遼河流域柳河平原地下水位動態特征及成因類型

楊國民

(遼寧省地勘局第四地質大隊地質環境監測站,遼寧 阜新 123000)

1 研究區概況

研究區位于下遼河流域柳河平原,行政區劃隸屬于遼寧省阜新市彰武縣 ,地理坐標界于東經 122°53′～ 122°55′,北緯 42°07′～ 42°53′,地勢北高 南低,呈北 西—南 東向 展布。東與鐵法丘陵相接,西接遼西丘陵山地,北接科爾沁沙地南緣,南接下遼河平原,面積為 1 492 km2,見圖 1。

圖1 研究區區位置

1.1 氣象

該區氣候類型屬于溫和半濕潤季風大陸性氣候,年平均氣溫 7.2℃,最高氣溫 37.4℃,最低氣溫 -30.4℃,年內氣溫變化較大;多年平均降水量 510 mm,降水多集中 7～9月份,占全年降水的 66%,降水分布不均,時空變化明顯;多年平均蒸發量 1 500mm,春季 4～6月份蒸發最為強烈,占全年蒸發量的 78%以上。

1.2 河流水文特征

柳河屬于下遼河支流,發源于內蒙,于新民市南流入遼河,年平均地表逕流量為 3.28億 m3/年。

1.3 地下水形成條件

大氣降水是本區地下水主要的補給來源,降水直接控制著地下水位動態。柳河對地下水位具有一定的補排調節作用;地下水逕流在彰武以北平原,由于地形坡度大,主要表現為水平逕流;彰武以南平原由于地形坡度變小,地下水逕流滯緩,以垂直上升為主,兼有水平逕流;地下水排泄除以蒸發排泄為主外,還表現為水平逕流排泄,局部地段排泄較強,形成潛水溢出帶,匯集成季節性小河流;該區含水層巖性為細砂、粉細砂、中粗砂、砂礫石,含水層厚 5～30m,單井出水量為 500～1 000 m3/d,水位埋深 2.0～7.0 m,表層為亞砂土。

2 地下水位動態

2.1 地下水位動態及其影響因素

本區影響地下水位動態因素中,以氣候為主導因素,大氣降水直接控制地下水位的動態,而地質、水文地質則是其區域性控制因素,水文及人為因素是地段性主要影響因素。

2.1.1 地下水位動態與氣候因素：

研究區第四系孔隙水類型單一,表層覆蓋亞砂土、粉細砂,只有局部有亞粘土,均屬于薄層,地下水埋深較淺,水位動態受氣候影響最為明顯,降水直接控制地下水位動態(見圖2)。

圖2 ××號點 2003～2006年實測地下水過程線

從圖 2可見,年內及年際 1～4月份降水量小,地下水緩慢降低,5～6月份降水量增加,地下水逐漸上升,7～8份降水量劇增,水位迅速上升,出現峰值;9月份以后降水量逐漸減少,水位逐漸下降。表現為地下水與降水量的相關性。

地下水位動態多年變化規律是：低水位期在 2～4月份,高水位期出現在 7～8月份,在地下水動力過程線上此時出現明顯的高峰值,高峰水位期一般延續 10月份,有的延續時間較長,可延至 11月份(見圖 3)。

圖3 地下水動態多年變化規律

從圖 2、圖 3可見,地下水在年內和多年的變化規律與降水的周期性變化最為密切。

此外,蒸發對本區地下水位動態也有一定影響,據本區多年氣象統計,4～6月份蒸發作用強烈,占全年蒸發量78%,而降水量僅為 39.6～80.67mm,蒸發是降水量 5～30倍,地下水位明顯下降。

2.1.2 地下水位動態與水文因素

柳河為區內主要的河流,其水力聯系根據以往的測流資料表明：柳河右岸中、上游地帶地下水補給河水,下游河水補給地下水,左岸以河水補給地下水為主。因此,近河地帶地下水位動態表現出兩次水位高峰值,第一次高峰值在 4～5月份出現,峰值不大,由于冰河溶解所致。第二次高峰值在 7～8月份,由降水引起河水位上漲,地下水得到河水的補給,水位相應升高。(圖 4、圖 5)。

圖4 ××號點地下水位實測過程線

圖 5 ××號點地下水位實測過程線

2.1.3 人為因素

本區人工開采地下水主要是彰武縣城鎮供水連續開采區及中南部農灌季節性開采,因開采方式及開采強度不同,對地下水動態影響程度也不一樣。

2.2 地下水位動態變化規律

地下水位埋深變化較大,根據多年觀測資料統計,地下水埋深年際間變化更為明顯。在中上游平原地下水埋深最高為 0.80～5.00 m,出現在 8～10月份,最低 2.79～6.38 m,出現在 2～4月份,水位變幅為 0.87～2.69 m;在下游平原,其最高為 0.84～4.30 m,出現在 7～8月份,最低 2.21～4.90m,出現在 2～3月份,水位變幅 0.6～2.21m。

2.3 地下水動態成因類型

研究區尚未開展地下水均衡試驗研究,因此成因類型劃分只依據主要影響因素,并結合水文地質條件及地下水動力過程線的初步特征等可劃分為氣候性、水文—氣候性、氣候開采型三種成因類型,其中以氣候性為主。

2.3.1 氣候型

其動態主要受氣候影響,水位變化與氣候要素(降水)有明顯的相關性。表現在春季少雨,地下水緩慢下降,最低水位在 3～4月份,7～8月份降水集中,降水量增大,水位明顯上升,達到年內最高值。年水位變幅較大,一般為 1.00～2.60m。

圖 2所示為典型的氣候型地下水位動力變化線。從圖 2可以看出 1～4月份降水總量為 32.8 mm,占全年總降水量8.85%,其水位埋深 3.07～3.26 m;5～6月份總降水量為132.2mm,占全年降水量 35.65%,地下水位隨之上升,水位埋深為 1.89～2.49 m;7～8月份降水總量為 184.6 mm,占全年總量 49.78%,地下水上升較快,水位埋深可達 0.70～0.73 m;9～12月份降水量為 55.9 mm,占全年降水量15.08%,水位呈波動狀逐漸下降。地下水位過程線呈單峰型。

2.3.2 水文—氣候型

主要分布柳河近河平原地帶,河水與地下水有密切的水力聯系,有一定的補排轉化關系。影響地下水動態因素除以降水為主導因素外,柳河對其動態起重要作用。在近河地帶地下水位與河水水位有一定的相關變化,其特征是 1～4月份冰雪融化,河水水位略有升高,地下水位相應抬高,4～5月份地下水出現年內第一次小峰值;7～8月份降水集中,河流正值洪峰期,河水位迅速上升,地下水位相應明顯升高,在 8～9月份達到年內最高值;9～12月份隨著降水減少,河水位下降,地下水位平緩下降。(圖 4、圖 5)。其動態特征是：因不同地段河流作用強度不同,地下水位動態特征變化較大。多年觀測資料統計表明,柳河近岸地下水位埋深為 1.50～2.80m,最高 0.80～0.98m,局部更高些,最低 3.25～3.69 m,年水位變幅 0.60～1.50。地下水位過程線呈雙峰型。

2.3.3 氣候—開采型

主要出現于城鎮市政供水和農灌季節性開采集中開采區,因強度開采而破壞了天然地下水動態的規律性,使其發生了顯著變化。以彰武鎮 ×××號井為例,2003～2006年地下水最高水位與最低水位特征值統計表可知,最高水位為82.41～79.20 m,最低水位為 81.03～79.56 m,水位變幅為3.21～1.47m,水位呈逐年下降趨勢。(見表3 ,圖 6)

表3 ×××井 2003～2006年最高水位與最低水位特征值統計表

圖 6 ××號實測地下水位過程線

3 結語

綜上所述,該區地下水動態成因以氣候型為主,地下水位埋深較淺,水位變化明顯受大氣降水控制,地下水動態與降水明顯相關;柳河對平原近河地帶地下水資源起著一定的補排調節作用;由于近幾年持續干旱,降水減少,使該區地下水位呈下降趨勢,尤其是城鎮用水及農業灌溉集中開采區,水位下降更為明顯。

[1]許國柱,王文昭.專門水文地質學.地質出版社,1987.

[2]阜新市地下水監測年度報告.2003—2006.