四平市区地下水流场时空演变规律研究

王子佳，李月宁，党 磊，谢 淼

（松辽水利委员会水文局（信息中心），吉林长春130021）

四平市区地下水流场时空演变规律研究

王子佳，李月宁，党 磊，谢 淼

（松辽水利委员会水文局（信息中心），吉林长春130021）

基于四平市区地下水近11年的水位动态观测数据，研究了在人工开采情况下承压含水层的水位的时空变化规律。结果表明，在时间R度上，市区中心位置承压水中的水位动态变化形式主要为波动中逐渐上升，而周边地区水位则表现为持续下降；空间尺度上，地下水降落漏斗呈现由中心向四周偏移的趋势。通过对29口承压含水层水位动态观测井的水位变化数据表明，水位上升的井数占总观测井数的65.5%。表明该区域承压含水层地下水位整体呈上升的演变特征，局部地下水超采有所缓解，降落漏斗范围逐渐缩减。本研究成果对摸清四平市区地下水变化规律和现状特征奠定了基础，为该区域地下水开发利用提供了技术支持。

地下水；水位；流场；开采；吉林省

1　概　　况

1.1自然地理

四平市位于吉林省西南部，地处松辽平原腹地，为吉林省第三大城市。四平市区面积407km2，见图1。多年平均气温为5.9℃，全地区年平均日照时数为2678.9h，平均无霜期为142d。全年盛行西南风，平均风速为3～5m/s。多年平均降水量537.2mm，降雨量随着地势从东南往西北逐渐减少。多年平均水面蒸发量724.2mm，蒸发的地区分布与年平均气温的地区分布趋势相近，由西北向东南呈递减趋势。

1.2水文地质条件

四平市区第四系潜水因含水层薄，单井出水量小，分布零散，因此研究区开采地下水的目标含水层为白垩系孔隙裂隙承压水。白垩系碎屑岩类裂隙孔隙承压水主要赋存于泉头组、青山口组、明水组砂岩和砂砾岩裂隙孔隙中。承压含水层的补给来源除受上部潜水的垂直渗入外，还有来自山区侧向径流补给，并通过河谷潜流与山区地下水连通，发生水力联系。地下水的运动方式以层间水平运动为主，局部地段呈上升泉形式溢出地表，人工开采是其主要的排泄途径。在承压含水层与上覆第四系潜水含水层相叠置的地段，其补给主要来自第四系潜水的“天窗”式越流补给。而在其上部有较厚的稳定隔水层的地区，其补给源主要是来自东南部丘陵区的地下径水流补给。

2　地下水动态变化规律

地下水动态是地下水均衡的外在表现，根据系列的水位动态资料分析，可以反映出一定时期地下水均衡单元内的水量收支状况。影响地下水动态有两个因素：一是地下水系统的激励因素，主要指外界对地下水系统的补给或人工开采等；二是含水层系统对外界施加激励的响应特征，主要指含水层厚度、岩性、结构等条件所确定的含水层的水理性质，如渗透性、容水度、给水度、导水能力等因素。

通过对地下水动态的分析，可以获得含水层水位的系列化信息，有助于分析各含水层之间的水力联系和查清不同类型地下水的补给与排泄特征，明确地下水的动态类型和影响因素，从而对区域地下水的埋藏条件及水质、水量的形成有更深入的认识。

研究共布设了29个水位长观孔对地下水位进行观测，观测时间是2001年1月1日到2011年12月31日，每5d观测1次，选取其中具有代表性的4个观测孔对地下水动态进行分析，见图2。

图22001　—2011年承压含水层观测井动态变化图

由4口典型观测井多年水位变化情况可以看出，研究区地下水主要开采层的水位呈现两种不同的变化规律，部分区域地下水位波动中呈逐渐上升的趋势，而其他区域地下水位表现为持续下降。

3　地下水流场演变特征

为了明确研究区地下水位动态变化的空间分布规律，利用2001年1月1日和2011年12月31日观测井水位绘制四平市区地下水位流场图，见图3—4。经对比可以看出，2001年四平市区地下水位的特点为四周高，中心低，在铁西区与铁东区交汇位置有一小型降落漏斗，漏斗中心点水位约为120m。2011年四平市区地下水位空间分布特点为：市区中心位置水位有较大幅度上升，上升约30m，但周围水位均有不同程度的下降，其中以研究区西南部区域地下水下降最为突出，以26203010为例，11年间其水位下降约16m。地下水降落漏斗呈现由中心向四周偏移的趋势。通过整理四平市区内29口承压含水层水位动态观测井的水位变化数据表明，有19口观测井的水位呈上升变化，10口观测井水位逐渐下降，水位上升的井数占总观测井数的65.5%。整体而言，四平市区承压含水层地下水位呈上升的演变特征，局部地下水超采有所缓解，降落漏斗范围逐渐缩减。

图32001　年四平市区地下水流场图

图42011　年四平市区地下水流场图

4　地下水保护管理措施

四平市是一座资源型缺水城市，地下水开发利用历史比较长久，在解放以前就已经开始，20世纪60年代以后，地下水开采逐步增加，至90年市区地下水开采已形成较大规模，地下水位降落漏斗初步形成。此后，随着地表水供水量的增加和严格实施取水许可制度，地下水开采量大量减少，地下水位及降落漏斗范围得到控制。通过对四平市区2001—2011年地下水位时空演变规律，研究表明11年间市区中心位置地下水位斗已得到逐年回升，降落漏斗面积逐渐缩小。进一步证明了该地区对地下水的开发利用方式的变化，及其在对局部区域的地下水施行压采制度、控制降落漏斗取得了一定成效。

为了使四平市区地下水超采区能够逐步恢复和保证地下水资源的可持续利用。四平市区城市供水与水资源开发利用应遵循的原则是：“强化水资源统一管理，实施水量科学调配；调整供水结构，实行优水优用；采取总量控制，实行定额管理；加大执法力度，强化节约保护”。以国务院颁布的最严格水资源管理制度为目标，“三条红线”用水总量、用水效率以及水功能区纳污能力为指标，优先利用地表水，最大限度减少开采地下水，制定切实可行的区域水资源开发利用方案，并提出超采、限采区域地下水保护管理措施，同时，严格征收水资源费，加强计量设施的管理，严格执行计划用水与超计划累进加价收费制度，加大水行政执法监察力度，严厉查处各种违法取水行为。

5　结论

四平市区地下水开采层位为白垩系孔隙裂隙承压含水层，为了研究其地下水水位的时空变化规律，研究对2001—2011年四平市区承压地下水动态水位以及初始、末刻的流场状态进行了分析。经对比可知，时间尺度上，研究区承压水水位动态变化形式主要为波动中逐渐上升和持续下降两种趋势，且变化特征以区域分布为特点；空间尺度上，地下水降落漏斗呈现由中心向四周偏移的趋势。29口承压含水层水位动态观测井的水位变化数据表明，水位上升的井数占总观测井数的65.5%。表明该区域承压含水层地下水位整体呈上升的演变特征，局部地下水超采有所缓解，降落漏斗范围逐渐缩减。研究最后以保护地下水和可持续开发利用的角度提出了四平市区地下水开发利用的保护措施。'

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［2］张业雪，张雷.四平市区地下水位降落漏斗演变及控制［J］.吉林水利，2009（7）：326.

［3］杨世有，刘艳，高玉军.四平市水资源及开发利用现状分析［J］.农业水利工程，2009.

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［6］韩业珍.基于变化环境的灌区地下水动态时空变异规律研究［D］.西北农林科技大学，2010.

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2015-05-11