東風湖泉域地下水位變化分析

東風湖泉域地下水位變化分析

該縣位于河北省邯鄲西部的太行山區(qū)，連接武安市和磁縣。西部和西北部與山西省李城縣、山西省順縣和左權(quán)縣接壤。南部與河南省六安和林州市接壤。全縣面積為1489km2,地理位置:東經(jīng)113°27′20″~113°58′40″,北緯36°18′54″~36°50′21″。1東風湖泉區(qū)基本概況1.1降水量分布不均衡涉縣位于北溫帶半濕潤半干旱大陸季風氣候區(qū)。多年日照時數(shù)為2600h,無霜期為210d。多年平均降水量為571.6mm。年內(nèi)降水分配不均,多集中于7~9月,占全年總量的70%以上。2009年涉縣境內(nèi)降水量為478.2mm,屬偏枯年。區(qū)內(nèi)有清漳河和濁漳河兩條主要河流,支流、沖溝發(fā)育。清漳河由西北向東南蜿蜒貫穿全縣,濁漳河在本縣南部由西南向東流過,兩條河于合漳鄉(xiāng)匯合為漳河,經(jīng)太倉流出縣區(qū)。劉家莊水文站測得清漳河2009年徑流量為0.2247×108m3。1.2地下水的補給、徑流、泄漏區(qū)東風湖泉域總面積2674km2,涉縣境內(nèi)分布面積為607km2,碳酸鹽巖分布面積181.3km2。東風湖泉域涉縣部分為一相對完整的水文地質(zhì)單元:南部邊界以涉縣斷裂和響堂鋪斷層為阻水邊界,東界以涉縣斷裂和符山巖體為阻水邊界,北界為圣寺陀—石峰—窟窿山地表分水嶺,即地下水分水嶺,西界為給水邊界。地下水的補給區(qū)主要在涉縣西北部,包括椿樹嶺—河南店—上清涼—西崗—臺村—井店一線以西灰?guī)r廣泛出露的山區(qū)。補給來源主要是大氣降水。其補給方式有大氣降水面狀入滲補給,河流及人工渠道線狀滲漏補給。且以前者為主,后者次之。東風湖泉域巖溶裂隙地下水的徑流主要受地形、構(gòu)造及排泄條件的制約。徑流帶位于涉縣大斷裂西側(cè)的偏店—井店—南崗—東風湖泉強徑流帶;響堂鋪—神頭—東風湖泉強徑流帶。徑流帶主要受涉縣大斷裂帶阻水斷面控制,呈縱向條帶狀;同時與北西向斷裂構(gòu)造相互穿插,形成網(wǎng)狀徑流,地下水流向自東北、西北向東南、南方向流動。在垂向上強徑流帶發(fā)育于高程300m以上地段,中徑流帶發(fā)育于高程300~150m地段,弱徑流帶發(fā)育于高程150~0m地段。近來由于在更樂—南崗—下莊—井店一帶大量集中開采地下水,形成了人為地下水開采降落漏斗,漏斗中心位于天津鐵廠Ⅱ-4號井處,大量的開采地下水,改變了局部地下水的自然流場。本區(qū)在天然狀態(tài)下是以集中泉群排泄。泉群出露標高421~423m。泉群多年平均流量3.784m3/s,泉群流量的總體趨勢是隨人工開采量的逐漸增加,而逐漸減少。排泄區(qū)位于東風湖泉出露地帶,即地質(zhì)構(gòu)造上的北北東向的涉縣大斷裂與北西向背斜的末端的反接復(fù)合部位。該處斷裂的下盤長城系大紅峪長城石英砂巖夾砂頁巖,形成阻水墻,使泉域內(nèi)地下水一部分由河床第四系堆積的卵礫以潛流的形式向下游排去,剩余部分以明流向下游排泄。2影響地下水動態(tài)的因素本區(qū)巖溶裂隙地下水水位受補給和排泄條件的控制,在天然狀態(tài)下泉排占絕對優(yōu)勢,地下水動態(tài)屬典型的氣象型,影響地下水水位動態(tài)主要因素為大氣降水,人工因素次之。20世紀80年代以后,隨著人工開采量的逐年增加,加之大氣降水逐年減少,人工開采對地下水動態(tài)的影響也逐年增大,特別是20世紀90年代以后人工開采量的急劇增加,對地下水動態(tài)的影響日趨明顯。影響地下水動態(tài)變化的因素也變?yōu)榇髿饨邓?、人工開采并重。從涉縣地下水長期監(jiān)測資料分析,該區(qū)動態(tài)變化受大氣降水,人工開采的影響,主要表現(xiàn)為周期性、衰減性和滯后性。2.1全年降水、水質(zhì)、年增長期本區(qū)地下水動態(tài)的周期性變化,隨大氣降水的變化,每10a為1個大周期,每年為1個小周期。地下水水位、泉流量隨降水量的變化而變化,降水量大,水位升值大,泉流量大,年變幅也大;降水量小,水位升值小,泉流量小,年變幅也小。具有集中補給,長期消耗,周而復(fù)始的特點。2.1.1水年對地下水動態(tài)的影響每13~14a為一大周期,20世紀80年代以前,受人工開采影響較小,豐水年地下水位迅速升高,泉流量迅速增大,豐水年過后地下水水位持續(xù)緩慢下降,泉流理緩慢減小,直至下一個豐水年。期間豐水年對動態(tài)的影響大約可持續(xù)2a。自20世紀80年代起,尤其是1992年以后,縣域經(jīng)濟高速發(fā)展,工農(nóng)業(yè)開采量急劇增加,對地下水動態(tài)的影響日益明顯,地下水動態(tài)隨大氣降水的周期性波動也因人工開采的影響而呈現(xiàn)了與20世紀80年代以前不同的特點?？傮w上依然表現(xiàn)為,豐水年水位回升,泉流量迅速增大,豐水年過后水位依然持續(xù)緩慢下降,直至下一個豐水年。但是泉流量受人工開采的影響逐漸呈衰減的趨勢,豐水年恢復(fù)不到天然狀態(tài)下的流量。地下水補給區(qū)受人工開采的影響不明顯,但在長年大量穩(wěn)定開采區(qū),除豐水年外,水位呈總體下降的趨勢。如天津鐵廠水源地集中開采區(qū)地下水水位已明顯低于泉群出露標高。2.1.2地下水的補給、徑流、流場狀態(tài)小周期內(nèi)表現(xiàn)為:雨季集中補給,地下水水位迅速上升,泉流量迅速增大,旱季地下水水位連續(xù)下降,泉流量逐漸減少。多年變化過程基本一致,大體可分為2個時期3個階段。(1)水位回升期。每年雨季7~9月地下水獲得集中補給,水位處于上升階段。其中7月下旬~8月中旬,降水量大而集中,水位迅速上升,泉流量迅速增大。一般補給區(qū)高峰出現(xiàn)在8~9月,徑流區(qū)高峰出現(xiàn)在9~11月,排泄區(qū)高峰出現(xiàn)在11~12月。(2)水位下降期。雨季后從11月(補給區(qū)從9月未10月初)至次年的6~7月,地下水位處于衰減階段。由于流場坡度逐漸變綬,開始變幅大,以后逐漸緩慢下降,至次年6~7月出現(xiàn)最低谷。地下水水位下降期的1~3月份,為相對穩(wěn)定期,有時水位有少許上升,有時有明顯回升,此時正值冰雪融化,無農(nóng)灌用水。2.2地下水動態(tài)特征主要表現(xiàn)在泉流量方面。地下水水位則主要表現(xiàn)在開采井相對集中的涉縣盆地范圍內(nèi),特別是個別集中開采區(qū),如龍山電廠、天津鐵廠、涉縣城區(qū)衰減性明顯。而廣大的補給區(qū)、徑流區(qū),由于地下水的開采主要集中于天然排泄區(qū)附近,且開采量未超過巖溶裂隙地下水的天然排泄量,對地下水位動態(tài)的影響與泉排的功能差別不大,地下水動態(tài)變化趨勢與開采前比,變化不明顯。泉涌量在20世紀80年代以前,受人工開采影響較小,衰減性不明顯,除特殊降水年(特豐水年、特枯水年)外,多年保持在3~6m3/s范圍內(nèi)變化,多年平均泉流量大于4m3/s;20世紀80年代以后,由于人工開采量逐年增大,降水量的逐年減少,特別是20世紀90年代以后開采量迅速增加,泉流量明顯減小,超出多年變化范圍下限,最大泉流量(1996年)6.383m3/s,最小泉流量(1999年)1.231m3/s,其中80年代多年平均泉流量3.067m3/s,90年代多年平均泉流量2.863m3/s,2000年平均泉流量只有2.124m3/s(降水量652.5mm),具有明顯的衰減趨勢。2.3地下水位下降本區(qū)地下水接受大氣降水補給的滲透條件良好,降雨一天,甚至幾小時后即可引起地下水位變化。但當水位上升至最高峰時,一般山區(qū)滯后最大降水1~2個月,徑流區(qū)滯后最大降水2.5~3個月,排泄區(qū)大氣降水3~4個月。3地下水開采量水資源量根據(jù)2009年地下水開采量調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果,涉縣東風湖泉域地下水開采量為4192萬m3,地下水開采主要是工業(yè)和生活用水為3210萬m3,農(nóng)業(yè)用水量為982萬m3。地下水開采主要集中在以天津鐵廠為主的井店、更樂工業(yè)區(qū)及涉城工業(yè)區(qū),地下水開采量分別為750,2400,660萬m3,其他區(qū)域地下水開采量較小。4地下水位加速下降近幾年縣內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展迅速,對地下水的開采量逐年增大是影響地下水動態(tài)的主導(dǎo)因素,再加上近幾年降水量持續(xù)偏低見表1,造成了東風湖泉域的地下水位加速下降。根據(jù)多年的觀測資料,具有代表性的幾個開采井多年平均水位由2004年的555.50m,下降至2009年的539.64m。年下降速率達到2.65m/a。5東豐湖泉區(qū)地下水開發(fā)保護對策5.1量所剩水/水本區(qū)地表水資源雖有一定剩余量,但大部分為季節(jié)性洪水,較為穩(wěn)定的剩余量所剩無幾,部分年份還缺水。本著開源節(jié)流、涵養(yǎng)地下水的目的,在上游溝谷內(nèi)大力建設(shè)水保林、修建攔蓄水壩,增加地下水補給量,充分利用地表水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能,將季節(jié)性洪水轉(zhuǎn)化為地下水,涵養(yǎng)地下水,補充開采量。5.2地下水開采量過大區(qū)域目前區(qū)域內(nèi)雖布有地下水動態(tài)監(jiān)測點,但數(shù)量少、監(jiān)測精度不夠,應(yīng)在地下水系統(tǒng)中上游,特別西部增加控制點,再在取水量大的工業(yè)企業(yè)機井群上游布置地下水;對開采量較大的第四系地下水區(qū)域增加觀測點。應(yīng)在本區(qū)域水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,以區(qū)域水文地質(zhì)、地下水資源評價預(yù)測,以及管理、保護等方面,多角度、多目標為研究目的,提高觀測成果的可靠性及實用性。5.3完善現(xiàn)有水