论安阳市区地下水位下降漏斗演变与地下水可持续利用规划

1、论安阳市区地下水位下降漏斗演变与地下水可持续利用规划关键词：安阳市区；地下水位下降漏斗；可持续利用；规划1672-1683202206-0021-04EvlutinfDepressinnesandPlanningfSustainableUtilizatinfrGrundaterintheUrbanAreasfAnyangityIAJin-xiang(HenanInstitutefGelgialSurvey,Zhengzhu450001,hina)Abstrat:Thereareanyunertaintyfatrsintersfgrundaterrehargeanddishargenevalua

2、tinggrundaterresure,hihgreatlylersevaluatingpreisinfgrundaterandaffetsaurayfgrundaterplanning.Thever-extratinauntfgrundateruldbealulatedauratelybasedngrundaterleveldataindifferentperids(1965-2022yearr1980-2022year)andparaeterfaquifersbystudyingevlutinfgrundaterdepressinnes.Thereisgreataterntainingsp

3、aeandhavefredstablegrundaterdepressinnesinprluvialfanftheAnyangRiver.Thisprluvialfanisaellsitefrsetting-upundergrundreservir.TheartifiialrehargeinprluvialfanftheAnyangRiverisaradfrgrundatersustainableutilizatinintheAnyangurbanareasKeyrds:urbanareasfAnyangity;grundaterdepressinnes;grundatersustainabl

4、eutilizatin;planning安阳市区工农业及生活用水主要依赖开采地下水，20世纪80年代中期以来，随着经济的开展，地下水开采规模与强度大幅度增加，地下水严重超采，地下水位持续下降，地下水位下降漏斗不断扩大,由此而引发了相关的地质环境问题。在过去，由于人为因素，准确地统计地下水开采量与计算地下水资源量难度很大，造成地下水超采量计算误差较大，地下水规划缺乏较准确的数据支撑。中国地质调查局国土资源大调查华北平原地下水可持续利用调查评价工程搜集了20世纪50至90年代的地下水位资料，完成了2001年至2022年连续5年地下水统一调查及地下水长期观测，通过地下水位下降漏斗演变研究，可以较准确

5、地计算地下水超采量，进展地下水可持续利用规划。1水文地质概况安阳市地处半潮湿温带大陆性季风气候区，年降水量约600700，属海河流域漳卫河水系,主要河流水库有：漳河、洹河(安阳河)、洪水河、岳城水库、小南海水库、彰武水库。大型的供水渠系有跃进渠、万金渠、幸福渠洹南渠等,正在建立中的南水北调中线工程从本区西部经过。安阳市西依太行山,东部为黄淮海平原。地势西高东低，南北高中间低，中部为安阳河冲洪积扇。安阳河冲洪积扇是中、晚更新世及全新世后期复合堆积而成，具有明显的上细下粗的二元构造。上层为全新统(Q.h)、上更新统(Q.3)的黄土状粉土、粉质黏土，厚1020；下层为上更新统(Q.3)和中更新统(Q

6、.2)卵砾石层及砂层，厚度1540，自西向东逐渐增厚，分选性较差，部分钙质胶结成岩(俗称钙板)。京广铁路以西砾石层分布稳定，粒径粗大；以东呈多层状分布，夹黏性土透镜体，颗粒也明显变细。安阳市区独特的地层构造条件使安阳河冲洪积扇在空间上成为一独立封闭的水文地质单元，粗大巨厚的卵砾石层为地下水人工回灌提供了有利的储水介质条件。安阳河冲洪积扇地下水主要为降水入渗、河流与侧向径流补给，总体流向为自西向东，受开采的影响，现由城市郊区四周向市区西部径流。安阳市区地处安阳河冲洪积扇的中上部，工农业及生活用水绝大部分是开采80100以上的安阳河冲洪积扇卵砾石层中的孔隙水；开采方式一是自来水公司、钢厂与电厂的水

7、源井集中开采，二是工矿企业自备井和农用井的分散面状开采；在集中开采区，目前已形成了安钢电厂、豆腐营、四水厂、三水厂等四个相对集中开采中心，中心地带地下水位埋深3040，最大为44.91-2。2地下水位下降漏斗演变2.1区域浅层地下水位下降状况Table1ListfgrundaterdepressinareafAnyangityin1965-2022浅层地下水位不同下降幅度的面积35303525302025152022155105小计每年面积扩展速度非下降区面积面积合计安阳市区0.744.1727.3523.9055.7349.1312.16173.184.33173.18安阳县18.1757.

8、13218.92311.93104.23710.3817.76710.38滑县7.26482.31825.53453.9927.401796.4944.9114.401810.89内黄县67.83406.08650.0226.670.521151.1228.781151.12汤阴县39.61121.8977.83118.30357.638.94208.57566.20合计0.744.1727.35117.161040.861865.49882.58250.454188.80104.72222.974411.772.2安阳市区地下水位下降漏斗演变漏斗演变大致分为三个时期：第一期，20世纪50至6

9、0年代中期，地下水循环系统近于天然状态，为天然状态时期；第二期，60年代中期，开展农田水利根本建立、农业扩大井灌后打破了地下水循环的天然状态，人工干预活动开场，为农灌人工干预期；第三期，进入80年代后，工业和城市的地下水水源地集中开采，从此彻底改变了地下水循环系统，此时期为农灌与集中供水人工干预期(见图1)。图11992年以后安阳市电机修造二厂地下水位动态Fig.1TrendfgrundaterlevelfSendEletrtrakingFatryAnyangityafter1992year第一期,天然状态时期。在1965年以前，自山前冲洪积倾斜平原到黄河冲积平原地下水位埋藏都比拟浅，一般21

10、5之间，山前冲洪积扇地带略深，一般小于15，地下水埋深7的区城仅分布在山前区，且面积较小；在冲积平原区地下水位埋深一般小于5，多数23，部分12。此时期城镇人口少，工矿企业规模小，地下水开采量很小，而地表水相对较充足。山前冲洪积扇前缘多有地下水溢出，排泄地下水。地下水动态主要受降水与河流的控制，故为气象型或水文气象型。水位年变幅12。1965年，安阳市区浅层地下水位埋深一般45，安阳市区秋口浅层地下水位埋深也为45。第二期，农灌人工干预期漏斗形成初期。1965年-1978年期间，农田水利工程到达了高潮，河流上游大量修建水库等水利工程，人工调节作用增强，改变了山区地表径流形式，使下游地表水量骤减

11、，多数水库修建有引水灌溉渠系，改变了自然径流形式，使地下水的补给方式也发生了变化。由于农业的开展和消费技术条件的改善，在平原区掀起了井泉建立高潮，机井数量猛增，农业对地下水的开采量也不断增加，浅层地下水位开场有不同程度下降；一般水位埋深为34，水位下降约12。地下水动态主要受降水和人工开采影响，地下水动态类型为气象开采型。地下水埋深7漏斗区迅速扩展，已根本形成了如今埋深分区的雏形。1973年-1974年，安阳市区县浅层地下水位埋深一般24，安阳市区秋口浅层地下水位埋深为68。第三期，农灌与集中供水人工干预期漏斗逐步扩大期。1978年至今，尤其是20世纪80年代后期以来，随着城市建立快速开展和工

12、矿企业规模的进一步扩大与农业的开展，需水量猛增，同时，由于地表水严重缺乏，大规模集中供水与面状农灌开采地下水，造成地下水的开采加剧，致使地下水位急骤下降，1980年安阳市区秋口浅层地下水位埋深也为68，1992年至1996年安阳市电机修造二厂地下水位下降了10见图1，1996年以后漏斗那么逐步缓慢扩大,大有与整个华北平原区域地下水位下降漏斗连成的趋势。人工开采已成为地下水排泄的主要方式,彻底改变了地下水循环系统,地下水动态表现为径流开采型。根据历年水位长期观测资料,1979年-1985年随着工农业开采量的增加，地下水位逐年下降。1982年7月，地下水位下降到最低值，而后随着降雨的增多和丰水年的

13、到来，又有所提升，根本恢复至原来程度，水位年变幅1.5，地下水位下降速率约0.5a，此时，地下水处于采补根本平衡阶段。从1986年以来，地下水位持续下降，水位变幅2.3a，下降速率约1.0a，水位再也恢复不到原来的程度，尤其在1993年-1995年，地下水位下降速率甚至到达20a，部分地段卵砾石含水层已疏干近23(市区西部大坡一带)，说明地下水处于严重超采阶段。区域降落漏斗的形成和开展演变改变了区内地下水流场特征。首先，激发了一定量的侧向径流补给，从而改变了地下水原来的径流方向，使得周围的地下水向漏斗中心汇流漏斗周围地段的水力坡度由1991年的1.6增至目前的5.3；其次，由于地下水位不断下降

14、，大范围疏干了卵砾石含水层。在市区西部吉党、大坡一带，卵砾石层疏干厚度已大于含水层厚度的60，为地下水的人工回灌腾空了库容；另外，由于市区东部一带地下水位也在不断下降，与市区之间形成了地下分水岭，随市区地下水开采量的增加，分水岭的位置缓慢向东推移，目前已到达西于曹-西辛安-中所屯一线。2001年-2022年，河南省地质调查院每年都对安阳市区县进展了浅层地下水位埋深统一调查，通过调查得出，安阳市区秋口一带浅层地下水位埋深一般都大于30见表2,图2。Table2ListfgrundaterlevelfQiukuAnyangitydntnin2001-2022调查点原编号经度纬度地理位置水位埋深/水

15、位标高/统测日期安251141718.0360829.2安阳市区秋口南河北边30.9451.762022-12-6安251141718.0360829.2安阳市区秋口南河北边30.4652.242022-7-10安261141718.0360829.2安阳市区秋口南河北边30.7851.922022-6-5G21541141630360750安阳市区郭柴库村东44.3140.592002-6-18G21541141630360750安阳市区郭柴库村东46.3138.592001-12-28G21511141946360827安阳市区董王度村西南26.548.92002-6-18G2151114

16、1946360827安阳市区董王度村西南25.8449.562001-12-27图2安阳市区地下水调蓄条件(据2022年6月地下水位埋深资料)Fig.2ThenditinapfundergrundadjustingandstringreservirinAnyangitydntn2.32022年6月漏斗概况2022年6月1日至15日河南省地质调查院对豫北浅层地下水进展了统一调查，其中心水位埋深为43.8；其它部分埋深一般都大于15。漏斗面积统计成果见表3。浅层地下水埋深区间/152022252530303535404045小计15总面积3.1地下水超采量计算时段地下水超采量计算时段选择2022年

17、6月地下水降落漏斗的水位界面为底界面，1980年、1965年的地下水降落漏斗水位分别为顶界面，分别计算1980年-2022年、1965年-2022年地下水超采量。3.2地下水超采量计算公式地下水超采量采用以下公式计算：在河南安阳、禹州、新乡调蓄工程报告的根底上,本论文参数选取成果见表4。Table1Listflithlgyspeifiyieldfgrundaterreservir卵砾石0.29黏性土0.053.4地下水超采量的统计计算结果Table5Listfthesurpass-extratingquantityfrgrundaterleveldepressinaplitudefAnyang

18、itydntn(addingunty)in1965-2022year县市名称不同地下水下降幅度的地下水超采量下降幅度/35303525302025152022155105小计-0.13安阳县-0.144地下水可持续利用规划建议4.1安阳市区地下水库调蓄规划根据已有的地质、地貌、构造以及水文地质条件等资料，安阳河冲洪积扇具有较大的含水空间,周围封闭性较好,安阳市区经过几十年的地下水开采,已形成稳定的地下水位下降漏斗,此漏斗是建立地下水调蓄库良好的场所。回灌工程应建一条引水回灌渠和管道，再增加回灌渗井和渗坑加渗井。回灌取水工程按西补西采，东部适当增加开采的方式进展。4.2南水北调中线运行之前,地下水可持续利用规划利用本地区的工矿弃水、城市集中雨水:大型企业的弃水如安钢和电厂的冷却水，经人工处理后，也可作为回灌水源。工矿弃水将随着工业的开展和科学进步产生一定的变化，但必须明确指出，其水质必须达标前方可作为调蓄水源。4.3南水北调中线运行后,地下水可持续利用规划参考文献:1苗晋祥，吴继臣，于素红，等.华北平原地下水可持续利用调查评价(河南)成果报告R.河南省地质调查院,2022.IAJin-xiang,UJi-hen,YUSu-hng,etal.TheReprtfSurveyingandEva