成都平原淺層地下水水位動態變化

蔣文武

摘要：文章基于ARCGIS技術，運用水文地質學方法在疊加合成地下水動態類型分區圖的基礎上，結合監測點所處的位置，分析各個觀測孔水位宏觀動態變化特征，將成都平原地下水觀測點分為中部地下水淺埋區入滲—蒸發—開采型、中部平原開采型、山前側向補給入滲—徑流型、側向補給—蒸發型4大地下水動態類型，在此基礎上分別論述各類型區地下水動態變化特征，提高了對成都平原地下水資源演化規律的認識，為未來布置觀測孔的選址提供參考依據。

Abstract： Based on the ARCGIS technology and based on the superposition of dynamic zoning map of groundwater and the location of monitoring points， this paper analyzes the macro dynamic characteristics of each observation hole water level by using the method of hydrogeology. The groundwater observation points in Chengdu Plain are divided into middle groundwater shallow groundwater infiltration- evaporation-mining type， the central plains mining type， the piedmont lateral recharge infiltration runofftype， lateral recharge-evaporation type of four groundwater dynamic types， on the basis of which are discussed in various types of groundwater dynamic changes of characteristics， improve the understanding of the evolution of groundwater resources in Chengdu Plain， and provide a reference for the future location of observation holes.

關鍵詞：成都平原;淺層地下水;動態分區

Key words： chengdu plain;shallow groundwater;dynamic region

中圖分類號：P641 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）13-0233-05

0 引言

地下水動態是地下水的數量和質量在降水、地表徑流等自然因素和人類開采活動等人為因素影響下隨時間的變化過程[1]。國外學者曾將地下水動態分為氣候組，水文組，與人類活動組3個大組，按照水動力特征將潛水動態劃分為分水嶺型、沿岸型、山前型、巖溶型和凍結型4種類型[2]。我國學者王大純在考慮地下水動態影響因素的情況下，將地下水動態類型劃分為天然動態類型與人類活動影響下兩大類，并將天然動態類型根據潛水與承壓水所具有的不同補排泄方式以及水資源交替程度分別進行劃分[3]。楊玲媛等人將張掖盆地按水文地質條件將地下水動態進行分區，并總結了區內多年地下水水位、儲量的時空變化規律[4]。王仕琴等人結合區域影響地下水動態類型的主要因素，將華北平原地下水動態分區[5]。近年來，成都市區地下水水位由1～3m下降到10～20m，都江堰供水區年缺水量達12億m3[6]。為了地下水資源的可持續開發，在成都平原開展了地下水資源評價。

在水文地質測繪中，遙感和地理信息系統（GIS）被越來越多的人運用[7]。現如今，許多人在地質學和地貌學中應用遙感和GIS高效的完成了水文地質評價[8-11]。因此，本次采用遙感和地理信息系統（GIS）技術，對成都平原地下水動態進行分析。本文在分析成都平原多年地下水動態資料，在運用遙感和地理信息（GIS）的技術下，考慮研究區地下水動態特征及其影響因素，通過加權疊加整合到GIS平臺中分析，劃分不同類型地下水動態。對今后合理開發地下水資源，發展區域經濟有著十分重要的意義。

1 研究區基本情況與地下水水位監測

1.1 成都平原基本概況

成都平原范圍北起安縣秀水，南至蒲江、彭山青龍，西臨都江堰、邛崍市，東界德陽、成都，為NNE向，長約200km，均寬42km，總面積8464km2，狀若菱形，是西南地區最大的第四系堆積平原[12]。

成都平原坐落于四季分明的暖濕亞熱帶太平洋東南季風氣候區，降雨量豐沛，年均降雨量達1010mm[13]。但降雨時間分布極不均一，多集中于6～9月，約占全年降雨總量的50～60%，7、8月更甚，均大于200mm;冬春季節，即每年的12月～翌年3月降雨最少，約占全年降雨總量的3%。降雨是研究區內地下水的主要補給水源之一，也是影響地下水動態的主導因素。另外，該地區多年平均蒸發量達800～950mm，5～8月較大，12～2月較小。

成都平原，周邊為中、低山、丘陵臺地環繞，構成盆地地貌景觀。平原本部地形平坦，地面高程730～460m，由北西向南東傾斜，地面比降11～3‰[14]，如圖1。

成都平原內水系發育，河流密布，主要可劃分為沱江水系、岷江水系以及西河片區，各水系從西北部各大小山口流入平原，后呈扇狀分流。沱江水系流經平原東北部后最終匯于金堂趙鎮并流出區外，岷江水系和西河片區則流經平原中部和西南部后匯于新津縣流出區外[12]。境內各水系情況見圖2。

1.2 地下水水位監測

成都平原地下水動態監測工作從1978年開始，觀測點逐年有所調整，共700余孔第四系潛水井，監測區面積6473km2。現有資料相對完整監測點62個（圖1），基本控制了成都平原平壩主體。

2 地下水動態影響因素及分區

2.1 地下水動態影響因素

地下水水位動態的影響因素可以分為兩類：一類是改變地下水的質量與數量（包括自然或人為的補給、排泄和人工回水等）的因素。另一類是僅僅改變含水層的彈性狀態，包括大氣壓力的改變，疾風作用，太陽及月亮的引力變化，地面負載的增減，列車通過，巖石開挖等等，由水量增減所引起的地下水動態的變化主要表現于淺層地下水。除深層開采外，第一類則與地下水均衡要素一致，它們與地區下墊面性質、包氣帶厚度及巖性、含水層的水文地質條件等有關;第二類則決定于含水層的封閉條件，巖石彈塑性或巖石壓力傳導性質，水的物理性質等[15]。本文暫不考慮第二類，主要探討第一類變化特征。

2.2 地下水動態分區

地下水動態類型分區主要從地形地貌、地下水埋深、開采模數及河流湖泊因素，利用四種要素進行疊加得到地下水動態分區圖（圖5）。共劃分了312個不同類型的地下水動態分區，但對目前有限的地下水監測孔來說，分析過于復雜。

本次從監測孔代表地下水動態類型的角度，選取空間分布上差異較大的影響因素，將對水位動態變化有明顯影響的因素進行加權疊加，主要影響因素包括：影響徑流補給條件的地形地貌條件（圖1）、影響入滲以及蒸發的地下水埋深（圖3）、區域開采潛力、地下水集中開采漏斗區（圖4）以及河流湖泊（圖2），確定分區圖。采用專家打分法[16]，根據不同分區對地下水動態影響程度的不同，確定影響程度級別（表1），級別3表示影響程度最小，級別2稍大，級別1影響程度大。在ArcMap 10.0軟件中將各分區加權疊加，可以得到地下水動態影響因素分區疊加圖（圖5）。圖5中斑塊綜合了幾種影響因素，根據監測孔所在位置和地下水動態特征可將地下水動態分為四個大的類型：即中部地下水淺埋區入滲—蒸發—開采型動態（a）、山前側向補給入滲—徑流型動態（b）、中部平原開采型動態（c）、側向補給—蒸發型動態（d）（圖5）。

3 成都平原地下水動態變化

通過以上地下水的動態分區，結合監測點所處的位置，分析各個觀測孔水位宏觀動態變化特征，以下僅選取了各區內部分典型觀測孔作為代表分別論述各類型區地下水宏觀動態變化特征。

3.1 中部地下水淺埋區入滲—蒸發—開采型動態

位于中部沖洪積平原區地下水位埋深較淺的區域，地下水開發利用程度較低，因此地下水水位動態受到降水入滲和蒸發排泄的雙重作用。最低水位出現在地下水蒸發強烈，且降水量較少的枯水季節，到了夏季，地下水水位受降水的補給迅速抬升。如42號監測孔，地下水水位在每年的10月至次年的4月，處于最低值，6～8月，地下水水位受降雨的補給迅速抬升。此外42號監測孔水位在2006、2007年突降，這與成都市區附近修建地鐵，有密切關系。該地下水動態類型為入滲—蒸發—開采型。

3.2 山前側向補給入滲—徑流型動態

位于山前沖洪積扇以及山前沖洪積平原地帶，屬于山區至平原區的過渡帶。如1號監測孔，最低水位出現在每年2～5月。6～8月降水量增大，由于地形坡度較大，含水層滲透性好，該區地下水水位受到山區含水層側向補給的作用明顯，水位上漲，加上山前徑流條件好，高水位可以持續至翌年1月份。水位變幅及方差大，如位于1號孔水位變幅和方差最大分別為6.49m和0.92m。監測孔位于山前沖洪積扇地帶，入滲能力強，地下水埋深較大，地形坡度大，徑流量大，因此地下水水位波動性大。該地下水動態類型為入滲—徑流型。

3.3 中部平原開采型動態

主要分布于開采量大德陽降落漏斗一帶，此區域地表硬化程度較高，地下水埋深較大，降雨影響很小，水位的變化與開采量大小關系密切。地下水水位與降雨量變化趨勢無明顯關聯，人為開采影響特征明顯，如61號監測孔，在1～3月開采量較小，水位持續上升，在3月水位最高，到4月需水量增大，水位大幅度下降，5～6月開采量減小，隨著降雨量的增加水位開始回升，7月用水量增大，即使降雨量增加，地下水水位下降。到8月開采量減小，水位開始回升。地下水水位動態屬于開采型。

3.4 側向補給—徑流型動態

位于沱江影響帶附近，沱江直接對兩岸的地下水產生補給，地下水水位隨著沱江水位的變化而變化。例如11號觀測孔，距離沱江近，且含水層滲透性強，每年的1月至6月水位受沱江補給，持續上漲，隨著農業以及灌溉回滲補給作用會有一些小的波動，7月至9月，水位隨沱江水位出現緩落的現象，至10月水位再次上漲，全年共出現兩個峰值。地下水位的大幅變化主要發生在洪水季節，其他時間在沱江不斷流的情況下可以得到常年的補給，水位變幅和方差分別為6.05m和0.37m。地下水動態為側向補給—蒸發型。

4 總結

①成都平原地下水動態受水文氣象、地質、水文地質以及人類活動等因素的影響，整體上體現為入滲—蒸發—開采排泄型，地下水動態變化與水均衡的影響一致。

②本次研究綜合地下水動態主要影響因素，利用ArcMap10.0軟件將各影響因素進行疊加，得到綜合分區圖。根據綜合分區圖個影響因素對地下水動態影響程度，結合研究區監測孔所在位置，以及地下水動態變化特征，將成都平原地下水分為4個大的動態類型區，即中部地下水淺埋區入滲—蒸發—開采型動態、中部平原開采型動態、山前側向補給入滲—徑流型動態、側向補給—蒸發型動態類型區。

③由于研究區受區域地質、開采、水位埋深、水文地質等諸多因素影響，導致水位變化具有明顯差異性。因此，將研究區地下水動態進行分區，分析不同分區地下水動態變化特征可提高對研究區地下水資源演化規律的認識，為未來布置觀測孔的選址提供參考依據。

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