陕西省近15年地下水资源动态变化与影响因素分析

(陕西省环境科学研究院，陕西 西安 710061)

近些年，随着陕西省经济社会的不断发展，对水资源的需求越来越大，地下水作为一种战略资源，在经济生产和群众生活中发挥着重要作用。随着地下水连年被过度开发以及污染事件的影响，严重威胁到了地下水的可持续利用。因此，及时了解地下水的动态变化规律，坚持地下水资源的合理开发利用是当前水资源保护的重要工作之一。本文以2004—2018年陕西省水资源公报数据为基础，对陕西省近15年地下水资源变化规律和影响因素进行分析。

1 陕西省水文地质概况

地下水资源的分布受气候、地形地貌、地质构造、岩性等因素影响。根据陕西省地下水资源分布特征，陕西省地下水主要分布于陕北、关中、陕南3个独立的水文地质单元，各水文地质单元含水系及其富水性各具特点。

1.1 陕北潜水区

陕北潜水区的地下水与地貌关系极为密切，直接控制着地下水的埋藏、补给、径流与排泄。在沟谷多、下切深的地方，地下水埋藏深，反之则浅。地下水主要靠大气降水补给，水量贫乏，基岩裂隙水分布极不均匀。

1.2 关中潜水区

关中在渭河地堑基础上堆积了厚层松散层状岩系，构成了地下水蓄存的良好场所，因而区内地下水的储藏量丰富。关中的地下水包括第四系冲积平原砂砾层中潜水、洪积扇砂卵石层中潜水、黄土台塬黄土中潜水、黄土台塬下部砂砾层中潜水等。

1.3 陕南潜水区

陕南潜水区断裂发育，岩浆岩及变质岩形成的断块山地向汉江谷地倾斜，这样的地质构造控制着地下水的蓄存和运动条件，使该区的地下水属于激烈循环的裂隙潜水及岩溶水类型，它直接承受降水和融水补给。按其成因类型，该区地下水为山间盆地冲积、洪积，第四系砂、砂砾石层中潜水和承压水。

2 地下水资源的动态变化

2.1 水资源总量与地下水资源量变化

陕西省地跨黄河、长江两大流域，总面积20.56万km2，省内水资源分布不均匀，水资源总量受到多种因素的影响，2004—2018年省内的水资源总量有较大变化，见图1。年水资源总量最高为2011年的604.43亿m3，最低为2006年的267.08亿m3，平均为386.38亿m3。总体来看，15年来陕西省地表水资源总量变化与水资源总量变化规律一致，且地表水占水资源总量的比例极高。由图1可以看出，陕西省地下水资源量年际变化与地表水资源量变化呈现一定规律，但是地下水资源量总体处于稳定状态，增减并不明显。

图1 陕西省地下水资源量年际变化

2.2 浅层地下水位变化特征

陕西省内陕北、关中及陕南浅层地下水分处相对独立的水文地质单元，水资源利用方式各具特点，各地区的浅层地下水位变化见图2。以2004年地下水位为基准，汉中盆地浅层地下水除2012年有明显的下降外，整体有升高趋势，至2018年累计上升已超过1m。关中盆地2004—2008年，浅层地下水位总体处于下降状态，2008—2018年浅层地下水位逐年升高。陕北风沙滩区自2004年开始，浅层地下水位呈逐年下降趋势，至2018年其地下水位下降已超过0.5m。

图2 陕西省地下水位年际变化

2.3 地下水开采供水量变化

从水资源利用特点来看，地下水仍是陕西省工农业、居民生活用水中重要的组成部分。随着社会经济的发展，陕西省总供水量逐年升高，2004年为75.53亿m3，2018年为93.72亿m3，总供水量增加了24.08%。总供水量中，地表水占比超过五成，且呈现出逐年增长的特点，见图3。相反，地下水供水量略有下降但总体稳定，在陕西省总供水结构中的比例逐年降低，这与陕西省施行的地下水开发利用保护政策有关，更多地利用地表水作为供水水源在一定程度上减缓了对地下水的过度开发。

图3 陕西省水资源供给开采年际变化

2.4 地下水超采区水位变化

地下水资源的更新速度较慢，如果地下水开采量相当于当年或者一定周期内地下水的补给量，那么地下水位基本保持稳定状态。如果开采量远超过地下水的补给量，造成地下水的收支失衡，地下水位持续下降，将形成地下水降落漏斗。陕西省关中盆地人口密集，聚集着大小6座城市，地下水的开发利用一直处于超采状态。本文根据收集的陕西省6处主要地下水超采区近些年地下水位埋深数据绘制了年际变化图，见图4。

由图4可以看出，2004—2009年，沣东、咸阳鲁桥两个漏斗区地下水位不断下降，之后逐年上升。兴化、咸阳城区、渭南杜桥以及西安城区漏斗区地下水位自2006年逐年上升，地下水漏斗区水位得到一定恢复。以西安市为例，常年的严重超采地下水使得西安城区形成了面积超过200km2的地下水降落漏斗区，几乎覆盖了主城区的一半。2007年至今，西安市区内已累计封停、填埋各类自备井数千眼。西安已建成6处回灌点，近70万m3的自来水灌进了距地下200～300m处，极大地缓解了西安市城区地下水漏斗区的恶化趋势，漏斗区地下水位逐年上升。

图4 地下水超采区水位年际变化

3 地下水资源量影响因素

3.1 地下水资源量影响因素分析

地下水资源量受“收” “支”两方面因素影响，“收”即地下水的补给，主要由大气降水、灌溉、河流侧向补给要素等控制，其中大气降水是最为重要的影响要素。“支”则主要是地下水开采供给利用。

由图5可以看出，2005年、2007年、2011年和2017年是全省降水量较高的年份，地下水资源量均呈现明显峰值。而2006年、2008年和2016年则是全省降水量较低的年份，地下水资源量也呈现明显的低值。因此，大气降水对地下水资源量的影响明显。由图6可以看出，2006年、2008年和2016年是全省地下水开采供给量相对较高的年份，同年地下水资源量呈现低值。而在地下水开采供给量不大的年份，地下水资源量相对较高。但是地下水开采供给量对地下水资源量的影响不像大气降水那么明显。

图5 2004—2018年陕西省降水量与地下水资源量关系

图6 2004—2018年陕西省地下水开采供给量与地下水资源量关系

3.2 地下水资源量影响因素模型

为研究降水量、地下水开采供给量对地下水资源量的影响程度，本文采用SPSS软件对陕西省2004—2018年地下水资源量与对应年份的降水量、地下水开采供给量进行相关性分析，见表1，并在此基础上建立二元线性回归模型。

降水量与地下水资源量的相关性R为0.874，二者具有正相关关系，显著性极强。地下水开采供给量与地下水资源量的相关性R为-0.464，二者具有负相关关系，显著性较强。基于相关性分析结果，建立二元线性回归模型为

Q=-33.963+0.196P+0.810W

式中：Q为地下水资源量,亿m3；P为降水量,mm；W为地下水开采供给量，亿m3。

采用此模型计算的年际地下水资源量结果见表1，模型适用性的相关参数表明，应用此模型与实际值拟合度较高，能较为准确地估算地下水资源量，相关参数见表2。

表1 地下水资源量二元线性回归模型计算

表2 二元线性回归模型参数

4 结 论

a.近15年来，陕西省地下水资源量年际变化幅度较小，汉中盆地和关中盆地地下水位呈现上升态势，陕北风沙滩区地下水位下降趋势明显。由于近些年地下水开采供水量占总供水量的比例不断下降，省内一些超采区地下水漏斗情况有所缓解。

b.降水量和地下水开采供水量是影响地下水资源量的两大重要因素，基于两者构建的地下水资源量估算模型，估算值与实际值拟合程度较高，具有较高的应用价值。