長治盆地淺層地下水動態(tài)研究

王保云

（長治市水文水資源勘測分局，山西 長治 046011）

地下水動態(tài)在天然狀態(tài)下受大氣降水和潛水蒸發(fā)控制，但在開采條件下受自然及人為因素的影響，其年際變化綜合反映了不同年份補排泄均衡情況。長治市淺層地下水開采主要集中在盆地區(qū)，尤其是20世紀(jì)90年代以后，開采量迅速增加，造成地下水位持續(xù)下降、水質(zhì)惡化等一系列水環(huán)境地質(zhì)問題。

1 概況

長治盆地跨長治市城區(qū)、郊區(qū)、潞城、屯留、長子、長治縣，面積1 169 km2，地下水埋深淺，富水性好，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)村人畜飲水、灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水的重要供水水源。

長治盆地主要含水層類型為第四系孔隙水，是太行山西部向斜或斷陷盆地之一，沉積物厚度約在300 m之內(nèi)，巖性以細砂為主，以沖積淺層含水層為主，含水層沿濁漳河南源及其他河谷呈帶狀分布，巖性為中細砂，西、西南部為低山丘陵砂頁巖分布區(qū)，地下水補給資源量小，東部為石灰?guī)r山區(qū)，巖溶水埋深在270～290 m之間，且沿山前斷裂向NNE方向排泄，對盆地側(cè)向補給不利。以降水補給為主，淺層地下水由東、南、西向漳澤水庫匯流，排泄于濁漳河南源黃碾出口，并消耗于開采、蒸發(fā)。

長治盆地冬季干旱少雨，夏季降雨充沛，秋雨多于春雨，多年平均年降水量588.0 mm，最大降水量947.3 mm（2003年），最小降水量312.6 mm（1997年），汛期降雨量占年總量的70%以上，多年平均水面蒸發(fā)量為1 463 mm（20 cm蒸發(fā)皿）。

2 地下水開發(fā)利用

依據(jù)長治市用水統(tǒng)計資料，2000—2010年長治市地下水開采量體現(xiàn)出如下特征。

第一，全市多年平均地下水取水量8700萬m3，由2000年的9701萬m3減少到2010年的8303萬m3，年減少率1.5%。盆地淺層地下水取水量占全市總?cè)∷康?2.7%，占地下水取水量的43.9%，地下水取水量占總?cè)∷康?1.7%。

第二，農(nóng)業(yè)作為地下水取用大戶，其多年平均年地下水取水量為5 665萬m3，占全市盆地淺層地下水取水量的61.5%，占地下水取水量的28.6%；農(nóng)業(yè)取淺層地下水年際變化較大，最大為2007年的6822萬m3，最小為2003年的2 518萬m3，倍比值2.7。

第三，多年平均工業(yè)年取用盆地淺層地下水1 369萬m3，占全市地下水取水量的15.7%，占地下水取水量的6.9%。由2000年的1559萬m3減少為2010年的1 032萬m3，減少了33.8%，年減少率為3.1%。

第四，城市生活利用淺層地下水越來越少，多年平均值為386萬m3，占全市盆地淺層地下水取水量的4.4%，占地下水取水量的1.9%，最大為521萬m3，最小為172萬m3，倍比值3.0。

第五，盆地區(qū)農(nóng)村人畜取水量基本為淺層地下水，多年平均取水量1 280萬m3，占盆地淺層地下水取水量的14.7%，最大為1585萬m3，最小為1044萬m3，倍比值1.5。

第六，長治盆地多年平均地下水資源量11 491萬m3，可采資源量9 994萬m3，2000—2010年實際開采量8 700萬m3，開發(fā)利用率75.7%，開發(fā)利用程度為87.1%，開采系數(shù)為0.87，小于1，尚有開發(fā)潛力，但開發(fā)空間不大。

3 地下水動態(tài)特征

據(jù)地下水多年動態(tài)觀測資料顯示，長治盆地淺層地下水動態(tài)受降水量、開采量、潛水蒸發(fā)量等因素影響，地下水位、水量、水質(zhì)都發(fā)生了不同程度的變化。

3.1 年際動態(tài)特征

根據(jù)2000—2010年動態(tài)觀測資料分析，長治盆地地下水年際變化受降雨量和開采量因素的直接控制。例如，在同樣降雨情況下：凡屬純地表水灌區(qū)，地下水位都呈逐年上升趨勢；凡屬純井灌區(qū)，地下水位都呈不斷下降趨勢；而在地表水與地下水相結(jié)合的灌區(qū)，則水位基本穩(wěn)定。可初步得出渠灌升、井灌降、井渠雙灌平的規(guī)律。另外，地下水位的年際動態(tài)變化與降水量的周期性變化規(guī)律基本一致，即豐水年水位上升，平水年基本穩(wěn)定，枯水年下降。當(dāng)然，地貌補排因素不同時，水位變幅大小也有差異。2000—2010年，長治盆地經(jīng)歷了豐、平、枯不同頻率降水及地下水以豐補欠的調(diào)節(jié)過程。最大降水年947.3 mm（2003年），最小降水年411.8 mm（2010年），11年平均降水量為566.9 mm，2008—2010年為枯水年，這3年枯水期盆地地下水位分別下降0.26 m，0.60 m和0.79 m，累計下降1.65 m。2005年為平水年，地下水位上升0.03 m，處于穩(wěn)定狀態(tài)。2003年為豐水年，地下水位上升3.06 m。見表1。

表1 長治盆地降水量與地下水位變化距平百分率表

3.2 年內(nèi)地下水動態(tài)特征

年內(nèi)地下水位動態(tài)主要受降雨、開采、灌溉影響，在入冬初春期間，灌溉偏少，雨量偏小，基本不開采地下水，則潛水位緩慢回升，3月份出現(xiàn)峰值，在4—6月春夏灌溉期間，大量開采地下水，水位明顯下降，直至出現(xiàn)谷值，7—8月降水劇增，開采量減少，地下水位從10月起逐步回升，年內(nèi)水位變幅一般在0～2 m之間。

4 地下水位變化原因探討

4.1 降雨影響

降雨是影響地下水動態(tài)的主要因素，雨季時降雨入滲補給量增加，地下水位隨之回升；旱季下滲補給量減少，地下水位下降。一般情況下，降雨量大，水位上升也大；同時水位上升值與降水強度、降水類型、前期土壤含水量、地下水埋深、包氣帶巖性和厚度等因素有關(guān)。

4.2 人為因素

工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開采地下水，消耗地下水資源，引起地下水位下降，而在地表水作為水源的地區(qū)，由于渠系滲漏和田間灌溉入滲補給，會使地下水位回升。

5 地下水位下降引發(fā)的水環(huán)境地質(zhì)問題

5.1 地下水位持續(xù)下降，降落漏斗范圍不斷擴大

多年來，長治盆地地下水年際開采基本處于采補平衡狀態(tài)。近年來，盆地區(qū)煤礦不斷增加、建設(shè)規(guī)模不斷擴大，如三元煤業(yè)等兼并重組整合煤礦9處，設(shè)計年產(chǎn)能1 410萬t，潞安常村礦等國家統(tǒng)管煤礦6處，設(shè)計年產(chǎn)能3 800萬t，煤礦采空面積不斷擴大，由此引發(fā)的地面沉降、裂縫、塌陷，導(dǎo)致靠近煤礦附近淺中層地下水位大幅下降，個別區(qū)段甚至含水層被疏干，天然貯水結(jié)構(gòu)遭到破壞。從2000年初到2010年，盆地北部的南漁澤村一帶地下水位埋深已由8～15 m降至25～32 m，地下水位處于持續(xù)下降狀態(tài)，而且下降速率有加快趨勢，形成以煤礦為中心的降落漏斗區(qū)不斷擴大。

5.2 水質(zhì)惡化

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用化肥、農(nóng)藥污染了土地，降雨入滲又將污染物帶入地下水，淺層水隨之受到污染；局部地下水位持續(xù)下降，包氣帶厚度增大，水的氧化還原環(huán)境變化，盆地淺層地下水總硬度、溶解性總固體、硫酸根離子含量增加使得盆地孔隙水水質(zhì)惡化。2010年5月長治市水環(huán)境監(jiān)測中心對長治盆地10眼淺層地下水井進行水質(zhì)檢測，結(jié)果表明，盆地中心部位，人類活動頻繁地段總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、細菌總數(shù)、氨氮超標(biāo)。

6 防治對策

第一，充分利用地表水源。長治盆地西部發(fā)育有多條河流，地表水資源相對豐富，利用地表水源替代井灌水源，涵養(yǎng)水源，使地下水位回升，豐水期儲蓄、枯水期利用，形成地下儲備水源。

第二，應(yīng)加快城市污水處理的深度、力度，既可防止污水污染，又可充分利用處理后的城市污水進行農(nóng)業(yè)灌溉。

第三，煤礦開采直接疏干石炭系、二疊系砂巖裂隙含水層，局部間接影響或疏干第四系孔隙含水層，因此應(yīng)加強監(jiān)測，隨時掌握地下水位動態(tài)變化規(guī)律，以便發(fā)現(xiàn)問題并及時采取必要的防治措施。