大同市城区地下水降落漏斗现状分析

2018-10-22王青霞

山西水利科技 2018年2期

王青霞

（山西省大同市水文水资源勘测分局山西大同 037000）

1 大同市城区地下水降落漏斗概况

地下水是大同市重要的供水水源，在支撑大同市经济社会发展和维系生态环境等方面具有十分重要的作用。上世纪80年代以来，由于地下水的大量开采，导致大同市平原区的地下水位持续下降，过量超采地下水，在局部地区形成了地下水位降落漏斗（本文的水位高程皆以相对高程表示）。2015年末形成了以闭合圈水位线相对高程为500 m，面积为107 km2的4个地下水位降落漏斗，分别为城西漏斗、御河铁路桥漏斗、城南漏斗和白马城漏斗。

2 漏斗区发展过程

2.1 漏斗区地下水动态演变

查阅《山西省地下水动态报告》等相关资料及图纸，可知大同市地下水漏斗区逐步形成于上世纪80年代初到90年代初之间。

1）城西漏斗

1982年在城西出现了两个地下水位降落漏斗，分别是面积为3.2 km2的西水磨机车厂地下水位降落漏斗和面积为2.3 km2的柴油机厂地下水位降落漏斗。1990年城西的两个漏斗发展成面积为21.17 km2，中心水位相对高程为524.80 m的一个降落漏斗。2015年漏斗中心水位相对高程为492.88 m，水位年下降速率0.97 m/a，闭合圈水位由1982年的相对高程528 m到2015年的相对高程500 m。

2）御河铁路桥漏斗

1984年在御河铁路桥下形成了一个面积1.4 km2、中心水位为相对高程529.57 m的地下水位降落漏斗，2015年漏斗中心水位相对高程为481.56 m，水位年下降速率1.55 m/a，闭合圈水位相对高程由1984年的532 m到2015年的500 m。

3）白马城漏斗

1988年在城北白马城形成了一个面积1.6 km2、中心水位相对高程为538.16 m的地下水位降落漏斗，2015年漏斗中心水位相对高程484.15 m，水位年下降速率2.00 m/a，该漏斗2015年以500 m等值线相对高程闭合，比1988年降低了44 m，漏斗中心有向南移趋势，2015年漏斗中心由以前的金家湾南移至马家小村。

4）城南漏斗

1991年在城南形成了一个面积9.9 km2、中心水位相对高程为503.90 m的地下水位降落漏斗，漏斗2015年漏斗中心水位相对高程486.91 m，闭合圈水位相对高程500 m，水位年下降速率0.71 m/a。

综上所述，城区四个漏斗中心水位整体呈下降趋势，漏斗闭合圈由1998年的相对高程510 m下降至2015年的500 m，漏斗区总面积107 km2，详细情况见大同市地下水降落漏斗区特征值统计表1。

表1 大同市地下水降落漏斗区特征值统计表单位：m、km2、m/a

2.2 漏斗区发展演变特征

通过分析多年地下水动态监测资料及以上漏斗发展过程分析，大同市超采区漏斗发展演变具有以下主要特征：

1）漏斗区发展具有由点到面的特点

区域性的漏斗一般都是由临近的小漏斗在多年扩展过程中形成。如以前城西邻近的2个小漏斗在地下水逐年集中开采下形成了现在的城西漏斗区。经过多年地下水漏斗的发展演变，目前大同市形成了城西、城南、白马城和御河铁路桥4个区域性漏斗区。

2）漏斗区中心发展具有稳定性

自大同市形成地下水漏斗区以来，漏斗中心的位置略有变动；截止目前，这些漏斗中心仍在时空上的分布与发展基本稳定。如20多年来白马城漏斗区地下水位最低的区域一直是白马城附近山前平原区，而漏斗中心范围一直位于马站、马家小村及金家湾一带。

3）漏斗区区域面积较漏斗中心水位变幅明显

漏斗区在垂直方向上的变化速度要明显小于水平方向上的变化速度。如大同市漏斗区，2015年的漏斗总面积比2005年的漏斗总面积扩大了7.2%，而城西、御河铁路桥、城南、白马城漏斗中心地下水位依次下降了1.2%、2.4%、0.9%、1.0%。

4）漏斗区在空间上的发展趋势不同

白马城、御河铁路桥漏斗区东北边、西边位于山前倾斜平原区边界。主要受水文地质条件、引黄条件影响，漏斗区域面积略有减小，但中心水位有所下降。

城西、城南漏斗区南边界为冲洪积平原区界线，东、西边界为山前倾斜平原区界线，漏斗区已遍及整个大同市黄土台塬区，主要受到开采条件和开采成本的制约，漏斗区域面积略有减小，但中心水位持续下降。

3 漏斗区发展原因

大同市地下水漏斗区的主要特征由于可用地表水大量减少，增加了地下水的开采量，使区域地下水的补给量远远不能满足当年开采，地下水储存量被逐渐消耗，在一定周期内地下水水位无法回升。

目前大同市形成了城南、城西、白马城和御河铁路桥四个地下水漏斗区，其原因主要有以下几点。

3.1 漏斗区发展的主要原因是地下水长期超采

上世纪80年代，社会经济、工农业生产的快速发展，对水资源的需求越来越大，大同市多年来降水偏枯，可用地表水大量减少，开采地下水逐年增加。大同市南郊区（含城区）平原区地下水开采量：2001—2005年平均 15728.9万 m3，2006—2010年平均16454.7 万 m3，2011—2014 年平均 18216.6 万 m3。

大同市平原区经济快速发展导致区域地下水集中开采严重，超采量集中在大同盆地平原区的17.1%的漏斗区面积内。

3.2 漏斗区的形成和发展受降水量影响

平原区地下水的主要补给来源是降水入渗。大同市平原区漏斗的中心水位、区域随降水量的丰枯变化而变化。上世纪80年代大同市降水量多年偏枯，2001—2005年平均降水量 360.1 mm，较长系列（1956—2000）年多年平均降水量 377.8 mm偏少4.7%，这期间漏斗区发展缓慢；2006—2010年降水量更加偏少，平均降水量为337.6 mm，较长系列偏少10.6%，这期间漏斗区发展势头较为迅速；2011—2014年降水偏丰，漏斗区面积有所减少。

3.3 漏斗区发展受下垫面条件变化的影响

漏斗区地下水位埋深较大，一般在20 m以上，漏斗中心埋深最大80 m。上世纪80年代以来河道断流时间不断延长，水利工程的修建，大规模地开发利用地下水，河流对地下水的补给相应减少。加之漏斗区域埋深过大，使降水入渗过多地消耗于包气带，减少了地下水补给量，地下水位埋深越大的漏斗区，对降水的反映越不敏感，漏斗恢复越为缓慢。