河北省张家口市蔚县西庄村地下水位上升原因分析

李一彩

(河北省煤田地质局水文地质队，河北邯郸 056200)

0 引言

西庄村位于河北省张家口市蔚县中部的西合营镇，距离蔚县县城19.41km。该村东西长17.51km，南北宽15.50km，面积140.32km2。壶流河位于西庄村村北1.5km处，从西向东径流。

近年来，西庄村由于地下水水位持续上涨，部分地道被淹，居民房屋地基被侵蚀，严重威胁到生活区居民的出行及居住财产安全。河北省煤田地质局水文地质队于2021年3月16日开始至2021年4月2日，在西庄村进行了专项水文地质调查，查清重点区域地下水位上涨的主要原因，并提出初步治理方案。

1 地质及水文地质特征

1.1 地质

研究区处于九宫口第四系冲洪积扇下游的泉水溢出带，全区被第四系覆盖。出露地层由老到新依次为寒武系崮山组，为暗紫色灰岩、暗紫色泥质条带灰岩与钙质粉砂岩互层；侏罗系后城组，为灰绿色、黄色砾岩，绿色粗砂岩，紫红色的凝灰岩等；第四系的黏土、亚砂土及细砂。

本次调查主要对象是区内的潜水水位。通过收集研究区内红旗街村棚户区改造项目岩土工程勘察报告以及西庄村易地扶贫搬迁工程(一期)详勘阶段的岩土工程勘察报告。勘察报告中钻探深度为12～20m，揭露的地层主要为表层的杂填土、粉土及粉质黏土，局部含有粉砂、细砂及圆砾。

1.2 水文地质条件

蔚县盆地为北东向的地堑式盆地，其周围山体最高峰构成了盆地的地表分水岭边界，其外围古老不透水的太古界花岗岩、花岗片麻岩、变质岩系及燕山期岩浆岩构成了盆地地下水边界，从而构成了大型而较完整的水文地质单元。

蔚县盆地从地貌上构成一个完整的水文地质单元即壶流河单元(图1)。

蔚县盆地内地下水的赋存与运动受控水构造的影响和制约，水文地质条件有所差异，根据其差异可将该单元分为水文地质条件不同的块段。本次调查区位于蔚县南山断裂以北、壶流河断层以南块段。

图1 区域水文地质

1.2.1 含(隔)水层

依据含水层的赋存环境、水文地质条件和富水程度，将蔚县盆地划分为四个水文地质区：即南山山前冲洪积扇群、壶流河带状冲积漫滩、北山山前坡洪积湖积高阶地、盆地周围山地。

本调查区处于南山山前冲洪积扇群水文地质区，该块段的含水层类型主要为松散岩类孔隙水，主要含水层为新生界第四系上更新统马兰期砂砾石孔隙含水层和全新统砂砾石孔隙含水层。含水层多沿壶流河呈带状分布，含水层岩性为粉细砂、细砂夹砾卵石透镜体。马兰期砂砾石孔隙含水层为砂砾卵石，砾石成份较复杂，分选性、磨圆度中等─差，地表沟谷中有泉水出露，壶流河南含水丰富，较北部强，水力性质为潜水，局部为承压，水位标高+960～+1 130m，为强─中等含水层；水质类型主要为HCO3─Ca-Mg、HCO3─Na-Ca，矿化度<0.5g/L。全新统砂砾石孔隙含水层为近代河床沉积，由砂砾卵石组成，砾石分选差，磨圆度较好，水位埋深浅，季节性变化明显，大气降水补给，水量丰富；水质类型主要为HCO3─Ca·Mg、HCO3─Na·Ca，矿化度<1.0g/L。

1.2.2 地下水补给、径流、排泄条件

盆地周围的广阔山区基岩裸露，风化强烈，沟谷纵横，有利于接受大气降雨的入渗补给，为盆地的补给区。在山区接受补给的地下水，沿裂隙或溶隙缓慢向山前运移，并侧向补给山前各含水层。山前各含水层地下水在接受山区侧向补给后，沿山前缓倾斜平原的含水层中的孔隙及裂隙通道径流。

本次研究的目的含水层为第四系全新统冲洪积粉细砂、细砂含水层，富水性受构造、地貌和岩性的控制，富水带沿东西向南山前凹陷和各冲洪积扇轴部自西向东有规律的排列，在壶流河南冲洪积扇的轴部一般为地下水的强径流带，两侧次之。最终地下水以泉和潜流的形式排泄于壶流河中，继而沿河床排出区外(图2)。

图2 蔚县盆地地下水补给关系示意

本次调查范围西庄村位于蔚县盆地中心区域，属九宫口第四系冲洪扇下游的泉水溢出带。本次研究的主要含水层为第四系上更新统—全新统冲洪积砂砾石层，岩性为砂卵砾石，含水层厚度10～40m，水位埋深0～60m。自然条件下地下水自南向北顺层径流排泄于壶流河，沟谷及低洼带有泉水溢出，以明流方式排泄于壶流河。

2 地下水位变化情况

2.1 1988年的水文地质调查水位情况

据图3可知，1988年，调查区大部分区域水位标高在+880～+920m。本次重点村庄西庄村靠近壶流河，潜水位标高为+875～+880m，水力坡度相对较大。当时已开始陆续安装自来水，但由于近年来的地下水位上升，造成部分民井坍塌沉陷；因此，为了安全，部分居民将民井填埋，部分民井则当作污水井来使用，生活污水直接排至井中。

2.2 2020年水文地质调查水位情况

通过水文地质调查，绘制潜水等水位线图(2020年11月)，见图4。在地下水径流方向上，水位线的水力坡度呈现出由低到高的趋势，在西合村水力坡度呈现出陡然升高，由8.5‰变为28‰，水位标高在+875～+895m。而三关村附近(西庄村西南)等水位线明显向西南方向发生偏移，表现出水位下降的趋势，分析是由于地下水开采量过大的缘故。

2.3 分析对比

2020年的等水位线比1988年等水位线明显发生了变化，水位整体上涨0～10m。本次重点村西庄村涨幅在5～10m，涨幅等值线如图5所示。调查区内地下水位较1988年自然状态涨幅明显，地下水位涨幅呈鞍形结构，最高点位于东辛庄—西合村一带，以外两侧涨幅依次下降趋势。

总的来说，调查区内地下水位整体呈现局部及季节性特点，上涨较高的地区均出现在沿壶流河沿岸南侧，以西庄村、西合村一带为中心，向东西两翼及南侧蔓延，水位上涨幅度有逐渐减小的趋势。此外，根据调查情况从季节上来看，西庄村水位上涨在每年深秋、冬季上涨明显，次年春季以后地下水位又逐渐回落的现象，与大气降雨有一定的滞后性。

3 水位上升原因分析

由于地下水的补给、径流、排泄是影响地下水水位的重要因素，因此从以上三方面进行分析。对一个盆地水文地质单元而言，当地下水补给量大于排泄量时，地下水位表现为上升，反之，则地下水位表现为下降。此外，地下水位动态变化反映了气候、人为灌排活动及水文地质等因素综合作用，自然因素影响地下水资源的空间分布，人为因素则加快了地下水环境演化的进程。其变化也是区域地下水资源丰欠的直观反映。

3.1 地下水开采量减小

从地下水排泄分析，区内主要排泄除自然排泄外还有人工开采。除自然排泄(泉眼)因素外， 主要因素为人工开采，在调查区范围内三关村由于未接通自来水，村民一直使用机民井取水，造成该村地下水潜水水位较低，使等水位线发生南移现象。而早早使用上自来水的村庄地下潜水水位则表现出上涨的趋势，也从侧面证明了地下水开采减少，居民生活污水就地回灌是造成地下水水位上涨的主要因素。

图3 第四系潜水等水位线(1988年11月)

图4 潜水等水位线

图5 水位涨幅等值线

自来水的使用让调查区内就地取用地下水的开采方式改为异地取用，并且取水层位为微承压的含水层，导致浅层地下水开采量减少，进而使得浅层地下水水位上升，其中西合村水位上涨显著地区也都是在2010年以后使用自来水，这与水位上涨时期相吻合。因此，推断区内地下水总体上涨与地下水的开采量减少和泉眼的填埋有明显时间对应关系。

3.2 地面建筑物对径流的影响

由径流条件分析，地下水的径流由于受到地基等建筑物的阻止，改变了径流条件，形成了明显的地下水的壅高。地下水在东辛庄—西合营一带壅起，后由地形条件排泄于壶流河。随着经济社会的发展，西合营镇在21世纪初，先后新建小区10处，高层小区的建设地下基础建设从5～10m，东西展布的小区走向与地下水径流方向基本正交，由此形成阻水的“地下帷幕”，破坏了原始浅层地下水含水层结构的连续性和完整性。在开挖回填夯实地基时破坏了原有的地表排水沟和浅层地下水径流排泄途径，造成地表水沟排水和浅层地下水径流场排泄不畅，抬升了地下水位。

3.3 补给相关因素

3.3.1 降雨量

据蔚县气象局收集的资料，蔚县1990─1999年平均降雨量403.2mm，2000─2010年为377.2mm，2010─2020年为431.4mm。可以看出2010—2020年降雨量均值明显高于1990─1999年和2000─2010年平均值。2010—2020年近十年呈明显的上升趋势，致使地下水补给量相应增大。

3.3.2 水库蓄水

夏源水库和横涧水库对本区地下水流场有明显的影响，造成地下水流场整体上呈“M”形分布，因此，分析认为水库对地下水的渗漏补给也是影响地下水的主要因素。

4 建议

研究区地下水位上涨已造成部分房屋倒塌、地道被淹、部分区域因地基承载力降低造成地面塌陷，建议应采取相关治理措施。根据治理分区水位上涨因素不同，结合当地实际情况，目前降水治理措施主要有两种方法：

1)异地搬迁法。该方法直接将水位上涨范围内的居民搬迁至水位正常区域，效果最直接，但搬迁费用较高、工期长，同时面临危房处置和后期土地改造利用的问题。

2)面状疏降法。该方法是利用现有机民井或者施工钻孔长期抽水达到降低地下水位的目的。在治理区范围内设置多个抽水井呈面状控制地下水水位，治理费用主要为电费、设备维修费及排水渠道的维护费用，工期长、效果明显， 但成本较高。治理区周边不方便挖渠可采用该方法。同时注重完善污水排水系统，改变村民不良的生活陋习，停止生活污水就地回灌至地下水。