

3）要重視地下水資源的合理開發(fā)利用，實施預(yù)警管理。為確保水源地持續(xù)穩(wěn)定供水，保護好生態(tài)環(huán)境，建立地下水資源管理法規(guī)和地下水資源開發(fā)利用監(jiān)督管理體系，并結(jié)合實際合理劃定水源地地下水位警戒線，實行預(yù)警管理意義重大。