影響地下水位的因素分為自然因素和人為因素。在自然條件下, 由于氣候因素在多年中趨于某個平均狀態,因此地下水的補給量與排泄量在多年中保持平衡。本文通過數據研究泰州市城區河道封閉工程(即人為因素)影響地表水從而間接影響地下水位變化,分析地下水監測井代表性發生改變,對保證地下水資料延續性提出相關建議。
泰州市城市經濟發展,城區水生態環境改善很多,但城區河道“水淺”“水死”“水臟”現象仍然存在。在非汛期,城區水位僅為1.8~2.2m。冬春季節枯水期,城區河道河岸裸露,不少小型河道幾乎干涸見底。城區東西向河道老通揚運河,被泰州引江河“攔腰截斷”,城北328國道流域控制線上的水利工程長期封閉,在冬春季節,城區水體普遍處于滯流狀態,無法得到交換,造成了“水死”。城區部分河道污染嚴重,水質劣于五類的河道已占52%;有些河道水體生態嚴重退化,個別河道甚至變成臭水溝,幾乎不見水生植物。為改變上述情況,泰州市主城區實施河道封閉工程。
目前泰州市城區河道封閉工程完工,該工程由三個工程組成,即增加城區調水能力的閘泵站工程,提高城區通南片蓄水和防洪能力的控制工程,改善河道水質、提高河道水環境容量的河道綜合整治工程。城區一天增加長江水源200萬m3,形成城區通南片相對獨立的水系,蓄住城區水源,使城區河道水位常年保持在2.6m左右的景觀水位。

圖1 靈敏度實驗圖表

圖2 地下水監測井地層柱狀圖

圖3 2010年泰州市海陵區泰州站工程完工前地下水位、河道水位、降水量過程圖

圖4 2017年泰州市海陵區泰州站工程完工后地下水位、河道水位、降水量過程圖
為了對分析區域的地下水變化進一步說明,選擇泰州地下水位監測站的觀測資料。泰州地下水位監測井位于泰州市主城區,與河道水位、降水量站點相距100m,建立于 1961年2月,從有觀測資料至今,沒有出現觀測資料缺失和井干的情況,資料系列的一致性較好,且透水靈敏度試驗證明該井的監測條件良好。因此對泰州地下水監測站的資料進行系統分析。靈敏度試驗圖表與地下水監測井地層柱狀圖見圖1、圖2。
為更好地分析泰州市城區河道封閉工程(即人為因素)影響地表水從而間接影響地下水位變化,選取工程完工前、后各一年的水文數據(主要是降水量相近年份)進行比較分析。
工程完工前(2010年)河道的年平均水位2.38m,年最高3.81m(7月14日),年最低1.81m(1月25日);地下水年平均水位3.36m,年最高4.30m(7月13日),年最低2.99m(12月3日),年變幅1.31m;年降水量1102.1mm,最大連續不降水日達27d(11月15日至12月11日),年蒸發量827.3mm,見圖3。
工程完工后(2017年)河道的年平均水位2.55m,年最高2.97m(9月25日),年最低2.09m(8月13日);地下水年平均水位3.95m,年最高4.45m(9月25日),年最低3.63m(8月5日),年變幅0.82m;年降水量1113.1mm,最大連續不降水日達26d(11月20日~12月15日),年蒸發量918.6mm,見圖4。
泰州市城區河道在自然條件下以及河道封閉工程完工狀態下,在豐水年、平水年河道水位全年低于地下水位,即地表水常年接受地下水補給,并未因河道封閉工程完工改變河道成為地下水的排泄出路。本文采用專業淺層地下水監測井數據、河道水位數據、雨量站數據,排除其他因素的較小影響。著重通過降水入滲、淺層地下水與地表水相互作用兩個因素對淺層地下水位的影響,分析得出以下結論:因為水利工程在枯水期抽引客水抬高河道水位,豐水期及時排出澇水,強降水的到來提前預降河道水位,河道水位常年穩定2.6m左右,間接使得淺層地下水位穩定,造成淺層地下水的年變幅變小、最低水位極值出現的時間發生改變,封閉工程實施前地下水年最低水位出現在枯水期,封閉工程實施后地下水年最低水位出現在主汛期。
(1)應尋找同一類型的淺層地下水,打專用井進行觀測,使資料的連續性和代表性得以延續。
(2)相對獨立的小水系,經過一定時間的資料累積,便于研究水利工程影響地表水量,進而分析淺層地下水與地表水的相互作用關系