富平縣地下水位動態(tài)變化分析

柴 娟，曹苗苗，劉 莎

(1.陜西省地下水保護與監(jiān)測中心，陜西 西安 710003；2.漢中水文水資源勘測中心，陜西 漢中 723000)

地下水是水資源的重要組成部分，是居民生活、城鎮(zhèn)公共、工業(yè)建設(shè)及農(nóng)田灌溉的重要水源，尤其在地表水匱乏的地區(qū)，地下水作為當(dāng)?shù)刂饕┧矗侨藗冑囈陨娴膶氋F資源[1]。富平縣屬于資源型缺水地區(qū)，地表水資源相當(dāng)匱乏，長久以來過度依賴地下水，地下水的開發(fā)利用保證了各部門行業(yè)的供水保證率，為社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件。然而，隨著地下水的過量開采，負(fù)均衡狀態(tài)長期存在，尤其在石川河階地區(qū)已經(jīng)形成了區(qū)域性地下水超采區(qū)。本文對富平縣地下水位動態(tài)變化進行了分析，對該地區(qū)地下水超采區(qū)治理及今后合理開發(fā)地下水資源，發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟有著重要的意義。

1 自然地理與水文地質(zhì)條件

富平縣位于陜西省關(guān)中平原北部、渭南市西北角，地處東經(jīng)108°57′～109°26′，北緯34°41′～35°06′之間。東臨渭南市蒲城縣和臨渭區(qū)，西連咸陽市三原縣和銅川市耀州區(qū)，南接咸陽市三原縣和西安市閻良區(qū)，北鄰銅川市王益區(qū)、印臺區(qū)。縣境南北長47.65 km，東西寬34.45 km，總面積1 242 km2。屬暖溫帶大陸性半濕潤半干旱季風(fēng)氣候，晝夜溫差較大，年均降水量533.2 mm。屬黃河流域渭河水系。境內(nèi)河流有石川河、趙氏河、溫泉河及順陽河，現(xiàn)均為季節(jié)性河流。

富平縣地處關(guān)中平原與渭北黃土高原之間的過渡地帶，地勢西北高，東南低，北以橋山為依托，南有荊原為屏障，中部臺塬起伏。由北向南主要分布為北部橋山余脈區(qū)、山前洪積扇區(qū)、黃土塬、河流階地4個地貌單元。縣境內(nèi)地表大部分被第四系疏松沉積層所覆蓋，前第四紀(jì)基巖僅在北山和黃土臺塬切割沖溝中鮮有露頭。地下因新生代松散碎屑巖類堆積深厚，蘊藏有砂礫石層孔隙水和黃土層孔隙水、裂隙水，境內(nèi)70%的土地上覆蓋著第四紀(jì)黃土，組織松散，極易接受大氣降水及河、渠、水庫及地面灌溉水的入滲補給，形成地下水(圖1)。

圖1 富平縣平原區(qū)地貌類型及監(jiān)測井分布圖

2 水資源概況

富平縣淺層水資源總量1.2億 m3，東華街道頁坡“380”巖溶水，日開采量15萬 t，飲用水資源較為充足，但本縣人均水資源量為263.5 m3，屬貧水干旱縣份，遠(yuǎn)不能滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的需要[2]。

3 地下水開發(fā)利用

富平縣全縣耕地面積733.33 km2，占全縣面積的59%，是典型的農(nóng)業(yè)大縣，近年來工業(yè)也發(fā)展較好。當(dāng)?shù)厮Y源短缺，屬資源型缺水，地表水和外來水源有限，農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)用水對地下水的依賴程度較高。石川河階地區(qū)工農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)，為縣域內(nèi)主要經(jīng)濟活動區(qū)域，據(jù)歷史資料，階地區(qū)開發(fā)利用地下水始于20世紀(jì)60年代中后期，最初開發(fā)利用程度較低，地下水位埋藏淺，隨著用水需求不斷增大，井?dāng)?shù)不斷增加，井深也逐漸加深，至70年代井深一般在100 m以內(nèi)。到1978年，石川河階地區(qū)地下水開采量就達(dá)到4 015.36萬 m3/a，其中農(nóng)業(yè)開采量3 311.94萬 m3/a，工業(yè)開采量703.42萬 m3/a[3]。進入80年代中后期，由于高強度、持續(xù)開采地下水，造成地下水開采量長期居高不下，地下水位持續(xù)下降，水量逐漸減小，在一級階地后緣二級階地100 m以內(nèi)的淺機井基本報廢，逐步形成了現(xiàn)今富平地下水超采區(qū)[4]。

根據(jù)2007-2019年富平縣供用水量(圖2和圖3)，近十三年來，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，富平縣總的供用水量呈上升狀態(tài)。從2010年開始，地下水開采量穩(wěn)中略有下降，地下水占總用水量比例下降到50%以下。富平縣城鎮(zhèn)公共和居民生活用水基本均來自地下水，林牧漁畜地下水用水量占比基本穩(wěn)定在60%～70%，工業(yè)用水由于加大地表水利用，農(nóng)田灌溉由于減少地下水開采量，地下水用水量占比均呈不同程度的下降。

圖2 富平縣供水量分析

圖3 富平縣農(nóng)林工業(yè)地下水占總用水量比例

4 地下水位動態(tài)變化分析

地下水位動態(tài)變化，是反映含水層中地下水資源變化的一個指標(biāo)，地下水位的上升或下降，直接反映了地下水補給與消耗量的變化[5]。富平縣地下水總體流向與地形起伏相一致，由山前洪積扇、黃土塬向石川河階地排泄，大致由西北向東南方向排泄。

不同地貌單元的淺層地下水，由于補給和開采程度的不同，在不同時段顯示出不同的動態(tài)變化特征。根據(jù)典型井(159、160和176)分析(圖4)，近四十年來，洪積扇區(qū)地下水位在500～520 m波動，整體呈上升趨勢；黃土塬區(qū)地下水位在440～460 m，1979-1990年呈穩(wěn)定狀態(tài)，1990-2006年呈下降狀態(tài)，2006-2020年呈上升狀態(tài)；階地區(qū)地下水位在420～470 m，1985-2006年水位呈顯著下降狀態(tài)，2006-2014年水位趨于穩(wěn)定，2014年以后水位有所回升。階地區(qū)為富平縣主要開采區(qū)，由于地下水開發(fā)歷史悠久，負(fù)均衡狀態(tài)長期存在，導(dǎo)致地下水位長期持續(xù)下降，近年來由于開展超采區(qū)治理工作，水位略有回升。

圖4 富平縣淺層地下水位多年動態(tài)曲線圖

本次地下水位動態(tài)分析是基于富平縣14處監(jiān)測站1979-2020年地下水埋深資料開展進行的，由于系列較長，各監(jiān)測站不同程度存在數(shù)據(jù)缺失的現(xiàn)象，最終選用了9處典型井參與分析，按地貌類型，階地區(qū)3處，黃土塬區(qū)3處，洪積扇區(qū)3處。

4.1 階地區(qū)地下水位動態(tài)變化分析

40年來，富平縣階地區(qū)3處典型井埋深分布在28～72 m，地下水位總體呈顯著下降趨勢(圖5)。159井1980-1985年和2012-2020年地下水位呈上升狀態(tài)，上升速率分別為2.00 m/a和1.26 m/a；1986-2006年地下水位呈下降狀態(tài)，下降速率為2.06 m/a；2006-2012年地下水位呈穩(wěn)定狀態(tài)；180井1983-2003年、2006-2012年地下水位起伏不大，呈穩(wěn)定狀態(tài)；2003-2006年和2012-2014年地下水位呈下降狀態(tài)，下降速率分別為3.25 m/a和1.66 m/a；2014-2020年呈上升狀態(tài)，上升速率為0.94 m/a；189井1987-2006年地下水位呈下降狀態(tài)，下降速率為0.99 m/a；2006-2014年地下水位呈穩(wěn)定狀態(tài)；2014-2020年地下水位呈上升狀態(tài)，上升速率為1.26 m/a。

圖5 階地區(qū)地下水埋深動態(tài)曲線

根據(jù)相關(guān)資料(圖6和圖7)，階地區(qū)平均地下水位1979～1981年呈下降趨勢，1981-1985年呈上升趨勢，1985-2006年呈下降趨勢，2006-2014年趨于穩(wěn)定，2014-2020年呈上升趨勢。階地區(qū)地下水開采量1980-1984年逐年下降，1985-2002年開采量較大，其中1985-1991年總體呈增長趨勢，1992-1996年呈下降狀態(tài)，之后到1999年較穩(wěn)定，2000年突增，隨后又處于顯著下降狀態(tài)；2003-2012年地下水開采量與歷史地下水開采量相比有較大的回落，但期間內(nèi)呈弱上升趨勢。

圖6 階地區(qū)地下水埋深與開采量年際變化圖

圖7 階地區(qū)地下水埋深與降水量年際變化圖

1979-1989年和1992-2000年，階地區(qū)平均地下水位變化與降水變化相關(guān)性較好，二者基本同步。1989-1992年和2000-2015年，由于開采量影響較大，階地區(qū)平均地下水位變化與降水變化相關(guān)性差。2015年以后，由于開采量減少，階地區(qū)平均地下水位與降水變化有一定相關(guān)性。

4.2 黃土塬區(qū)地下水位動態(tài)變化分析

40 a來，富平縣黃土塬3處典型井埋深分布在10～50 m，地下水位總體呈弱下降趨勢(圖8)。靠山黃土塬區(qū)域172井和176井1979-1985年地下水位出現(xiàn)短暫的回升階段；172井1986-2001年地下水位呈下降狀態(tài)，下降速率為1.69 m/a，2002-2020呈地下水位呈上升狀態(tài)，上升速率為0.85 m/a；176井1987-2006年地下水位呈下降狀態(tài)，下降速率為0.78 m/a，2006-2012年地下水位基本穩(wěn)定，2012-2020有所回升，上升速率為0.86 m/a。臨近河谷黃土塬區(qū)域190井1992-2013年地下水位呈下降狀態(tài)，下降速率為0.70 m/a；2014-2016年呈上升狀態(tài)，上升速率為1.35 m/a，之后趨于穩(wěn)定。

圖8 黃土塬區(qū)地下水埋深動態(tài)曲線

4.3 洪積扇區(qū)地下水位動態(tài)變化分析

40 a來，富平縣黃土塬3處典型井埋深分布在19～40 m，地下水位總體呈穩(wěn)定趨勢(圖9)。洪積扇扇頂區(qū)域的165井和184井，近40 a來水位較平穩(wěn)，尤其是1979-1994年和2006-2014年；洪積扇扇緣160井1979-1992年地下水位呈上升狀態(tài)，上升速率為1.04 m/a，1997-2001年呈下降狀態(tài)，下降速率為1.61 m/a，2002-2020年呈持續(xù)上升狀態(tài)，上升速率為0.66 m/a。

圖9 洪積扇區(qū)地下水埋深動態(tài)曲線

5 結(jié)語

富平縣水資源短缺，屬資源型缺水，境內(nèi)地面徑流產(chǎn)流少，主要河流均屬季節(jié)性河流，近年來幾近干枯，外來水源又有限。當(dāng)?shù)刂饕a(chǎn)業(yè)為農(nóng)業(yè)，次之為工業(yè)，均屬大耗水行業(yè)，水量供需矛盾較大。地下水是當(dāng)?shù)鼐用裆睢⒊擎?zhèn)公共唯一來源，也是農(nóng)業(yè)和工業(yè)的主要供水水源。階地區(qū)為富平縣主要開采區(qū)，負(fù)均衡狀態(tài)長期存在，導(dǎo)致階地區(qū)及周邊地下水位長期持續(xù)下降，2010年以后，富平縣加大地表水利用，地下水開采有所控制，加之超采區(qū)治理，階地區(qū)及周邊地下水位有所回升，但由于地下水含水層疏干面積和疏干厚度大，恢復(fù)所需歷時較長，回升不明顯。為盡快開展富平地下水超采區(qū)治理，填補負(fù)均衡，緩解水資源短缺局面，必須依靠外來水源，盡早落實調(diào)水方案，加大措施，實施地下水人工調(diào)蓄，增大地下水補給途徑，進而有效涵養(yǎng)地下水資源。