邯郸市区地下水水位漏斗演化特征

2015-12-14赵文莲

地下水 2015年1期

孙超，赵文莲，商磊，马宁

(1.河北省环境地质勘查院，河北石家庄 050021;2.河北省地勘局第二地质大队，河北唐山 063004)

邯郸市地表水资源缺乏，地下水长期作为主要的工农业及生活用水水源。1963年以来，由于邯郸市国民经济快速发展，对水资源的需求逐年增加的同时缺少对地下水资源的科学管理，开采量大幅度超过补给量，地下水水位持续下降，形成了数个地下水水位漏斗区，即化工区地下水水位漏斗、城区地下水水位漏斗以及由城区漏斗发展演化而来的城区南、城区北地下水水位漏斗。致使地下水流向、分布、埋藏、运移、循环、补给源以及化学组成发生了变化，并产生了一系列环境水文地质问题。

1 地下水水位漏斗

1.1 化工区地下水水位漏斗

化工区水位漏斗属常年性工业开采型漏斗，漏斗范围限于树脂厂周围，开采深度0～80 m，主要开采Ⅰ、Ⅱ含水组。该漏斗形成于六十年代中后期，发现于1972年，当时漏斗面积 0.5 km2，中心位于树脂厂，中心水位埋深 11.39 m[1]。

该漏斗主要受工业开采影响，因开采强度大，多年来漏斗区地下水位以下降为主。1972-1980年，漏斗面积由0.5 km2增加至2.78 km2，漏斗中心水位埋深由11.39 m增大到35.12 m，下降速度2.97 m/a;至 1991年，漏斗面积增加至最大值 6.0 km2，漏斗中心水位埋深 33.60 m;至 1995年，漏斗面积缩小至 4.0 km2，漏斗中心水位埋深 34.78 m[2]，面积缩小的主要原因为该时期区域地下水整体下降及地下水的夷平作用，即在漏斗区，一个含水系统里面的两个以上漏斗存在水力联系，或者是不同含水系统之间存在着两个漏斗而发生了水力联系，主要是因为漏斗的发展使漏斗边缘水向中心汇集，使一个系统里边的两个漏斗的水相互补给，甚至不同系统的漏斗之间发生了水力联系，由于这种作用，使漏斗周围水位降低，而中心水位下降速度减慢或者水位回升，形成了漏斗的夷平作用[3];1996年由于市区开展节水措施，限制地下水开采，关停自备井，漏斗面积逐年减小，1997年以后漏斗基本消失，至2010年原漏斗中心水位埋深已恢复至4.78 m[4](见图 1，表 1)。

1.2 城区地下水水位漏斗

城区地下水水位漏斗位于沁河、渚河冲洪积扇中部及前缘地带，开采深度在120 m以上，为常年性混合开采型漏斗[5]。

城区地下水水位漏斗形成于1972年以前，发现于1972年，当时漏斗面积11.56 km2，中心位于丛台新村，中心水位埋深 18.31 m[1]。

邯郸市城区漏斗主要受人为开采和降雨的影响[6]。1972年至1977年，漏斗区降水量高于或接近多年平均降水量，地下水开采量增长幅度不大，漏斗在这一时期处于缓慢扩展，缓慢下降期，到1978年，漏斗面积扩展到29.0 km2，漏斗中心水位埋深23.50 m，下降速率0.87 m/a;1978至 1982年，由于连续干旱，地下水开采量迅速增加，漏斗的扩展速度和下降速度增加，1982年漏斗面积扩展到 80.74 km2，漏斗中心水位埋深51.85 m，下降速率 7.09 m/a，达到历史最大值;1983至1985年，降雨量、地表水流量均显著增加，羊角铺水源地开始向市区供水，市区内停采76眼开采井，漏斗区地下水位开始回升至 37.40 m，漏斗面积 80.5 km2;1986至1990年，随着地下水新的平衡的建立，漏斗中心在电力修造厂与国棉一厂间波动，至1990年，漏斗中心国棉一厂水位埋深27.50 m，漏斗面积61.30 km2(见表2);1991至1995年，邯郸市城区漏斗逐渐呈南北向展布，中部高水位区把漏斗分割成南、北两个漏斗区[7]。

图1 化工区地下水水位漏斗中心动态曲线

表1 化工区地下水水位漏斗要素表

1.2.1 城区南地下水水位漏斗

城区南地下水水位漏斗是由邯郸市城区地下水水位降落漏斗的南部发展形成，该区域原为农业开采为主，随着邯郸城市的发展，逐步转变为主要受工农业混合开采影响，开采深度120 m以上。1995年漏斗面积36.35 km2，漏斗中心位于小北堡，中心水位埋深27.56 m。

由于降雨量较大且开采量较小，该漏斗自1995年形成以来，水位基本呈回升趋势，至2000年小北堡水位回升至27.20 m，已逐渐融入肥乡天台山漏斗。

1.2.2 城区北地下水水位漏斗

城区北地下水水位漏斗是由邯郸市城区地下水水位降落漏斗的北部发展形成，开采深度120 m以上。1995年漏斗面积13.65 km2，中心位于西耒马台，中心水位埋深16.00 m。

由于漏斗所在区域为邯郸市主要发展区域，该漏斗除个别年份由于降雨量大水位出现回升外，其余年份均以下降为主，且随着城市发展的加速，漏斗也加速发展，多年来漏斗面积基本呈波动扩张，漏斗中心水位埋深呈逐步增加的态势，至 2010年，漏斗面积 47.87 km2，中心水位埋深 39.42 m，下降速率1.6 m/a(见表3)。

表2 城区地下水水位漏斗要素表

表3 城区北地下水水位漏斗要素表

2 地下水水位漏斗主要形成因素

邯郸市区地下水水位漏斗的形成主要由于超采地下水的结果，同时受气候、水文地质条件等内因及工农业用水的外部因素的影响。

气候因素:邯郸市属暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候区，降水量呈现年内分布不均，年际差异悬殊的特点，多年平均降水量 548.9 mm(1956-2000年)[8]，根据统计结果，邯郸市年降水量呈下降趋势，其中除1956-1963年为丰水期，1973-1977年为平水期外，1964-1972年、1978-2010年均处于枯水期[9]，1956年至2010年的 55年中，枯水期有42年，占比76%。为克服干旱，必然需要大量开采地下水用以满足工农业生产的需求。

水文地质条件:邯郸市位于冲洪积平原水文地质区，含水层以细砂、砂砾石为主，厚度10～20 m，含水性能好，水量大，但周边补给条件差，体积小，库容有限[10]。上述特点导致市区内地下水大量开采但得不到有效补充，加速了漏斗的发展。

工农业用水量增长迅速:1970年，邯郸市区总人口61万人，工业总产值 14亿[11];2012年，邯郸市区总人口 148万人，生产总值660亿[12]。工农业发展和人口增多都加大了地下水资源负荷程度。

3 产生地质环境问题及应对措施

由于地下水长期超采，水位持续下降，使水动力条件和物理化学环境遭到破坏，进而引起一系列地质环境问题。

地下水水质恶化:城区地下水漏斗内水质均属于地下水Ⅳ或Ⅴ类水，主要影响物质是总硬度和硫酸盐[13]。

含水层疏干:邯郸市区含水层疏干深度16～35 m，疏干厚度 5 ～ 10 m，疏干面积 80 km2[14]。

地面沉降:邯郸市区地面沉降北起北十里铺南至张庄桥，西起京广铁路东到柳林桥，地面沉降中心位于国棉一厂附近。自1963年至2008年，累计沉降0.4 m[13]。同时由于地面沉降市区内曾出现多条地裂缝，其中最大的一条自休干所经电台、东庄至和平路，长 1 850 m，宽 2 ～10 cm[15]，造成严重经济损失。其余地质环境问题还包括机井报废、基础设施破坏等。

因此，采取有效措施遏制地下水超采，合理开发利用地下水资源，减缓地下水漏斗区扩延，已成为邯郸城市发展中的一项紧迫任务。首先应加强水资源管理，合理开发地下水资源，确定地下水允许开采量，控制过量开采，做到采补平衡;其次，调整产业结构，发展节水型工业、农业;再次，有条件的地区加强人工补给地下水的工作，选择适宜的地段、层次，在汛期利用雨水补给地下水，使地下水的采补趋于平衡，以此来控制地下水降落漏斗的进一步发展。

[1]肖国强，吴润革，王建民，等.河北省邯郸市地下水动态观测报告(1981-1985年)[R].河北省环境水文地质总站.1986.

[2]张辉军，孟祥玲，高生平，等.1980-2000年邯郸市区地下水动态研究报告[R].河北省环境地质勘察院等.2003.

[3]张念龙，张希中，焦鹏，等.地下水位降落漏斗的形成及夷平作用[J].地下水.2001，23(2):76-77.

[4]孙超，陈志，张辉军，等.河北省邯郸地市地质环境监测报告(2005-2010年)[R].河北省环境水文地质总站.2011.

[5]卢岩，陆利鹏，韩晓宝，等.邯郸市规划区地质环境调查与承载力评价报告[R].河北省地矿局国土资源勘查中心.2011.

[6]李红，肖国强，靖鸣彦，等.河北省邯郸地区及邯郸市地质环境监测报告(1986-1990年)[R].河北省环境水文地质总站.1991.

[7]王付良，叶庆良，张辉军，等.河北省邯郸市地质环境监测报告(1991-1995年)[R].河北省环境地质勘查院.1996.

[8]杜富慧，郝振纯，陈新美，等.邯郸地区年降水量统计特征[J].水资源保护.2009，25(6):16.

[9]赵国丽，李保敏.邯郸市近55年降水量特征及变化趋势分析[J].南水北调与水利科技.2012，10(2):53-55.

[10]韩慧中，温弘元.邯郸市城区水源保护研究报告[R].邯郸市卫生防疫站.1980.

[11]邯郸市卫生防疫站.邯郸环境水文地质研究基础资料[M].邯郸:邯郸地区印刷厂.1988，469-472.

[12]邯郸市统计局.邯郸统计年鉴2013[M].北京:中国统计出版社.2013.