吴景峰，郝跃颖

(河北省衡水水文水资源勘测局，河北 衡水 053000)



近50年衡水市浅层地下水位动态特征分析

吴景峰，郝跃颖

(河北省衡水水文水资源勘测局，河北 衡水 053000)

[摘要]自20世纪50年代后期，衡水市浅层地下水被大规模开采利用。依据衡水市1968～2014年的浅层地下水埋深观测资料，分析了近50 a来该地区地下水位的动态变化过程，得出地下水水位累计下降9.35 m，地下水埋深最大的安平县达到32.6 m。选用地学统计克里格插值法，应用Surfer软件绘制地下水埋深分布图，着重分析多年来地下水埋深的区域分布特征及变化规律。分析了地下水水位降落给生态环境带来的影响，提出了全面加强水源保护涵养等切实有效的对策措施。

[关键词]衡水市；浅层地下水；动态变化；区域分布特征；对策措施

衡水市处于黑龙港流域，是河北省水资源最匮乏地区，2014年被国家确定为地下水超采综合治理试点。国务院汪洋副总理在2014年4月8日到衡水考察地下水超采综合治理试点工作时讲到“地下水超采治理是保护资源、改善生态、保障民生、实现可持续发展的迫切需要，应着眼长远发展，着力体制机制创新，扎实开展试点工作，探索可复制、可推广的办法，促进经济社会和生态环境协调发展”。可见对地下水水位动态特征进行分析，对衡水市可持续发展意义重大。

1水文地质概况

衡水市位于河北省东南部平原，全市皆为平原区，地势平坦，总面积8 815 km2。东部海拔高度(黄海)28.0～12.0 m之间，西部海拔30.0～12.0 m之间。地形自西南向东北缓慢倾斜，地面坡降1/4 000～1/10 000。地貌为冲洪积、冲湖积平原区。由于历史上黄河、漳河、滹沱河在境内多次冲决泛滥，致使区内微地貌比较复杂，古河床和低矮沙丘、岗坡相互交错，形成许多条带状封闭洼地。土壤大多为壤土、沙壤土、粘性土。

衡水市气候属暖温带大陆性、半湿润半干旱季风气候区，气候干燥，四季分明。多年平均降水量509.7 mm，多年平均蒸发量1 209.5 mm[1]，干旱指数在2.36～2.76之间。年平均气温12.6℃；一月份最冷，月平均气温-4.0℃；7月份最热，月平均气温26.6℃。

浅层地下水位于第一含水组，总厚度50～70 m，含水层岩性以细粉砂为主。除西北部为淡水外，其余地段均有咸水体，而在咸水体上部分布有条带状的浅层淡水，厚度一般10～30 m，个别地段50～70 m。浅层淡水在东部阜城、枣强、景县、故城四县较为发育，中部只有零星分布且厚度较小。浅层地下水由于其埋藏浅，直接接受降水入渗和地表水的入渗补给，降水入渗为其主要补给来源；潜水蒸发和人工开采为主要排泄方式。

2浅层地下水开采历史

建国后，全市人民为战胜旱灾开属了大规模的开发利用地下水工作，大体可分为四个阶段[2]。

1949～1957年为第一阶段。为抗御旱灾发动拼众打土砖井、革新提水工具、推广“小五轮”和“解放式”新型水车，全市的砖井数量迅速增加，由2.2万眼增至10.76万眼，增加了近四倍，水浇地面积由6.16万亩增加到99.54万亩，增加15倍。此阶段地下水的开采仅限于浅层水。由于浅层水的水文地质条件较为复杂，水质水量变化大，尤为突出的是浅层水中有相当一部分是咸水、微咸水，其水质不宜直接农灌和生活饮用，同样也限制了地下水开发的速度。

1958～1962年为第二阶段。为解决水量少、水质差的突出矛盾，开展了机井建设，进一步开发地下水资源，以提高抗灾能力。开发利用地下水曾在1958年掀起高潮，机井数量由1957年的200多眼增至1959年的2 000多眼。1963～1980年为第三阶段。60年代后期，由于遇到连续干旱，机井建设迅速发展，每年以1 500～2 000眼的速度递增。到1980年全市机井总数增至4.14万眼，其中浅机井2.5万眼，水浇地面积增至143万亩，造成地下水位大幅度下降。1981～2014年为第四阶段。在这个时期机井每年以1 000眼的速度递增。到2010年机井数量达到7.90万眼，其中浅机井5.02万眼。

3浅层地下水开发利用现状

衡水市浅层地下水开采分为全淡区和有咸水区的淡水区。全淡区面积为577.0 km2，包括安平县、饶阳县及深州市的少部分；有咸水的淡水区主要分布在故城县、景县等县(市)，呈零星型分布。全淡区地下水开采因成井往往为通天管，深浅地下水开采界限不很明显[3]。2010年衡水市浅层地下水供水量为(包括少量微咸水)5.25亿 m3，占地下水总供水量的35.0%。其中浅层淡水开采4.62亿 m3，占浅层水总开采量的88.0%；浅层微咸水开采量0.62亿 m3，占浅层水总开采量的12.0%。从用途看，浅层地下水主要用于农业灌溉，生产和工业没有采用浅层地下水。从各县市用水情况看，安平县开采量最大为1.06亿 m3，武强县最小为0.07亿 m3。但是全市现状条件下浅层淡水限采量为2.43亿 m3，年超采量为2.82亿 m3。

4浅层地下水动态变化

4.1采用的监测资料

衡水水文局从1968年开始监测地下水水位，监测井数量经历了由少到多，再到平稳期的过程。1968～1971年监测井数每年不足10眼，1972、1973、1974年分别增至17眼、29眼、53眼，1976年突增到122眼，1980年达到最高为152眼，直到1985年还为146眼；从1986年开始降至83眼，1987、1988年分别为85、87眼，1989～1997年间保持在70～75眼，1998年至今为60眼左右。在发展过程中存在部分监测井淤积、破坏，采用更换邻井观测的情况。为了更精确的反映地下水的变化情况，采用当年监测井实际站网资料进行分析，年份选用1968～2014年，全部为人工观测基本井，除1981～1987年采用少量逐日监测井外，其余为五日监测井。地下水监测工作按《地下水监测规范》中的要求进行观测整编。

4.2地下水位埋深的年际动态特征

图1　衡水市浅层地下水平均埋深及降水量动态变化图

从图1看出，浅层地下水位总体呈下降态势，平均埋深从1968年的2.23 m下降到2014年的11.58 m，46年累计下降9.35 m，平均每年下降0.20 m。地下水埋深极小值为1969年1.78 m，极大值为2006年11.96 m，最大下降幅度10.18 m。绘制变化趋势线，1968～2003年下降比率为0.26，2003～2014年地下水位变化趋于水平线。按月份分析，8月份平均月下降最大达到10.51 m，2月份平均月下降最小为8.36 m，地下水埋深逐渐增大的趋势在8、9月表现得最为突出。

衡水市年降水量系列呈现出较强的独立性，降水量呈递减趋势[4]。由于受温带大陆性季风气候的影响，降雨量时空分布不均。在降水量充足的年份，由于开采量较少，地下水位埋深下降的趋势缓慢，反之，降水量稀少时，开采量也随之增加，导致地下水位埋深下降趋势明显。因此，地下水位埋深动态变化与降水量、开采量的多少关系密切。然而，随着经济快速发展，水资源开采量不断增大，尽管期间地下水位有升有降，但是随着地下水开采量的不断增大，采大于补，地下水位总体呈不断下降的趋势。近十年，由于引黄济衡调水、引石津灌渠水、大量开采深层地下水等回补浅层地下水，从而使2003～2014年地下水位变化趋于平衡。

4.3地下水位埋深的年内动态特征

图2　衡水市浅层地下水逐月埋深变化过程图

从图2看出，衡水市浅层地下水年内动态变化为单峰型。冬春时节地下水埋深较浅，夏秋时节地下水埋深较大。1～3月上旬，虽然降水较少，但此时的地下水开采量也较少，故出现了一年中地下水埋深的最低时期。3月中旬至5月中旬正值小麦春灌期，农业灌溉需水量剧增，此时的降水量仍然较少，因此地下水开采量增加，使地下水埋深上升，地下水位不断下降。由于延迟效应，造成6月份地下水埋深最大。从6月份开始降水量增加，6～9月份降水量占全年降水量的75%以上，能够基本满足各项农作物的灌溉需水，因此农业灌溉需水量相对较少，地下水埋深慢慢下降，地下水位有所回升。11月冬季灌溉开始，由于灌溉时间分散，没有造成地下水埋深上升。

4.4地下水位埋深的区域动态特征

图3　2014年浅层地下水埋深等值线图

选用地学统计克里格插值法，应用Surfer软件绘制地下水埋深分布图，如图3所示。由于长期超采，2014年安平县、饶阳县西北部、深州市北部被地下水埋深30 m等值线包围；枣强县南半部、故城县南部被地下水埋深12 m等值线包围，与邢台交界处达到24 m；由于衡水湖湿地效应和滏东排河常年蓄水补充地下水，桃城区、冀州市北部、武邑西北部地下水位最小，被地下水埋深4 m等值线包围。

由于1968～1973年监测井少，不易分析各县(市)的水位变化，故采用1974～2014年的资料分析。如图4所示，从行政分区看，浅层地下水水位下降幅度最大的是安平县和饶阳县分别为26.82 m、23.52 m，下降幅度最小的是桃城区和阜城县分别为2.02 m、2.15 m。2014年最大埋深站点位于安平县南王庄乡中角村、东黄城乡西南黄城村分别为38.76 m、37.52 m。

按照2001-2010年地下水下降速率的大小，划分地下水超采区。安平县、深州市、饶阳县三县市交界一带为严重超采区；武强县东南部、武邑县北部、阜城县北部、桃城区中西部、景县中东部、冀州市西北部、故城县城区一带为未超采区；其他区域为一般超采区。

图4　各县(市)年均浅层地下水埋深对比图

5地下水位下降引发的生态与环境地质问题

衡水是我国重要的粮、棉、油主产区，由于地上水源短缺，人们不断地抽采地下水，引发出一系列生态和地质灾害问题。在浅层地下水分布区，主要是含水层疏干[5]、形成浅层地下水水位降落漏斗、地面沉降、地裂缝和水质恶化。

5.1含水层局部疏干

衡水市浅层水开采区，上部含水层在重力作用下长期连续释水而又得不到充分补给，使水位下降多，回升少，造成上部含水层疏干。衡水市北部的安平县、饶阳县、深州市、武强县、桃城区西北部，上部浅层水被疏干，疏干深度6～40 m，疏干面积3 045.42 km2。2006～2010年平均疏干厚度2.95 m，5年疏干量6.07亿 m3，比2001～2005年增加了1.68亿 m3。

5.2浅层地下水位降落漏斗形成

由于长期超采，2014年安平县、饶阳县西北部、深州市北部被地下水埋深30 m等值线包围，漏斗区面积780 km2，形成严重超采区。深州县北半部、枣强县南半部、安平县、饶阳县被地下水埋深14m等值线包围，漏斗区面积2 010 km2。

5.3地面沉降、开裂

衡水市地面沉降特点是整体较严重，局部发展迅速。近十年来，安平县、深州市累计沉降量大于300 mm的沉降面积为1 677.9 km2，年平均沉降速率30 mm/a。在位于浅层地下水开采区，地下水位频繁升降对节理、裂隙进行潜蚀、冲刷，形成地下小空洞，遇有强降水及田间灌溉时，强大水流迅速流入地下，急剧加快冲刷、掏空、搬运作用，下部掏空失去稳定，从而形成地裂缝。2006～2010 年衡水市共发生10起地裂缝，其中安平县4条，深州市1条。安平县周刘庄地裂缝、郭屯地裂缝主要成因是开采地下水。

5.4水质恶化

浅层地下水环境污染主要是上世纪80年代至2000年造成，从1994～2003年资料分析结果，衡水市浅层地下水水质普遍较差，绝大多数为五类水，符合农田灌溉用水标准的井占总井数的23.6%。2003年以后，浅层地下水的综合污染指数也呈逐年上升的趋势，水质逐年恶化。从行政分区来看，桃城区、冀州市污染逐步减轻，而安平县、武强县污染进一步加重。

6对策措施

6.1全面加强水源保护涵养

通过“控”、“蓄”、“养”，全面加强水源保护涵养，增强水资源可持续供给能力。“控”就是要坚决控制地下水超采，划定禁采和限采范围、严格用水审批许可、实行总量控制和定额管理，特别要坚决严格限制深水井的开采。“蓄”就是要努力实现雨水洪水资源化，把夏秋季节的雨水洪水蓄住、留下，用“天上的水”来补充地下水。“养”就是要增强水源涵养能力，全面推进生态建设，努力扩大森林、草原、河流、湖泊、湿地、滩涂等面积，构建水生态安全保障体系。

衡水市可对7 000多座坑塘实施清淤扩容整治，实施河渠蓄水、水系连通等工程，在输水渠道沿线及蓄水坑塘周边，重点建设高标准灌溉工程，确保外调水和过境水引得来、蓄得住、用得好。景县全县有890个坑塘，完工后能蓄水2 500万到3 000万 m3，预计到2020年能蓄水8 000万 m3。

6.2提高节水意识，积极推进水价改革

要高度重视体制机制创新，积极推进水价改革，使水价反映水资源稀缺程度。要充分利用市场机制，调动社会力量参与地下水超采治理，促进各行各业节约用水，建设节水型社会。要真正落实最严格的水资源管理制度，重点实行地下水开采总量控制，制定地下水控制水位。要重点加强超采区地下水动态监测，建立健全地下水动态监测网络，提高科学管理水平。加大宣传，提高全民节水意识。

根据衡水市桃城区用水实际，以总量控制定额管理为核心，以农业节水为重点，以水价调节为手段，提出了“一提一补”节水激励机制[6]。“一提一补”节水激励机制体现了多用水受罚、少用水受奖的激励节水理念，充分利用价格杠杆，调动了农户节水积极性，使农户从“要我节水”变为“我要节水”，为农业水价改革探索了一条新途径。

6.3多方开源，调水补源

要解决地下水超采问题，多方调水才能从根本上解决问题。衡水市可从黄河、石津渠、长江、卫运河四处调水。采用位山引黄线路年均可从黄河引水5 000万 m3，石津渠每年可引水1.3亿 m3，引江调水年均可供水3亿 m3，在卫运河水量充配的情况下也可引水。

6.4调整种植结构，推进节水农业

农业用水占社会总用水量的70%以上，小麦又占农业用水量的近70%。应积极调整种植结构，适当压减冬小麦面积，改种玉米、棉花、花生、油葵、杂粮等低耗水农作物，鼓励改种青贮玉米、苜蓿等饲草作物，还可推广节水60%的抗旱节水新品种小麦，但应根据农业的实际情况来定。可进行咸淡混浇[7-8]、微喷滴灌、覆膜滴灌等节水做法，通过扩挖农村废旧坑塘集雨，设施蔬菜棚室配建集雨池等措施，合理利用“天上水”。

总之，衡水市彻底改善用水环境的道路还很漫长。但有党和国家的大力支持，有人民群众的理解，一定能够使区域生态用水环境实现根本转变。

参考文献

[1]河北省衡水水文水资源勘测局.衡水市水资源评价报告[R].2006.

[2]衡水地区水利志[M].石家庄:河北人民出版社.1995.

[3]李广来.衡水市地下水超采区现状分析[J].水利水电工程.2014，4(36).

[4]王永亮.衡水市降水量序列变化规律分析[J].南水北调与水利科技.2012，10(1)：65-67.

[5]张石春，张建平.河北省平原区近30年来地下水动态变化及可持续利用对策[J].海河水利.2005，(2)：15-20.

[6]孙梅英，张宝全，常宝军.桃城区“一提一补”节水激励机制及其应用[J].水利经济.2009，27(4)：40-43.

[7]郜洪强，费宇红，雒国忠，等.河北平原地下咸水资源利用的效应分析[J]. 南水北调与水利科技.2010，8(2).53-56.

[8]刘胜利.衡水市利用微咸水灌溉的实践[J].节水灌溉.2005，(1).

Analysis of Shallow Groundwater Dynamic Characteristics in Hengshui City in Recent 50 Years

WU Jing-feng，HAO Yue-ying

(Hengshui Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Hebei province，Hengshui 053000，China)

Abstract:Since 1950s. According to the Observational data of shallow groundwater depth in Hengshui City from 1968 to 2014, It’s the analysis of groundwater level dynamic processin in the region in recent 50 years. It's a conclusion that the groundwater level dropped by 9.35m, that the groundwater depth reached 32.6m in Anping County. Using geostatistics Kriging interpolation method, application of surfer software drawing groundwater buried depth distribution map. Analysis of regional distribution characteristics and variation of groundwater depth over the years. Analysis of the impact of the groundwater level fall to the ecological environment, and put forward the effective measures to strengthen the protection of water resources, and so on.

Key words:Hengshui；shallow groundwater；dynamic change；regional distribution characteristics and Countermeasures

[中图分类号]P641.74

[文献标识码]A

[文章编号]1004-1184(2016)02-0078-03

[作者简介]吴景峰(1978-)，男，河北正定人，高级工程师，主要从事水文资料整编、水文水资源分析计算工作。

[收稿日期]2015-10-28