豫北平原地下水动态演变及流场变异因素分析

□郭功喆 □潘 登 □王继华（河南省地质环境监测院）

一、引言

豫北平原位于黄河以北，为华北平原的一部分。其西与太行山相邻，南以黄河为界，北、东分别与河北平原、鲁西平原相连，面积约2.1×104 km2。为研究豫北平原地下水动态规律，健全动态评价体系，保护地质环境，促进地下水资源可持续利用，工作布设地下水水位动态长期监测点50个，2006-2010年度枯水期（6月）、平水期（12月）开展了地下水水位统测，获取动态数据1449点次，据此分析了豫北平原地下水动态特征及影响因素。

二、地下水动态演变特征分析

（一）水位历时变化规律

每年的丰水期水位一般低于上一年丰水期水位。其原因是地下水开采量大于次一年的补给量，致使漏斗中心水位年复一年的下降，时有特丰水年份，汛期地下水位恢复高于上年汛期水位，但多年平均地下水开采量大于补给量，而总趋势仍改变不了水位下降特征。如温县祥云镇监测井下降速率0.29 m/a。

2007年6月-2010年6月，研究区地下水位总体呈下降趋势。水位下降区（变幅〈-1 m）：分布于濮阳以西的大部分地区，面积约为14868 km2，占监测区面积的69.2%；水位上升区（变幅〉1 m）：范围较小，主要分布于濮阳柳屯镇-清丰县仙庄一带，面积约为869 km2，占监测区面积的4.0%；水位稳定区（变幅-1～+1 m）：主要分布于濮阳庆祖镇以东沿黄地带以及清丰-南乐元村镇一带，面积约为5763 km2，占监测区面积的26.8%。

（二）降落漏斗演变特征

1.区域降落漏斗

区域浅层地下水降落漏斗有滑县-清丰-濮阳-南乐漏斗及温县-孟州漏斗两个。

滑-清-濮-南漏斗：形成于20世纪七十年代中期，初始面积仅限于南乐、清丰一带（表1），目前面积已达4784km2，形成一跨越省界的复合型漏斗，东北部进入山东、河北两省境内。漏斗中心时有转移，目前有内黄、南乐两个，中心最大水位埋深达27.59m和27.30m，多年平均下幅度0.54m/a。2010年降落漏斗面积比2006年扩大322 km2（表2）。

温-孟漏斗：1972年已经存在（漏斗中心水位埋深12m），多年平均降落漏斗中心水位下降幅度0.33m/a。目前漏斗面积达694km2，中心地下水位埋深已达24.37m，2010年降落漏斗面积比2006年扩大135km2。

表1 豫北平原浅层地下水区域下降漏斗统计表

2.城市降落漏斗

城市地下水降落漏斗有7个，其中5个为松散岩孔隙浅层地下水、2个为岩溶水漏斗（表3）。降落漏斗大多形成上世纪7 0至8 0年代，随着开采量的增加，漏斗面积不断扩大，水位持续下降，漏斗面积从数平方公里到数十平方公里不等；中心水位埋深一般为20～30m，最深的鹤壁市、焦作市岩溶水位达129 m、101.5 m。多年平均水位下降速率+0.60～0.59 m/a。

表2 2006-2010年浅层地下水区域降落漏斗面积表

表3 豫北城市地下水开采程度及水位下降漏斗情况表（2009年）

（三）地下水流场变异特征

20世纪50-60年代，地下水开采量很小，山前冲洪积扇前缘多有地下水溢出，平原区地下水位埋藏一般 ＜5m，多数1～3m，地下水径流场属自然状态。地下水动态主要受降水控制，水位年变幅1～2m。水为埋深＞8m的漏斗区仅分布在山前区和濮阳市的西南部。

70年代，农田水利工程的增加，人工调节作用增强，改变了山区地表径流模式，下游地表水量骤减，地下水补给方式发生了变化。平原区农业开采量不断增加，浅层地下水位开始有不同程度下降；一般水位埋深（除沿黄地带）为3～4m，水位下降约1～2m。地下水动态主要受降水和人工开采影响。地下水埋深＞8m漏斗区迅速扩展。

80年代后期以来，随社会经济的发展，工农业需水量剧增，集中供水与面状农灌造成地下水开采加剧，水位急骤下降，形成大小不等的地下水位降落漏斗，改变了地下水循环系统。据2006-2010年浅层地下水动态监测资料 （表4）：2010年6月水位埋深区域基本与2007年6月一致。0～4 m区：主要分布在原阳-台前的沿黄地带，面积约为2936 km2，占总面积的13.7%；4～8 m区：主要分布在濮阳柳屯-长垣-原阳、沁阳-获嘉一带，面积4141km2，占总面积的19.3%；8～12 m区：主要分布在延津-淇县一带，以及平原西部，面积约为4054 km2，占总面积的18.9%；12～20 m区：主要分布在滑县-内黄-南乐、温-孟两个区域降落漏斗周围，面积约为4675 km2，占总面积的21.7%；＞20 m区：分布于滑县-南乐、孟州-温县-带，面积约为5694km2，占总面积的26.4%。

表4 2006-2010年浅层地下水水位埋深区间面积

人工开采为区内目前地下水排泄的主要方式，滑-清-濮-南漏斗为大范围北东向区域性分布的地下水位下降漏斗，属华北平原地下水位降落漏斗的一部分。地下水总体径流方向为西南-东北向，西部山前的补给源区向东部径流，南部黄河补给源区向东北方向径流，焦作以西径流方向由北向南。

三、地下水流场变异因素分析

（一）人类活动因素

1.水利工程建设

据不完全统计，豫北西部太行山区，自20世纪60年代开始修建大型水库1座，中型水库18座。水库的修建，加强了人工调节作用，使出山口的迳流量减小，行洪补给地下水锐减；同时农业灌溉配套工程的日趋完善和灌溉定额的逐步降低，也减少了渠灌水对地下水的回渗补给。水利化程度的提高造成地表水对地下水的补给量减少明显。多数水库修建有引水灌溉渠系，改变了原来的自然迳流补给地下水方式，补给地下水量各不相同。

2.地下水开采

20世纪70年代以来，随着经济的发展和人口的增长，对地下水资源的需求不断增强，开采强度和开采深度都快速增强，对地下水动态及循环条件改变很大。豫北平原地下水水位呈持续下降状态，形成了两个区域性地下水降落漏斗，在6个地级城市中形成7个降落漏斗（5个为松散岩类浅层地下水、两个为岩溶地下水）。

人类活动改变了地下水的补给、迳流、排泄条件，地下水循环系统由天然状态向人工干预状态演化。

（二）气候因素

豫北属大陆性季风气候，多年平均水面蒸发量由东部平原的1300mm以上，向西部太行山区递减到1100mm以下；多年平均降水量626mm，空间分布极不均匀，由西部山区的696mm，向东部平原逐渐递减为597mm。

近年来随全球气温变暖，降水量呈减少趋势，有效降水入渗补给量相应减少，1956-2010年平均降水量较1956～1979年减少7.02%，降水量的减少除直接影响到大气降水入渗补给量减少外，还造成地表水量锐减，部分河流变为季节性河流或干枯，导致河流侧渗、山前侧向径流等补给量的减少，对地下水天然补给资源量的影响＞7.02%。有效降水入渗补给量的减少对浅层地下水补给量影响较大，同时影响地下水动态及流场变化。

四、结语

（一）2006年-2010年，豫北平原地下水水位总体呈逐渐下降趋势，滑县-内黄-南乐及温县-孟州两个浅层地下水区域降落漏斗面积呈逐渐扩大趋势。

（二）20世纪50、60年代地下水流场处于天然状态，目前地下水总体径流方向为西南-东北向，西部山前补给源区向东部径流，南部黄河补给源区向东北方向径流。

（三）水利工程建设、地下水超量开采及有效降水入渗补给量的减少是影响地下水位动态及其流场变异的主要因素。