潍坊市潍北区地下水降落漏斗成因分析

2018-07-11徐月琴孙景林王沁宇

山东水利 2018年6期

关键词：北区咸水开采量

徐月琴，孙景林，王沁宇

（1.潍坊市水文局，山东潍坊 261061；2.山东正大地理信息工程有限公司，山东潍坊 261000）

为综合分析潍坊市潍北区（含昌邑市、寿光市、寒亭区）地下水位降落漏斗的变化趋势，采用2001—2012年地下水漏斗中心点监测资料。经对地下水位资料进行整理、比较，最终采用18眼水位监测井的实测资料进行分析计算。

1　漏斗区地下水位的影响因素

根据2001—2012年《潍坊市水资源公报》资料，对潍北区有关数据进行统计分析计算。

1.1　漏斗区地下水位与开采量的关系

以2012年勘查发现的寿西水源地抽水时对地下水位的影响为例，研究地下水开采量与地下水位的关系。通过绘制寿西水源地开采量—水位—降水量综合过程线分析看出，寿西水源地抽水时，7口井的水位都有不同程度的下降。从整体上看，地下水位的波动与地下水开采量基本一致，地下水开采量是地下水漏斗形成的主要因素。同时，运用SPSS软件，分析地下水位与开采量的关系，以验证这一结论。选用研究区18眼监测井地下水位平均值进行计算，运行结果为显著性0.002，相关系数为-0.773。表明潍北区的平均地下水位与地下水开采量均存在负相关，即随着开采量的增加，地下水位持续下降，地下水位的值越小。

由相关分析可知，皮尔逊相关系数γ=-0.773，零假设成立概率P=0.002，具有统计学意义。其中，0.5＜ γ =0.773＜0.8，显著相关，且为负相关。因此，漏斗中心水位和地下水开采量存在负相关，即地下水开采量越大，地下水位的值越小。确定二者相关后，进行线性回归分析和曲线拟合，确定潍北区漏斗水位与地下水开采量的函数关系。

由图1知，线性、对数和二次曲线对应显著水平均小于0.05，可以认为方程显著；R2值越大反映的两变量的共变量比率越高，模型与数据的拟合程度越好。二次曲线函数R2最大，优于其他函数，因此认为潍北区漏斗水位与地下水开采量符合二次曲线函数关系（见图1）。

图1　潍北区拟合曲线

1.2　漏斗区地下水位与社会经济发展的关系

根据资料统计，潍北区10余年来，GDP由268.24亿元涨至1 287.53亿元，增长了4.8倍。选取潍北区漏斗中心的多个监测井取平均值，进行相关分析。经分析得知，漏斗中心水位资料和GDP存在负相关，并随着区域经济社会迅速发展，水资源的需求量不断增大，导致地下水开采量增加，漏斗区地下水位下降。因此，社会经济的发展作为间接因素影响着地下水位的变化。

1.3　漏斗区地下水位与降水的关系

地下水位的波动主要受地下水开采量的影响，年际变化与降水量的波动不一致。在考虑降水量的影响时，采用2001—2006年的数据进行分析，便于较好地反映降水对地下水位的影响。计算漏斗中心平均地下水位与年降水量、丰枯情况见表1。

表1　降水与地下水位分析表

由表1可以看出，2002年、2006年为枯水年，地下水位明显下降，偏丰水年地下水位小幅上升。因此，可认为降水的多寡对地下水位有影响，降水是影响漏斗演变的因素之一。

1.4　漏斗区地下水位与蒸发的关系

资料采用2001—2006年区域内实测的数据进行分析，计算其干旱指数如表2。

表2　干旱指数与地下水位分析表

从表2看出，受降水、蒸发的影响，2002年、2006年r≥3，属于半干旱，地下水位明显下降；其余年r＜2，属于半湿润，地下水位有所上升。因此，蒸发对地下水位也有影响，在降水和蒸发的作用下漏斗区地下水位有小幅波动。

2　地下水位下降对生态环境的影响

2.1　地下水漏斗区水位不断下降

根据地下水监测资料，潍北区地下水大幅下降始于1983年，最大点发生在寿光留吕一带，最大水位埋深由10.68 m下降到1999年的35.0 m，共下降24.32 m，年平均下降1.52 m，面积110 km2。该漏斗自1995年至2000年，最大水位埋深面积261 km2。因此，过度开采地下水，导致地下水位持续下降，造成海水入侵、地下水污染等一系列的生态问题，使得本来就很脆弱的生态环境进一步恶化。

2.2　地下水漏斗区形成并不断扩大

由于地下水长期开采量的不断增加，咸水入侵速度明显加快，入侵面积不断扩大，据统计：1980年潍北区漏斗面积265 km2，到1985年漏斗面积扩大到885 km2。随着地下水位不断下降，南侧的寿光、五台、昌邑城区漏斗区不断扩展连片，1988年已扩展成为寿光、昌邑大漏斗，漏斗区面积扩大为1 675 km2，1995年漏斗区面积达1 833 km2。由于采取了地下水开采控制措施，漏斗区面积逐渐缩小，到2013年漏斗区面积为1 605 km2。

2.3　咸水入侵加剧

由于咸水分界线近淡水侧地下水位不断下降，破坏了咸淡水原有的平衡，导致研究区海咸水入侵呈加重趋势。自1983年形成咸水入侵，到1990年咸水入侵面积272 km2；2002年咸水入侵面积401 km2，到2011年咸水入侵面积752 km2，2011年与2002年相比增长了351 km2，年入侵速率为35.1 km2/a。近年来，随着地下水开采量的逐年减少，年咸水入侵速率有所缓慢减少。

2.4　地下水污染

由于地下水位持续下降，特别是地下水漏斗区的形成和不断扩展，很容易加速地表污水的下渗速度，加剧地下水的污染程度，给当地水生态环境、人们生产生活带来极大的危害。根据2012年潍坊市地下水质监测资料结果，寿光达到Ⅲ类水标准，有害成分均未超标，水质较好。寒亭和昌邑为Ⅳ类水，主要化学组成分多数有不同程度的增加，水质变差。