大荔沙苑地區(qū)地下水位動態(tài)變化研究

劉 莎，謝義華，柴 娟

(1.陜西省地下水保護與監(jiān)測中心，陜西 西安 710003；2.陜西神渭煤炭管道運輸有限責任公司，陜西 西安 710000)

地下水作為水資源的重要組成部分，在保障城鄉(xiāng)居民生活、支撐社會經濟發(fā)展和維護生態(tài)平衡等方面具有十分重要的作用[1-2]。目前，水資源短缺、水環(huán)境惡化等一系列問題日益突出，水資源特別是地下水資源已成為制約經濟社會發(fā)展的瓶頸，重視和加強地下水監(jiān)測與保護，是合理開發(fā)利用地下水資源的重要保障措施。

地下水動態(tài)是地下水資源量變化的重要表現形式，地下水資源的管理就是對地下水位動態(tài)變化的把握[3]。本文選取對環(huán)境比較敏感的生態(tài)脆弱區(qū)大荔沙苑地區(qū)作為研究對象，通過對長系列監(jiān)測資料的分析，結合研究區(qū)水文地質條件和實際用水現狀，深入研究區(qū)域內地下水水位時空變化特征，分析其主要影響因素，旨在為該地區(qū)地下水資源合理開發(fā)與利用提供科學依據。

1 研究區(qū)域概況

大荔沙苑位于陜西省大荔縣南部渭河與洛河交匯的三角地帶，是一條狹長的沙區(qū)，東西長約35 km，南北寬6～10 km，總面積250 km2。該區(qū)域處于關中平原東部少雨中心，具有半干旱氣候的沙質荒漠景觀，是河岸沙丘地貌類型的典型地區(qū)[4]。沙苑內部地下水資源豐富，屬中等富水區(qū)，地下潛水為雨水補給。沙苑地區(qū)土壤全屬風沙土，特點是通透性良好，易耕種，但質地粗疏，易漏水漏肥，養(yǎng)分貧瘠，風蝕較重，對種植利用不利，主要經濟作物為黃花菜、花生、棗等。大荔縣土壤類型分布及地貌類型分布見圖1和圖2。

圖1 大荔縣土壤類型分布圖

圖2 大荔縣地貌類型分布圖

2 地下水位動態(tài)變化特征

2.1 地下水位監(jiān)測現狀

大荔縣監(jiān)測站網始建于上世紀80年代，位于研究區(qū)附近有一眼監(jiān)測井(編號：41361500)；2018年國家地下水監(jiān)測工程建成運行后，研究區(qū)附近增加一眼監(jiān)測井(編號：41361725)，分布如圖2所示。監(jiān)測項目主要為水位埋深、水溫、水質等，監(jiān)測井均屬于第四系潛水層。

2.2 地下水位年內變化特征分析

地下水位在大氣降水、地形地貌、地質構造、巖性等自然因素和灌溉、人工開采等人為因素的綜合作用下，處于不斷變化之中，而其中受大氣降水因素、人類活動因素影響較大[5-6]，且地下水位變化趨勢與降水量存在差異性。

沙苑地區(qū)41361500號監(jiān)測井位于官池鎮(zhèn)拜家村，地處灌溉區(qū)，代表了研究區(qū)第四系孔隙潛水動態(tài)特征，表現為大氣降水入滲—開采型地下水動態(tài)類型。該類型以人工開采為主要排放方式，補給主要來源為大氣降水入滲，地下水水位受大氣降水以及人工開采的共同影響，當降水量大時，地下水位上升恢復，同時隨開采量的變化，體現多峰多谷、水位隨時變化的現象。從圖3動態(tài)變化來看，地下水水位1-4月呈逐漸上升趨勢，高水位期出現在4月，其中3月降水量少，水位略有下降；之后由于農業(yè)灌溉期到來，抽取地下水，受人工開采影響，水位持續(xù)下降，6月達到全年最低點；隨后隨著豐水期到來，大氣降水入滲補給地下水，在8月出現一個峰值，9月降水量減小，水位略有下降與7月持平；10月后開采量減少，地下水水位逐漸恢復。

圖3 沙苑地區(qū)41361500號監(jiān)測井2020年地下水位動態(tài)變化圖

沙苑地區(qū)41361500號監(jiān)測井位于官池鎮(zhèn)頤天公司，未處于灌溉區(qū)，水位全年變化相對穩(wěn)定，主要表現為大氣降水入滲—蒸發(fā)型地下水動態(tài)類型，水位變化基本遵循大氣降水的變化規(guī)律。從圖4動態(tài)變化來看，1-6月水位逐漸下降，特別是3月降水量較少，3-4月下降幅度相對大，6月水位達到最低點；隨后由于豐水期到來，降水對地下水水位影響具有滯后性，7-10月水位呈持續(xù)上升趨勢，特別是7、8月上升幅度相對較大；進入11月后降水減少，水位略有下降；由于研究區(qū)周圍開采量減少，區(qū)域地下水水位回升，故12月水位小幅上升。

圖4 沙苑地區(qū)41361725號監(jiān)測井2020年地下水位動態(tài)變化圖

2.3 地下水位多年變化特征分析

鑒于國家地下水監(jiān)測井建成投運時間不能滿足長系列分析要求，本次選取沙苑地區(qū)41361500號監(jiān)測井2001-2020年長系列地下水埋深[7-8]與降水情況進行統計分析。從圖5的變化來看，2001-2004年，監(jiān)測井水位埋深在11～12 m之間，受人工開采影響，水位持續(xù)下降，但由于人類活動弱、水資源賦存條件好，下降速率僅為0.11 m/a，下降變幅不足0.5 m，特別是2003年降水補給下降變幅僅0.09 m；2005-2011年，該監(jiān)測井水位埋深在12～16 m之間，因地下水開采強度大，開采量遠超本區(qū)域的可開采量，地下水水位呈持續(xù)下降趨勢，下降速率為0.5 m/a，下降變幅超過3 m，即使遇連續(xù)豐水年(2009-2011年)，水位也不能得到較好的補給；2012-2017年，監(jiān)測井水位埋深在15～17 m之間，水位總體呈下降趨勢且有波動，水位下降速率變緩(0.18 m/a)，研究區(qū)內人工開采得以控制，水土保持生態(tài)園區(qū)建設得以發(fā)展，使得地下水資源有效涵養(yǎng)；2008-2020年，監(jiān)測井水位埋深在17.5 m左右，水位變幅平穩(wěn)，年均下降速率為0.08 m/a，通過對該區(qū)域地下水開采量的控制，加之連續(xù)豐水年(2019-2020年)使得地下水資源得到一定補給。

圖5 沙苑地區(qū)41361500號監(jiān)測井地下水位動態(tài)變化圖(2001-2020年)

3 結語

(1)研究區(qū)地下水位動態(tài)變化類型主要為大氣降水入滲—開采型和大氣降水入滲—蒸發(fā)型。受氣象條件和沙苑農業(yè)經濟灌溉用水開采影響，地下水水位年內波動變化明顯。

(2)從2001-2020年長系列分析數據來看，沙苑地區(qū)近二十年持續(xù)下降，下降變幅6.32 m，下降速率0.32 m/a。雖然近年水土保持、優(yōu)化作物結構等生態(tài)保護措施得以實施，地下水水位下降速率平緩，但水資源緊缺、超采地下水、生態(tài)環(huán)境惡化等現象仍然存在。

(3)由于超采地下水將導致植被枯死，流沙重新活動，地表旱化現象日趨嚴峻。所以有必要統籌規(guī)劃、加強管理，切實有效保護地下水資源，防止水位持續(xù)下降，拓展地下水補給途徑，有效涵養(yǎng)地下水。同時應加強研究區(qū)站網建設，以監(jiān)測數據為依托，建立健全地下水管控機制，推動實現地下水合理開發(fā)和可持續(xù)利用，保障區(qū)域生態(tài)安全。