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长治盆地浅层地下水动态研究

2011-06-21王保云

山西水利 2011年11期
关键词:取水量长治市长治

王保云

(长治市水文水资源勘测分局,山西 长治 046011)

地下水动态在天然状态下受大气降水和潜水蒸发控制,但在开采条件下受自然及人为因素的影响,其年际变化综合反映了不同年份补排泄均衡情况。长治市浅层地下水开采主要集中在盆地区,尤其是20世纪90年代以后,开采量迅速增加,造成地下水位持续下降、水质恶化等一系列水环境地质问题。

1 概况

长治盆地跨长治市城区、郊区、潞城、屯留、长子、长治县,面积1 169 km2,地下水埋深浅,富水性好,是当地农村人畜饮水、灌溉、乡镇企业用水的重要供水水源。

长治盆地主要含水层类型为第四系孔隙水,是太行山西部向斜或断陷盆地之一,沉积物厚度约在300 m之内,岩性以细砂为主,以冲积浅层含水层为主,含水层沿浊漳河南源及其他河谷呈带状分布,岩性为中细砂,西、西南部为低山丘陵砂页岩分布区,地下水补给资源量小,东部为石灰岩山区,岩溶水埋深在270~290 m之间,且沿山前断裂向NNE方向排泄,对盆地侧向补给不利。以降水补给为主,浅层地下水由东、南、西向漳泽水库汇流,排泄于浊漳河南源黄碾出口,并消耗于开采、蒸发。

长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),汛期降雨量占年总量的70%以上,多年平均水面蒸发量为1 463 mm(20 cm蒸发皿)。

2 地下水开发利用

依据长治市用水统计资料,2000—2010年长治市地下水开采量体现出如下特征。

第一,全市多年平均地下水取水量8700万m3,由2000年的9701万m3减少到2010年的8303万m3,年减少率1.5%。盆地浅层地下水取水量占全市总取水量的22.7%,占地下水取水量的43.9%,地下水取水量占总取水量的51.7%。

第二,农业作为地下水取用大户,其多年平均年地下水取水量为5 665万m3,占全市盆地浅层地下水取水量的61.5%,占地下水取水量的28.6%;农业取浅层地下水年际变化较大,最大为2007年的6822万m3,最小为2003年的2 518万m3,倍比值2.7。

第三,多年平均工业年取用盆地浅层地下水1 369万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1559万m3减少为2010年的1 032万m3,减少了33.8%,年减少率为3.1%。

第四,城市生活利用浅层地下水越来越少,多年平均值为386万m3,占全市盆地浅层地下水取水量的4.4%,占地下水取水量的1.9%,最大为521万m3,最小为172万m3,倍比值3.0。

第五,盆地区农村人畜取水量基本为浅层地下水,多年平均取水量1 280万m3,占盆地浅层地下水取水量的14.7%,最大为1585万m3,最小为1044万m3,倍比值1.5。

第六,长治盆地多年平均地下水资源量11 491万m3,可采资源量9 994万m3,2000—2010年实际开采量8 700万m3,开发利用率75.7%,开发利用程度为87.1%,开采系数为0.87,小于1,尚有开发潜力,但开发空间不大。

3 地下水动态特征

据地下水多年动态观测资料显示,长治盆地浅层地下水动态受降水量、开采量、潜水蒸发量等因素影响,地下水位、水量、水质都发生了不同程度的变化。

3.1 年际动态特征

根据2000—2010年动态观测资料分析,长治盆地地下水年际变化受降雨量和开采量因素的直接控制。例如,在同样降雨情况下:凡属纯地表水灌区,地下水位都呈逐年上升趋势;凡属纯井灌区,地下水位都呈不断下降趋势;而在地表水与地下水相结合的灌区,则水位基本稳定。可初步得出渠灌升、井灌降、井渠双灌平的规律。另外,地下水位的年际动态变化与降水量的周期性变化规律基本一致,即丰水年水位上升,平水年基本稳定,枯水年下降。当然,地貌补排因素不同时,水位变幅大小也有差异。2000—2010年,长治盆地经历了丰、平、枯不同频率降水及地下水以丰补欠的调节过程。最大降水年947.3 mm(2003年),最小降水年411.8 mm(2010年),11年平均降水量为566.9 mm,2008—2010年为枯水年,这3年枯水期盆地地下水位分别下降0.26 m,0.60 m和0.79 m,累计下降1.65 m。2005年为平水年,地下水位上升0.03 m,处于稳定状态。2003年为丰水年,地下水位上升3.06 m。见表1。

表1 长治盆地降水量与地下水位变化距平百分率表

3.2 年内地下水动态特征

年内地下水位动态主要受降雨、开采、灌溉影响,在入冬初春期间,灌溉偏少,雨量偏小,基本不开采地下水,则潜水位缓慢回升,3月份出现峰值,在4—6月春夏灌溉期间,大量开采地下水,水位明显下降,直至出现谷值,7—8月降水剧增,开采量减少,地下水位从10月起逐步回升,年内水位变幅一般在0~2 m之间。

4 地下水位变化原因探讨

4.1 降雨影响

降雨是影响地下水动态的主要因素,雨季时降雨入渗补给量增加,地下水位随之回升;旱季下渗补给量减少,地下水位下降。一般情况下,降雨量大,水位上升也大;同时水位上升值与降水强度、降水类型、前期土壤含水量、地下水埋深、包气带岩性和厚度等因素有关。

4.2 人为因素

工农业生产开采地下水,消耗地下水资源,引起地下水位下降,而在地表水作为水源的地区,由于渠系渗漏和田间灌溉入渗补给,会使地下水位回升。

5 地下水位下降引发的水环境地质问题

5.1 地下水位持续下降,降落漏斗范围不断扩大

多年来,长治盆地地下水年际开采基本处于采补平衡状态。近年来,盆地区煤矿不断增加、建设规模不断扩大,如三元煤业等兼并重组整合煤矿9处,设计年产能1 410万t,潞安常村矿等国家统管煤矿6处,设计年产能3 800万t,煤矿采空面积不断扩大,由此引发的地面沉降、裂缝、塌陷,导致靠近煤矿附近浅中层地下水位大幅下降,个别区段甚至含水层被疏干,天然贮水结构遭到破坏。从2000年初到2010年,盆地北部的南渔泽村一带地下水位埋深已由8~15 m降至25~32 m,地下水位处于持续下降状态,而且下降速率有加快趋势,形成以煤矿为中心的降落漏斗区不断扩大。

5.2 水质恶化

农业生产使用化肥、农药污染了土地,降雨入渗又将污染物带入地下水,浅层水随之受到污染;局部地下水位持续下降,包气带厚度增大,水的氧化还原环境变化,盆地浅层地下水总硬度、溶解性总固体、硫酸根离子含量增加使得盆地孔隙水水质恶化。2010年5月长治市水环境监测中心对长治盆地10眼浅层地下水井进行水质检测,结果表明,盆地中心部位,人类活动频繁地段总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、细菌总数、氨氮超标。

6 防治对策

第一,充分利用地表水源。长治盆地西部发育有多条河流,地表水资源相对丰富,利用地表水源替代井灌水源,涵养水源,使地下水位回升,丰水期储蓄、枯水期利用,形成地下储备水源。

第二,应加快城市污水处理的深度、力度,既可防止污水污染,又可充分利用处理后的城市污水进行农业灌溉。

第三,煤矿开采直接疏干石炭系、二叠系砂岩裂隙含水层,局部间接影响或疏干第四系孔隙含水层,因此应加强监测,随时掌握地下水位动态变化规律,以便发现问题并及时采取必要的防治措施。

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