青岛市大沽河水源地地下水动态特征分析

周全明，黄修东，李 磊

（青岛水文水资源勘测局，山东 青岛 266071）

大沽河地下水源地位于青岛市大沽河中下游，南北长约45km，宽约8～12km，河谷冲积层总面积约421km2，沙层厚度大，颗粒粗且质纯，富水性好，多年平均可开采量为6620万m3。自1981年后逐渐开辟为青岛市城市供水水源地。地下水含水层主要为冲积、冲洪积沙砾石层，分布在现代河床两侧的古河道内。由于地形平坦开阔，表层多为沙性土，渗透性能好，有利于降水补给及河水的入渗补给，地下水埋藏较浅，总流向与河水流向基本一致，大致沿河谷自上游向下游流动，最终流向海洋。本文选取大沽河水源地代表性观测井，分别分析了丰、平、枯代表年份地下水位年内动态变化特征和地下水年际变化规律，在此基础上初步划定地下水位警戒线的基准水位，这对于确定地下水可开采资源量，划定地下水位预警管理警戒线，实施预警管理，保护地下水源地的生态安全，实现水资源的可持续利用具有重要意义。

1 地下水年内变化特征

1.1 总体变化特征

根据大沽河水源地含水沙层的平面分布和厚度变化以及观测井的分布情况，选取大沽河水源地内12眼地下水位观测井，统计1990—2009年共20年的地下水观测井埋深的平均值，绘制地下水埋深平均值的年内变化曲线，如图1所示。从图1可以看出，大沽河水源地地下水年内动态变化与降水关系密切，表现出比较明显的季节性变化规律，7月份进入主汛期，降水量大，补给量大于开采量，地下水位持续升高，9月底10月初地下水位达到当年的最高值，10月份之后进入枯水期，农业灌溉地下水用水量增加，地下水位持续下降。从地下水位年内变化还可以看出，降雨对地下水位的影响具有明显的滞后效应，每年的主汛期是8、9月份，降水最为丰富，但是地下水位的峰值却出现在10月份。

1.2 各代表年份地下水埋深变化特征

典型丰、平、枯年份地下水位年内变化表现出不同的特征。图2～4分别绘制了平、枯、丰年份地下水埋深平均值的年内变化曲线，从图中可以看出，平水年年内动态变化特征与整体变化特征基本一致，枯水年降水量少，补给量小于开采量，地下水位除了在6月份降雨量大时略有回升外，全年持续下降。而在降水量大的丰水年，降水量对地下水的补给作用大于人工开采，地下水位在1—6月份变幅不大，6月份进入丰水期后地下水位持续回升，全年地下水位没有明显的下降过程。

2 地下水年际变化特征

图1 历年地下水平均埋深年内变化曲线

图2 平水年地下水平均埋深年内变化曲线

图3 枯水年地下水平均埋深年内变化曲线

图4 丰水年地下水平均埋深年内变化曲线

图5 观测井多年地下水埋深动态变化曲线

为分析大沽河水源地地下水多年动态变化特征，选取大沽河地下水源地位于集中开采区范围内的李哥庄镇的观测井，分析了有地下水位整编资料以来的共30年地下水位动态变化特征，如图5所示，从图中可以看出，整个变化过程大致可以分为3个阶段，1980—1991年11年期间地下水位经历了2次陡降陡升的过程，1981—1984年地下水位下降幅度最大，4年间地下水位最大变幅达到8.51m，20年期间最低地下水位出现在1984年8月21日，地下水埋深10.93m，1984年到1986年地下水位迅速回升，1986到1991年又重复类似的下降、回升过程。降雨量和人工开采是造成地下水位剧烈变动的主要因素，1980—1991年经历了2次降雨四枯一丰现象。以1981—1984年为例，1981—1984年为连续枯水年份，这种连续性的干旱缺水年份导致地下水位补给量少，而自1981年后大沽河水源地逐渐开辟为青岛市城市供水水源地，地下水开采量迅速增大，补给量远小于开采量，疏干部分地下水储存量，致使地下水位大副下降。1982年地下水开采量达到8987万m3，该年地下水位下降幅度最大，而1985年之后开采量迅速减小到3133万m3，又恰逢大沽河流域汛期连降暴雨，在降雨入渗及河流侧渗双重补给作用下，地下水位急剧回升。

3 水源地地下水基准水位确定

划定地下水位警戒线，实行积极有效的地下水位预警管理，对促进地下水采补平衡，实现地下水可持续利用具有十分重要的意义。以地下水在开采过程中生态环境不遭受破坏的最低水位为划定地下水位警戒线的基准水位，简称基准水位。根据大沽河水源地30年来地质灾害记载，20世纪80年代为解决青岛市区的用水问题，在大沽河两岸大量抽取地下水，致使150km长的河堤上有97.9km出现皱裂和231个陷坑，给河堤安全带来隐患。1982年6月30日，大沽河水源地地下水平均埋深5.75m，历史最低水位出现在1984年6月30日，全区地下水平均埋深6.8m。此后，没有发生类似的地质灾害情况，为分析大沽河水源地历年最低地下水位的变化情况，统计了1990—2009年地下水埋深历年最大值，20年期间最低地下水位出现在1997年8月，统计该月份每眼观测井地下水最大埋深平均值为5.56m。考虑到1982年地下水位的急剧下降可能已经开始诱发河堤安全问题，因此，从适度保守的角度考虑，本次研究初步确定大沽河水源地基准水位为平均埋深5.56m。

4 结论与建议

1）大沽河地下水源地属于大沽河河谷冲积、冲洪积砂砾石层浅层地下水，影响大沽河水源地地下水位的主要因素是降雨和人工开采量，河流侧向补给对地下水位的抬升也起到重要作用，丰、平、枯年内地下水位年内动态变化差别较大。地下水位年际变化受降水和人工开采的共同影响，具有周期性的变化特征，在地下水超采严重和连续枯水年降雨补给量少的情况下，地下水位下降迅速，可能引发比较严重的地质灾害。

2）要重视地下水动态分析及研究工作。通过地下水动态观测，不仅能掌握历史及当前的地下水水位、埋深及运动，还能通过动态分析进一步研究区域地下水动态的规律（包括数量及质量），预测地下水未来发展的可能趋势，并有针对性地指导地下水资源的开发利用，最大可能地避免由于开发不当带来的被动局面，保证地下水资源的可持续利用。

3）要重视地下水资源的合理开发利用，实施预警管理。为确保水源地持续稳定供水，保护好生态环境，建立地下水资源管理法规和地下水资源开发利用监督管理体系，并结合实际合理划定水源地地下水位警戒线，实行预警管理意义重大。