吳潤澤 ,吳 旭 ,2
(1.河北工程大學 水利水電學院,河北 邯鄲 056021;2.河北省邯鄲水文水資源勘測局,河北 邯鄲 056001)
邯鄲市是華北平原水資源短缺情況最為嚴峻的地區(qū)之一,全市水資源的開發(fā)利用已近飽和。然而由于當?shù)氐叵滤拈L期超采,引起了下水位下降、地下水污染及地面沉降等一系列問題。因此,掌握區(qū)域內地下水位時空變化規(guī)律,可為合理有效地利用地下水資源提供參考,同時為地下水超采地區(qū)制定水資源政策提供依據(jù)[1-3]。
邯鄲東部平原區(qū)位于河北省南部,東臨山東省,南接河南省,北部與邢臺市相鄰,包括14個縣(區(qū))、市,總面積7587km2,約占邯鄲市總面積的63%[4]。東部平原區(qū)域整體地勢平坦,地面高程由西南部向東北部傾斜,地面坡度在0.02%~0.04%之間。
降水主要受太平洋東南季風影響,降水偏少,具有時空分布不均和年際變化大的特點。多年平均降水量為548.9mm,最大降水量出現(xiàn)在1963 年,為1575mm,最小降水量出現(xiàn)在1986年,為193.7mm,6~9月降水較為集中,占全年降水量的60%~80%。多年平均水資源總量6.9446億m3,折合產水深91.5mm;多年平均地下水資源量7.6953億m3,占全市地下水資源量的60.7%;多年平均地表水資源量0.7976億m3,折合年徑流深10.5mm[5]。根據(jù)河北省地下水超采區(qū)評價結果,邯鄲東部平原區(qū)淺層地下水超采區(qū)面積5500km2,約占東部平原區(qū)總面積的72.5%。
邯鄲東部平原區(qū)位于海河南支流域上游,區(qū)域內有子牙河水系、黑龍港水系、漳衛(wèi)河水系、徒駭馬頰河水系。根據(jù)邯鄲東部平原的流域水系和水資源情況,本次對滏西平原、黑龍港平原、漳衛(wèi)河平原、馬頰河平原分別進行研究,如圖1。
圖1 地下水超采區(qū)分布
反映含水層中地下水資源的變化,其地下水位上升與下降產生的動態(tài)變化,直接反映了地下水補給與消耗量的變化[6-7]。
地形地貌為邯鄲市地下水徑流的主要影響因素。地下水總體上從西南向東流動,在東部平原區(qū)徑流方向轉向東北,由于水力坡度的逐漸減小,地下水流動速度也逐漸減慢,并最終從河北省邱縣地區(qū)流出。
在東部平原區(qū)內部,由于長時間的地下水超采形成的漏斗改變了地下水原來的徑流方向,從而形成地下水從漏斗外部向漏斗中心流動的局部徑流態(tài)勢,如圖2。
圖2 地下水位埋深等值線
本文中地下水動態(tài)分析是基于邯鄲東部平原區(qū)70個地下水監(jiān)測點2007~2016年間的監(jiān)測數(shù)據(jù)資料開展研究。監(jiān)測點分布覆蓋了邯鄲東部平原所有14個縣市(區(qū))。按照水資源分區(qū),將其劃為滏西平原區(qū)、黑龍港平原區(qū)、漳衛(wèi)河平原區(qū)和馬頰河平原區(qū)4個3級流域評價區(qū)進行分析。
邯鄲滏西平原區(qū)2007~2016年10年間,地下水位較高,在27~33m之間,總體呈下降趨勢,平均下降速率0.28m/a,在2008年出現(xiàn)最高水位32.17m;2009~2015年間地下水位下降速率較快,2015年后出現(xiàn)緩慢回升,如圖3。
圖3 滏西平原區(qū)地下水位動態(tài)變化
選取滏西平原區(qū)具有代表性的3個監(jiān)測點進行對比分析,各監(jiān)測點地下水水位動態(tài)變化均與滏西平原區(qū)總體變化趨勢相同,呈現(xiàn)下降趨勢,各監(jiān)測點地下水位高度差距較大,位于嚴重超采區(qū)的監(jiān)測點,如肥鄉(xiāng)辛安鎮(zhèn)地下水位下降較緩趨于穩(wěn)定,如圖4。
圖4 長巷營、新安鎮(zhèn)和蓮花口地下水位動態(tài)變化
邯鄲黑龍港平原區(qū)2007~2016年的10年中地下水位在21~25m之間,總體呈下降趨勢,相比滏西平原區(qū)地下水位波動幅度較大,下降速率較緩,為0.15m/a,最高水位出現(xiàn)在2018年,為24.70m;2009年和2010年地下水位下降較快,2011~2014年地下水位動態(tài)變化較為平緩,2015年后地下水位有所回升,如圖5。
圖5 黑龍港平原區(qū)地下水位動態(tài)變化
本次選取黑龍港平原區(qū)具有代表性的3個監(jiān)測點進行對比分析,地下水位動態(tài)變化趨勢與黑龍港平原區(qū)總體趨勢相同,各監(jiān)測點地下水位高度差距相對較小,2015年后水位下降趨勢皆有減緩或小幅回升,如圖6。
圖6 大馬堡、元固和平固店地下水位動態(tài)變化
邯鄲漳衛(wèi)河平原區(qū)在2007~2016年的10年中,地下水位變幅較大,在24~31m之間,總體呈下降趨勢,下降速率為0.52m/a;2009年和2010年降幅較快,為1.48m/a。2015年后下降速度較緩,如圖7。
圖7 漳衛(wèi)河平原區(qū)地下水位動態(tài)變化
本次選取漳衛(wèi)河平原典型監(jiān)測點進行分析,其地下水位變幅與漳衛(wèi)河平原總趨勢相同呈下降趨勢,但地下水位較高地區(qū),如臨漳陳村監(jiān)測點地下水變化趨勢與總趨勢相近;而地下水位較低地區(qū),如魏縣東樓底、大名馬莊監(jiān)測點降幅較緩,如圖8。
圖8 陳村、東樓底和馬莊地下水位動態(tài)變化
邯鄲馬頰河平原區(qū)2007~2016年10年間地下水位變幅較小,維持在18m左右,總體平穩(wěn),略有下降趨勢,如圖9。其中大名后消災、杏現(xiàn)和北峰3個監(jiān)測點,地下水位動態(tài)變化趨勢與馬頰河平原區(qū)總體相同,各監(jiān)測點地下水位高度差距小,如圖10。
圖9 馬頰河平原區(qū)地下水位動態(tài)變化
圖10 后消災、杏現(xiàn)和北峰地下水位動態(tài)變化
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,而其中大氣降水和人工開采是最主要的影響因素[8-9]。
20世紀80年代邯鄲市開始對地下水進行開采利用,之后隨著經濟發(fā)展與人口增加,地下水的開采規(guī)模和強度不斷增加,邯鄲東部平原是重要的農業(yè)基地,其地下水開采以淺層地下水為主,約占平原區(qū)地下水開采總量的70%,致使一些地區(qū)長期處于超采狀態(tài),從而進一步形成了地下水位漏斗。
邯鄲東部平原區(qū)地下水人工開采是影響其地下水位變化的重要因素。圖11為邯鄲東部平原10年間地下水開采情況。
圖11 邯鄲東部平原地下水開采量
由圖11可看出,從2014年起東部平原區(qū)地下水開采量呈逐年減少趨勢,這是由于邯鄲自2014年開展了地下水壓采項目,從而使得東部平原區(qū)地下水位下降速度明顯減緩,如圖12。
圖12 邯鄲東部平原降水量與地下水位年際變化
大氣降水是地下水補給的主要來源,本次對2007~2016年邯鄲東部平原降水量與地下水位年際變化情況進行分析,由圖12可看出,邯鄲市東部平原區(qū)降水有顯著空間分布不均和年際變化較大特點。地下水位動態(tài)變化趨勢與降水量變化情況基本相同,但地下水位變化在時間上存在一定滯后性。對比年際降水量差異性較大的黑龍港平原區(qū)和差異性較小的滏西平原區(qū),可以看出,兩地的地下水位年際變化波動受降水量波動的影響。此外,對比馬頰河平原區(qū)與漳衛(wèi)河平原區(qū)的地下水位變化情況,可以看出地下水位較高、埋深較淺的地區(qū)受降水量變化影響更為顯著。
(1)地下水在邯鄲東部平原區(qū)工農業(yè)生產中占重要地位,通過對該地區(qū)2007~2016年間地下水位變化情況分析可看出,10年來,邯鄲市東部平原區(qū)地下水位呈下降趨勢,2014年實行地下水壓采后,下降趨勢明顯減緩。
(2)將邯鄲東部平原區(qū)按水資源分區(qū),通過對比各水資源區(qū)地下水位變化情況可看出,漳衛(wèi)河平原區(qū)地下水位下降較快,馬頰河平原區(qū)下降速率較為平緩,且相比其他3個水資源區(qū),地下水位較低,其地下水位變化與該地區(qū)降水量變化的相關性表現(xiàn)不明顯。