王喜军

(河南省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质队，河南 郑州 450053)

黄淮平原地下水流场变化及主要环境地质问题

王喜军

(河南省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质队，河南 郑州 450053)

20世纪90年代，黄淮平原地下水开采量较小，地下水流场基本处于天然状态，到2010年地下水开采量达到52.32×108m3，地下水流场发生变化，局部变化明显，引起相应环境地质问题。本文通过对20年间地下水流场对比，主要论述了地下水流场变化特征和引起的主要环境地质问题，为黄淮平原地下水资源管理提供参考。

地下水流场;变化;黄淮平原;环境地质问题

1 黄淮平原自然地理概况

1.1 位置交通

黄淮冲积平原区，西北、西南为黄河冲积扇边界，北部、东部为河南省界，南到河南省淮阳一带。地理坐标:东经113°20'～ 116°06'，北纬 33°20'～ 36°12'。行政区划分属郑州、开封、商丘、周口、焦作、新乡、鹤壁、安阳、濮阳市，面积39 812 km2。

1.2 地形地貌

黄淮冲积平原，位于河南省的东部。西与太行山、嵩箕山、伏牛山山前倾斜平原相接，北、东、南分别与河北平原、鲁西平原、淮北平原相连。地形总趋势西高东低，地面标高95～40 m之间。黄河由西向东从平原的中部流过，至兰考东坝头折向东北，沿豫鲁两省的边界地带流出河南。由于黄河高含泥沙，在人工大堤的约束下形成世界上著名的“地上悬河”。河床一般高出堤外平原3～5 m，最高达10 m之多，成为南北平原的分水岭，南面属淮河流域;北面属黄河流域。黄河以北，地势由西南向东北缓倾斜，地面平均坡降1/4 000～1/7 000。该区是历史上黄河决口、改道最频繁的地区，地表仍有河道变迁的遗迹。现黄河及明清故道以南，地势由西北向东南缓倾斜，地面平均坡降约为1/2 000～1/5 000。这一地区是历史上黄河决口南泛的主要波及区，决口泛滥所遗留的沙地、沙丘和沙岗、决口洼地、决口扇等均有分布，特别是沙地、沙丘、沙岗分布广泛。

2 地下水资源开发利用历史

区内地下水的开发利用，以开采浅层地下水为主，城镇区供水以深层地下水为主。建国初期，只有少量的土井开采地下水用于农灌和居民生活;1953年才开始施工机电井，1960年，农灌机井数 0.64万眼，井灌面积164万亩，估算地下水开采量为 4.9×108m3，其中浅层地下水的开采量占95%以上;60年代，井灌发展很快，至1970年底机井总数达6.65万眼，井灌面积 445万亩，估算地下水开采量 11.3×108m3，其中浅层水占95%以上。

80年代，机井灌溉持续发展，地下水开采量随之增加，到1980年机井总数达到25.8万眼，井灌面积753万亩，当年开采量22.7×108m3，浅层水开采量占95%以上。豫北地区井灌开采强度较大，局部出现超采现象，地下水位呈区域性持续下降趋势，并逐步形成了漏斗区，如濮阳－清丰－南乐漏斗。

90年代井灌发展相对稳定，工业与生活用水开采量逐年增加，从1980年的5.3×108m3增至1989的 18.0×108m3，80年代平均每年开采地下水40.43×108m3，浅层地下水占92%以上。

进入21世纪00年代，地下水开采呈逐年增加趋势，从1989年的42.11×108m3增至2010年的52.32×108m3，90年代平均每年开采地下水45×108m3，其中农灌用水31.5×108m3，工业生活用水13.5×108m3，浅层地下水开采量占总开采量的92%。地下水开采量变化情况见表1。

表1 地下水开采量统计表 108m3

3 浅层地下水流场变化特征

3.1 天然状态下地下水流场特征

天然状态下(1991年)地下水流场，浅层地下水流场受地形和补给源控制，黄河现河道是下游平原地下水的分水岭。黄河以北地区，地下水位由南北两侧高渐变至东西两侧高，大致沿修武－新乡－濮阳一线为水位低槽带，地下水由两侧向低槽中汇集，总体流向东北，流场形态为向北偏东开口的箕形。两侧水力坡度达1/1 000～1/2 000，低槽中水力坡度为1/4 000～1/5 000，地下水位埋深由西南部的1～2 m，渐变至东北部的8～10 m。黄河边地下水位较浅，一般小于4 m，局部地段小于1 m。黄河以南地区地下水总体上自西向东迳流，在东部渐变为向东南流动，水力坡度1/4 000～1/5 000，地下水位埋深除开封、通许－杞县－宁陵－鹿邑、商丘－虞城一带大于4 m外，其余地段均小于4 m，局部地段埋深小于2 m。

3.2 开采条件下地下水流场特征

开采条件下(2010年)地下水流场，地下水流场形态与天然状态下相差不大，形态仍为向北东开口的箕形，但在濮阳一带形成了降落漏斗。黄河以北地区，地下水位的低槽带位于延津 －濮阳一线，水力坡度1/2 000～1/3 000。滑县 －濮阳－内黄一带地下水埋深大于15 m，濮阳－清丰一带大于20 m。黄河以南地区，在开封以西，地下水与地表水一样，大致沿贾鲁河为地下水的汇集低槽带，通许以东，低槽基本不存在，地下水流向东南。兰考—杞县、宁陵—商丘—虞城一带，地下水埋深大于5 m，其中商丘地下水埋深大于10 m。

3.3 浅层地下水流场变化特征

浅层地下水流场形态没有大的变化，但是地下水流向有所变化，黄河对地下水的补给作用越来越明显。黄河以北地区，地下水的低槽带位于延津－濮阳一线，水力坡度1/2 000～1/3 000。滑县－濮阳－内黄一带地下水埋深大于15m，濮阳－清丰一带大于20m。地下水流场形态仍为向北东开口的箕形，黄河以南地区，在开封以西，地下水与地表水一样，大致沿贾鲁河为地下水的汇集低槽带，通许以东，低槽基本不存在，地下水流向东南。黄河北大致以淇县 －封丘－长垣－濮阳－范县为界，西北为地下水下降区，最大降幅在滑县－内黄之间，降幅大于10 m，一般为2～5 m，东南除新乡开采区外，地下水位略有回升，升幅一般小于2 m，黄河以南，地下水位均有下降，下降幅度一般在3m以内，在郑州市区、开封市区、尉氏县城、商丘市区，形成降落漏斗，在漏斗区地下水降幅较大。

4 深层地下水流场变化特征

4.1 天然状态下地下水流场特征

深层地下水流场(1981年)，形态与同期的浅层水流场形态相同，由于黄河影响带浅层地下水水位较高，浅层地下水对深层地下水越流补给，造成黄河影响带也是深层地下水的分水岭。黄河北，深层地下水接受西北部境外的侧向迳流补给，以及黄河影响带越流补给后形成的侧向迳流，地下水流场中部低两侧高，形成向北偏东方向开口的箕形。黄河南，地下水接受西部境外的迳流补给，同时受黄河影响带越流补给影响，在开封以西，大致沿地表水体贾鲁河形成低槽，开封以东，地下水流向东南。

4.2 开采条件下地下水流场特征

由于近年来，城市大量开采深层地下水，形成以濮阳、郑州、开封、商丘等为中心的降落漏斗，使城市区附近流场形态较天然状态有较大改变，黄河影响带仍是深层水的分水岭，也是重要的补给源。黄河以北以濮阳为中心，形成开采降落漏斗，地下水位埋深大于30 m。据商丘市降落漏斗资料，深层地下水每年以2.0～2.5 m的速度下降，漏斗中心现水位埋藏深度已达60 m。外围水位埋深30～35 m。城市区外围的大部分地区地下水流场变化不大。

4.3 深层地下水流场变化特征

黄河影响带浅层地下水水位较高，浅层地下水对深层地下水越流补给，造成黄河影响带也是深层地下水的分水岭。黄河北，深层地下水接受西北部境外的侧向迳流补给，以及黄河影响带越流补给后形成的侧向迳流，地下水流场中部低两侧高，形成向北偏东方向开口的箕形。黄河南，地下水接受西部境外的迳流补给，同时受黄河影响带越流补给影响，在开封以西，大致沿地表水体贾鲁河形成低槽，开封以东，地下水流向东南。

近年来，城市区大量开采深层地下水，形成以濮阳、郑州、开封、商丘等为中心的降落漏斗，使城市区附近流场形态较天然状态有较大改变，黄河影响带仍是深层水的分水岭，也是重要的补给源。黄河以北以濮阳为中心，形成开采降落漏斗，地下水位埋深大于30 m。据商丘市降落漏斗资料，深层地下水每年以2.0～2.5 m的速度下降，漏斗中心现水位埋藏深度已达60 m。外围水位埋深30～35 m。城市区外围的大部分地区地下水流场变化不大。

深层地下水水位年降幅，大致沿濮阳－长垣－滑县 －新乡－武陟 －开封－通许以西，地下水位降幅大于5m，该区域以东地下水降幅小于5 m，其中在濮阳市区、新乡市区、郑州市区、开封市区、商丘市区地下水降幅一般大于20 m，降幅最大的商丘，降幅达40 m。

5 地下水流场变化引起的主要环境地质问题

5.1 局部地区地下水位持续下降

在开采地下水比较大的城市，如郑州、商丘、开封、新乡、濮阳等地，形成了大面积的降落漏斗。如:安阳 －鹤壁 －濮阳漏斗面积为5 648 km2，漏斗中心水位埋深30.65 m。新乡市浅层地下水降落漏斗位于北站区一带，漏斗中心位于周庄至杨九屯一带，中心水位标高 54.09 m，水位埋深为 17.71 m，漏斗面积200 km2(以68 m水位等值线圈定)。郑州市浅层漏斗面积225 km2，中心水位埋深 32.9 m;深层漏斗面积491.0 km2，中心水位埋深 74.31 m，多年平均下降速率为2.2 m/a(表2)。漏斗区形成，水位的快速下降，表明开采大于补给。地下水供不应求，是水资源紧张的表现。目前郑州、商丘漏斗区水位埋深分别高达70、50余米，已造成原有水井提水设备报费，水井出水量减小。

表2 漏斗特征一览表

5.2 地面沉降

地下降落漏斗区的地面沉降主要是因为水位下降、含水层压缩引起的，地面沉降主要分布于开封市、新乡市、濮阳市。开封市累计沉降量大于113 mm，对地面建筑物已有破坏性反映。新乡1981.1 ～1984.6 月下沉了 450 mm，下沉速率为 13.1 mm/a。濮阳市自1996～2010年以来，沉降中心累计最大沉降量达45mm，年平均沉降量为3.75～12.67 mm。据多年观测资料显示，沉降中心位置基本未改变，沉降范围在逐年扩大，目前，沉降面积超过100 km2，沉降中心仍位于濮阳市。

5.3 地表水体及湿地萎缩，导致局部生态环境恶化

区域地下水位下降对一些地区有益，如盐碱地的缩小、消失，扩大了耕地面积，提高了耕地质量，此乃一种正面作用，促使环境向好的方面转化，但是也产生了一定的负面影响，部分地段河水断流，积水面积缩小或干涸，沼泽地消失，失去了鱼类及其它生物的生存条件。如黄河故道两侧，原来地下水位埋藏浅，常年有积水，芦苇丛生，是鸟类珍惜动物的栖息场所，现在局部地段沼泽和积水消失，形成盐渍化土地，失去了鸟类和珍惜动物的栖息地。

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1004－1184(2012)01－0153－02

2011－11－11

王喜军(1963－)，男，河南禹县人，高级工程师，主要从事水文地质、工程地质工作。