董志塬近30年地下水位变化分析

李红溪

(甘肃省庆阳水文水资源勘测局，甘肃庆阳745000)

董志塬位于甘肃省庆阳市中部，是我国黄土高原面积最大、保存最完整、黄土沉积最厚的黄土塬，也是庆阳市政治经济文化中心。塬面海拔1 200～1 500 m。塬面南北狭长110 km，东西最宽处约50 km，最窄处约50 m，董志塬总面积812 km2。

董志塬地貌属于剥蚀堆积地貌类型，地势平坦，西峰周围塬面坡度4‰～10‰，塬面微向东倾斜，地形北高南低，塬面中间高，四周低，西峰城区海拔1 400 m，北端驿马海拔1 500 m，南部和盛、新庄海拔1 200 m。塬面支离破碎，塬边沟壑发育，称“黄土高原沟壑区”，是董志塬独特的地貌特征。中南部塬面比较完整，面积最大，是董志塬的中心地带，包括驿马关南部，西峰区大部分及南部的和盛以北地区，北部及东北部残缺不全，临近沟壑边缘。

董志塬深居内陆，远离海洋，处于半湿润半干旱区，温带大陆性季风气候。西峰以南属于半湿润区，多年平均降水量500～600 mm，年蒸发量1 500 mm，年平均气温8.6℃。西峰以北地区属半干旱区，多年平均降水量400～500 mm，年蒸发量1 600 mm，年平均气温8.2℃。

1 区域水文地质条件

1.1 水文地质概况

董志塬地层以第四系黄土类土广为发育，早期的下更新统(Q1)为一层以棕红色粘土、亚粘土为主夹薄层钙质结核层，厚度40～50 m，压密程度较高，具有相对隔水作用;中期的中更新统(Q2)相当于离石组，为一层棕黄色、黄褐色亚砂土为主夹薄层亚粘土，间有10～14 m古土壤，单层厚0.5～2.0 m，几乎每层古土壤之下都有0.5 m左右的姜石层，该层分上下两层，下层(Q21)含重粉土质亚粘土层多，古土壤层少，对上层相对隔水，厚度70～80 m;上层(Q22)含亚砂土层多，且古土壤层也多，具有黄土的典型特征，孔隙裂隙发育，土质比较松软，是塬区主要含水层，厚度80～90 m。晚期上更新统(Q23)以浅黄色粉土质黄土状亚砂土为主，具有大孔隙和垂直节理，为典型的马兰期黄土，厚度10 m左右，是塬区透水而不含水的岩层。

中更新统离石黄土上部(Q22)含裂隙孔隙潜水，含水层渗透性相对下部较强，据大量井、孔抽水试验并采用多种方法计算，其渗透系数在0.2～0.6 m/d，在天然状态下水平渗透速度还可能更小。而上覆马兰黄土据渗水试验所获渗透系数在 0.4 ～3.0 m，最大 7.8 m/d。

董志塬的东西两侧分别为马莲河、蒲河及其支流所切割，塬面高出河床达300 m左右(见图1)。

图1 董志塬水文地质剖面图

1.2 地下水的埋深、含水层岩性、富水性

根据地下水的赋存条件、水力特征，可将地下水划分为包气带水、潜水和承压水三类;根据含水层空隙性质的不同，可将地下水划分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三类。包气带水的实际意义不大，潜水和承压水是地下水的基本类型，本文所指地下水主要是潜水。

董志塬潜水主要含水层为离石黄土夹多层古土壤和钙质结核层，黄土孔隙、裂隙发育，含水层平均渗透系数为0.02～2.01 m/d，其下伏午城黄土为相对隔水层。地下水埋藏深度随着距塬心的距离增大而逐渐增大，在塬面中部较小，一般为30～60 m，向边沿逐步增大为50～70 m，最大可达于90 m。含水层厚度、富水性与水位埋深具有相辅相成的分布规律，塬区中部含水层厚度30～60 m。

董志塬黄土潜水富水性从塬中心向塬边逐渐减弱，塬中心导水及贮水性能好，一般塬中心单井涌水量为300～500 m3/d，向边沿含水层变薄，单井涌水量小于100 m3/d。

1.3 地下水的补给、径流与排泄

由于特殊的地理位置和地形条件，在董志塬形成了一个具有独立补给排泄条件的水文地质单元，大气降水是潜水唯一补给来源。降雨对地下水的补给主要受多年降水影响，与当年降水的关系并不密切。

董志塬地下水的径流，一般从水位比较高的塬心向塬边流动，径流速度比较慢，含水层的水平渗透速度介于0.02～2.01 m/d之间，塬心水力坡度比较平缓为8.5‰，而塬边地带，特别是泉沟排泄点附近，水力坡度可达33‰。潜水的排泄主要有泉水天然排泄和人为开采两种类型。

2 近30年地下水位变化情况

2.1 地下水开发利用现状

董志塬塬面无河流水系分布，马莲河、蒲河位于塬区两侧，且塬面高于河谷200～400 m，形成了水低塬高的特殊地形，潜水是塬区工农业生产和人畜饮水的主要水源。地下水规模开采始于上世纪70～80年代，此时期塬区新打开采井约300余眼，年开采量约260万 m3/a。据2011年调查，截止2010年底董志塬共有机井1 048眼，是上世纪70年代的3倍多，年开采地下潜水资源量约762.191 5万 m3。供水人口43.674 5万人，灌溉果园面积19 970亩。各行业用水情况为:工业用水量58.26万 m3，农业用水量 58.09万 m3，服务业用水量21.5万 m3，城市生活用水量115.21万 m3，农村生活用水量508.13万 m3。

2.2 地下水埋深变化

由于大量开采地下水，在西峰城区和十里湾水源地已经形成了16.18 km2的地下水漏斗区。下降最明显的地带位于塬心，也是人口最稠密，经济社会发展最快的地带，南至肖金，北至彭原上何，长约30 km，宽1～5 km，区域内水位呈下降趋势明显，水位埋深大部分大于50 m，漏斗区可达80～100 m，其主要特点是水位呈持续下降状态，下降的幅度和速度往往与开采强度或开采量有关，如西峰漏斗区开采强度由70年代后期的10万 m3/a·km2，到2011年为290万 m3/a·km2，水位下降剧烈，多年平均下降幅度 0.80～4.93 m，与1986年相比降幅累计达5.20～13.69 m，城区周边水位下降28 m，从十里湾水源地320号机井多年动态历时曲线看出，其多年水位呈现出持续下降状态。见图2。

3 水位埋深变化原因分析

3.1 开采量增加是水位变化的主要原因

董志塬地下水位变化主要是人为开采所致，西峰原为庆城县一个镇，为庆阳地区行署所在地，人口不足5万，2002年设立庆阳市，随着城镇化发展步伐加快，截止2011年西峰城区人口达32万，人口的高度集中，用水量迅猛增长，2000年以前城区供水主要以开采地下水为主，据统计2011年董志塬地下水开采量为762.2万m3，约为1979年的3倍，由于大量开采地下水，地下水位迅猛下降，70年代后期建设的机井大部分干枯，2000年以来新打机井均比原来机井深度增加60 m左右。

图2 320号机井多年水位过程线

3.2 城区面积扩大，硬化面积增加

庆阳建市之前城区面积3.2 km2，2012年庆阳市西峰区建成区面积达23.5 km2，城区面积逐渐扩大，硬化面积增加，街道路面大量雨水集中排泄于塬边沟道，下渗雨水减少，地下水得不到及时补充，导致地下水位下降，还可能产生连锁水文地质效应，如滑坡、泥石流等。例如:西峰城区汛期大量雨水集中排泄已造成塬边沟头深切，使塬面支离破碎，最典型的是西峰区火巷沟一带塬边塌陷，危及周边居民小区安全，存在严重的地质隐患，已引起有关方面的高度重视。

3.3 泉水自然排泄

由于董志塬特殊的地理地形条件，塬面高出河谷300 m左右，使董志塬地下水的储存条件不同于一般平原区，塬面四周被雨水长期冲刷，在四周坡面形成大小不等的泉眼，使地下水水平流向流速加大，储存量减少，补径排关系改变，诱发地下水位下降，这种自然排泄虽不及人工开采地下水剧烈，但对于补给来源单一的董志塬来说，泉眼自然排泄仍是地下水位下降的原因之一。据多年观测资料统计，董志塬四周泉水自然排泄量高达3 248万 m3/a，远大于年开采量。

4 结语

董志塬地下水近30年人为超负荷开采，造成区域水位下降，水位埋深累计下降5.2～13.69 m，城区水源地最大下降幅度达28 m以上，在西峰城区及十里湾水源地形成了16.18 km2的地下水漏斗区。分析地下水位下降的主要原因是人为开采所致，另外，城区面积扩大，硬化面积增加，地下水补给条件发生变化和塬边泉眼排水量增加也是地下水位下降的原因，同时也引起了一系列水文地质效应。因此，要恢复董志塬地下水位，最根本的是严格控制地下水开采，恢复地下水原来的动态平衡。