郑永山

(甘肃省农村饮水安全管理办公室，甘肃 兰州 730046)

石羊河流域地下水埋深时空变化研究

郑永山

(甘肃省农村饮水安全管理办公室，甘肃 兰州 730046)

石羊河流域位于甘肃省河西走廊东部，该流域地下水开采所引发的一系列生态环境问题已成为制约当地社会经济可持续发展的重要瓶颈,对该流域地下水进行研究,不仅在地下水资源应用研究方面具有科研意义,而且在流域地下水资源的合理利用和流域生态恢复建设方面具有实践和指导意义。本文通过利用石羊河流域武威盆地，民勤盆地，昌宁盆地，南湖等地下水埋深长期观测资料和定期地下水位调查点调查资料，对地下水埋深的时空变化特征进行分析，结果显示，该流域地下水埋深从上世纪80年代开始呈下降趋势，上世纪90年代埋深下降最大，2000年后地下水位开始回升，地下水埋深年际变化，季节性明显。1987～2006年地下水埋深空间变化强烈。掌握研究区地下水埋深的时空变化规律，可为生态水量调度方案的编制提供重要的数据支持。

石羊河流域；地下水埋深；时空变化

石羊河流域位于甘肃省河西走廊的东部，流域行政区划包括武威市的古浪县、凉州区、民勤县全部及天祝县部分，金昌市的永昌县及金川区全部，以及张掖市肃南裕固族自治县和山丹县军马场的部分地区、白银市景泰县的少部分地区，流域共涉及4市9县(区)。流域面积4.16万 km2。流域内地势南高北低，自西南向东北倾斜，由南而北可分四个地形区，即为南部的祁连山地、中部的走廊平原、北部的北山山地和阿拉善高原。通过利用现有武威盆地，民勤盆地，昌宁盆地，南湖等地下水埋深长期观测资料和定期地下水位调查点调查资料，对地下水埋深的时空变化分析，确定地下水埋深的年际、年内变化过程及空间分布。

1 地下水埋深的时间变化特征

1.1 地下水埋深的年季变化

受区域性地下水开采的影响，流域平原区多年地下水位表现为持续性下降势态，不同区域，因含水层径流条件及开采量的不同水位下降幅度不尽相同。

图1 武威盆地缘地带(永昌附近)地下水水位逐年变化过程

1.1.1 武威盆地

武威盆地南部山前地带，由于无监测点，水位动态特征无从考证，据已有监测资料分析，南部山前地带水位降幅一般较大，年降幅0.6～0.8 m左右；盆地中部洪积扇前缘地带，受径流和开采的影响，地下水位下降幅度较山前地带略缓，南部扇缘地带原建监测点均已干枯。扇缘地带从仅存的(永昌附近)的地下水水位监测点资料显示，1984～2012年，29年间下降幅度15.05 m，平均每年下降0.52 m，逐年变化过程见图1。盆地双城一带，部分灌溉用水引石羊河水灌溉，地下水位下降幅度相对较缓，1984年初至2012年底，水位下降幅度8.23 m，平均每年下降0.28 m，逐年变化过程见图2。盆地北部九墩-重兴堡一带，地下水位降幅较小，1984～2000年，地下水下降0.87 m，平均每年下降0.05 m。

图2 武威盆地缘地带(双城附近)地下水水位逐年变化过程

1.1.2 民勤盆地

民勤盆地南部地区，据薛百附近监测点资料显示，1984～2012年间地下水下降15.15 m，平均每年下降0.52 m，见图3。民勤盆地北部西渠、东镇一带，据地下水监测资料显示，见图4，1984～2012年间，地下水水位下降了13.03 m，平均每年下降0.45 m。民勤盆地中部的狼跑泉山～苏武山一带，人口密度相对较大，地下水开采量也相对较大，据调查资料显示，2003～2009年七年下降幅度6.09 m，平均每年下降0.87 m。

图3 民勤盆地南部(薛百附近)地下水水位逐年变化过程

图4 民勤盆地北部(西渠、东镇一带)地下水水位逐年变化过程

1.1.3 昌宁盆地

昌宁盆地西南部近金川河口地带无监测点控制，水位动态不详。盆地东北部昌盛头井子附近观测井资料显示，1984～2012年间，地下水水位下降了14.72 m，平均每年下降0.51m，见图5。

图5 民勤昌宁盆地(昌盛头井子附近)地下水水位逐年变化过程

1.2 地下水埋深等值线图

根据已有的地下水监测资料显示，石羊河流域地下水水位变化幅度在减缓，本次根据监测成果，分别制作了流域2000年、2014年埋深等值线对比图和多年平均埋深等值线图。

1.3 地下水埋深的年内变化

流域内地下水位动态受多种因素影响呈现出不同的变化特征，不同区域各影响因素对地下水位动态的影响程度不尽相同，流域南部山前地带，地表水入渗是影响地下水位动态的主要因素；流域中部及北部，开采是影响地下水水位动态的主要因素。

现状监测条件下，依据影响地下水位动态的主要因素和水位动态特征，将测区地下水划分为：开采型、入渗～开采型两个动态类型。

1.3.1 开采型

由于大规模开采地下水，流域内绝大部分地区为开采型动态类型分布区，该类型区机井数量多，开采强度大，地下水位动态随开采时间及开采量的变化而变化，其水位动态特征是：1～4月份(部分地区1～3月份)，机井开采量很小，地下水位在径流补给作用影响下持续回升，3～4月份出现年内高水位期。5～8月，机井大量抽水，地下水位持续下降，下降幅度因开采量的不同各地差异较大，武威盆地开采量较大的西北部地区，最大降幅可达1.80 m，以盆地内各观测点水位变幅的平均值表示盆地的平均水位变幅，则武威盆地地下水位平均下降了0.85 m；民勤盆地水位升降幅度一般在0.5～1.55 m，以盆地内各观测点水位变幅的平均值表示盆地的平均水位变幅，则民勤盆地地下水位平均上升了0.31 m；昌宁盆地开采量大的昌宁堡一带，最大降幅可达2.43 m，向盆地南部地区，水位降幅相对变小。以盆地内各观测点水位变幅的平均值表示盆地的平均水位变幅，则昌宁盆地地下水位平均下降了0.75 m。7～8月为年内低水位期(部分地区7～9月份)。9～10月随着大规模开采的结束，地下水位逐渐上升，11月份，冬灌泡地大量抽水，地下水位出现年内第二次下降，12月份随着冬灌的结束，地下水位又逐渐回升。

1.3.2 入渗～开采型

零星分布于武威盆地的扎子沟一带、民勤盆地中东部夹河一带以及昌宁盆地东南部的局部地区，该类型区潜水开采强度相对较小，地下水位埋深浅，接受灌溉入渗周期短。受灌水入渗和开采的共同影响，地下水位动态表现为：1～4月份，无灌溉，无开采，地下水位因上年灌水入渗补给的消失呈缓慢下降状态，5～8月份，机井抽水，地下水位在灌水入渗和机井开采的共同影响下呈波状起伏状态，9～12月份，随着开采的结束，地下水位在径流补给和滞后的入渗补给共同影响下，缓慢上升。

2 地下水埋深的空间变化特征

2.1 地下水补给

石羊河流域平原区地下水主要接受地表水渗入补给和山区基岩裂隙水侧向补给。南部山前洪积扇裙地带大厚度强透水的砾卵石地层，为地表水的入渗提供了极为有利的条件，出山河水在此大量渗入地下，成为地下水的主要补给来源。

武威盆地地下水主要来自河(渠)水渗漏及田间灌水入渗补给，此外，来自山区的侧向径流补给、降水的入渗补给，也同为地下水的补给来源。

民勤盆地地下水主要接受田间灌水、渠系及地表水体入渗补给，其次为来自武威盆地的侧向径流补给和降凝水的入渗补给。

昌宁盆地地下水主要接受田间灌水、渠系及地表水体入渗补给，还接收金川河谷潜流侧向径流补给。

(1)地表径流主要来源于南部龙首山北坡与北部北大山南坡的暴雨洪水，洪水沿山洪沟向盆地低洼处流动，部分水量并以灌溉入渗的形式补给地下水。

(2)降水以面状形式入渗补给地下水，其补给量在面上的分布不仅与降水量的大小有关，而且与地下水埋深、土壤岩性等有直接联系。凝结水对地下水的补给及其有限，仅限于地下水埋深小于5 m的区域。

(3)地下水侧向流入补给量主要来自东南部昌宁盆地的侧向补给、自南至北向盆地中心地带径流，随着昌宁盆地地下水开采量的不断增加，其对潮水盆地的补量不断减小；西部是盆地西段地下水向东段的径流，其数量相对较大。北部山区基岩裂隙水向南径流，对盆地下水有补给作用。潮水盆地与民勤盆地有地下分水岭分隔，没有水力联系。

2.2 地下水径流

石羊河流域平原区地下水流向大致呈由南西向北东方向流动势态。在武威盆地南部山前接受了一定数量的山前地下水，在自身重力作用下由南西向北东方向流动，至红崖山～阿拉古山构造鞍部注入民勤盆地，继续向北东方向流动最终受阻于民勤北山，完成了一个从补给区到排泄区径流的全过程。武威盆地南部洪积扇裙地带，水力坡度3‰～6‰，北部细土平原带，水力坡度2‰～4‰；民勤盆地南部及中部地区，水力坡度约1‰～2‰，至北部湖区，水力坡度降至0.8‰左右，地下水已接近滞流状态。

昌宁盆地在金川河口接受了一定数量的补给量后，在自身重力作用下由南向北流动，大部分汇入潮水东盆地，少部分沿红崖山方向流入民勤盆地。潮水东盆地地下水的径流主要由盆地南北两侧向中心低洼区域径流。

3 结语

通过分析，地下水的年际变化表现为：从20世纪80年代开始研究区平均地下水埋深呈现下降的趋势，到上个世纪90年代，地下水埋深达到最大，2000年以来，地下水位开始回升。地下水埋深的季节变化表现为：地下水埋深最小值出现的月份主要集中在2-5月份，其中最多发生的月份是 4月份；地下水埋深最大值出现的月份最多出现的月份是8、9月份，此时植被蒸散最强，缺水也最为严重。地下水位的空间变化表现为：从1987年到2006年，地下水埋深空间变化强烈。其中，1987到1999年间地下水位整体以下降变化为主；1999年到2012年间大部分区域地下水位下降速率减缓，局部区域地下水位不变或者回升。

[1]李丁, 马金珠, 南忠仁. 民勤盆地地下水水位下降特征与可持续利用评价[J]. 中国沙漠.2004.24(6):734-739.

[2]冯起, 李宗礼, 高前兆, 等. 石羊河流域民勤绿洲生态需水与生态建设[J].地球科学进展.2012.27(7):806-814.

[3]杨自辉, 方峨天, 刘虎俊, 等. 民勤绿洲边缘地下水位变化对植物种群生态位的影响[J]. 生态学报.2007.27(11):4900-4906.

Temporal and spatial variation of groundwater depth in Shiyang River Basin

ZHENG Yong-shan

(The Office of Safe Drinking Water Safety in Gansu province, Gansu Lanzhou 730046)

Shiyang River Basin is located in the east of Hexi corridor in Gansu province, a series of ecological environment problems caused by the basin groundwater mining has become an important bottleneck which restrict the sustainable development of local social economy, the groundwater of the basins in this study, not only in the aspect of application research of groundwater resources of scientific significance, and rational utilization of groundwater resource in valley and basin has practical and guiding significance to the construction of ecological restoration. In this paper, through the use of Shiyang River Basin, Wuwei basin, Minqin Basin, Changning basin such as groundwater depth long-term observation data?and survey data of underground water level survey regularly, analyze the spatial and temporal variations of groundwater depth, the results show that the basin groundwater buried depth of a downward trend since 1980, buried deep down in the 1990 s, the largest underground water level began to rebound after 2000,the annual variation of groundwater depth is obviously seasonal. The deep space between 1987 and 2006 was strongly changed. To grasp the spatial and temporal changes of groundwater in the research area, it can provide important data support for the establishment of the eco-water scheduling scheme.

Shiyang River Basin; groundwater depth; temporal and spatial variation

2017-03-16

郑永山(1974-)，男，甘肃兰州人，高级工程师，主要从事干旱半干旱区水利管理工作。

P641.74

A

1004-1184(2017)04-0060-02