富平縣石川河河谷區地下水開發利用程度及水位變化特征研究

馬李秀，袁 凱，劉建勇

(1.陜西省地下水保護與監測中心，陜西 西安 710003；2.陜西瀚泰水利水電勘測設計有限公司，陜西 西安 710000)

七八十年代，石川河來水多集中于雨季，冬春季經常斷流。近年來，由于氣候變化和人類活動的共同影響，石川河階地區有少量徑流為當地小型水利水保工程攔蓄，很難形成地表徑流，造成富平段石川河河道幾乎連年干枯，成為名副其實的干河。雖然區內已有桃曲坡水庫、東雷抽黃二期工程等地表客水，但引水量有限。由于地表水資源的缺乏，地下水資源的開發利用就顯得尤為重要，區內城鄉居民生活、工農業生產的用水以地下水為主，多年連續大量開采地下水，導致地下水開發利用的程度總體較高。八十年代到2012年期間是石川河河谷區地下水開采由無序到劇增再到逐步減少的變化期，對該階段的地下水開發利用程度、地下水位動態變化進行研究具有現實意義。

1 石川河流域概況

石川河發源于陜西銅川市印臺區崾峴梁下，在西安市臨潼區交口鎮注入渭河，流域地跨銅川、咸陽、渭南、西安四市，總流域面積4 478 km2，其中富平縣境內流域面積370 km2，占總流域面積的8.3%，除去流域內洪積扇、黃土臺塬等地貌部位，河谷階地區面積為132.31 km2。

富平縣石川河河谷階地區居關中腹地，地理坐標位于東經108°57′～109°19′，北緯34°41′～34°55′之間，北依喬山余脈，南鄰渭河階地，地理上西接咸陽三原，南接西安閻良，距渭南市約30 km，西南距西安約66 km，富平境內轄梅家坪鎮(含原洪水鄉)、覓子鄉、莊里鎮、淡村鎮、南社鄉、城關鎮、東上官鄉等七個鄉鎮。

石川河支流沮河發源于耀州區柳林瑤曲黑草溝，大致以北西—東南方向流經銅川市耀州區城區。該河全長77 km，流域面積916 km2，最大流量156 m3/s，災害性洪水極端流量1 500 m3/s，枯水期流量僅0.92 m3/s，多年平均徑流量1.79億 m3。在該河流上游耀州區境內修有桃曲坡水庫；另一支流漆水河發源于銅川市印臺區焦坪鄉的崾峴梁下，上游流向東南，至銅川市北關折向西南，在耀州城南與沮河匯合后稱為石川河。漆水河全長64 km，流域面積808 km2。據耀州區水文站資料，最大洪水流量842 m3/s，枯水期流量甚微以致于斷流，多年平均徑流量0.36億 m3。

2 石川河河谷區地下水開發利用程度分析

石川河河谷區開發利用地下水始于上世紀60年代中后期，最初開發利用程度較低，主要開發形式為大口井，地下水位埋藏淺，出水量大，較經濟實惠，隨著用水需求不斷增大，井數不斷增加，井深也逐漸加深，至70年代石川河河谷區井深一般在100 m以內，超過100 m的井很少，進入上世紀上世紀80年代中后期，由于大量開采地下水，造成地下水位持續下降，水量逐漸減小，在一級階地后緣二級階地100 m以內的淺機井基本報廢，東上官鄉黃村漏斗區面積逐漸擴大，南社鄉局部出現漏斗。到1978年，石川河河谷階地區8個鄉鎮(包括城關鎮)地下水年開采總量4 015.36萬 m3，其中農業開采量3 596.63萬 m3，工業年開采量418.73萬 m3。農業開采主要集中在東上官鄉、南社鄉一帶，分別為893.37萬 m3、962.2萬 m3，開采量最小為杜村鎮，年開采量168.56萬 m3；工業開采主要集中在東上官鄉、莊里鎮，其中東上官鄉開采量384.39萬 m3，占工業開采量的91.8%。因此，東上官鄉、南社鄉漏斗是由于農業、工業開采量較大造成的。

通過分析富平縣水利局提供的1978-2012年期間有關資料(表1、圖1)，石川河河谷區工農業地下水開采量年際變化大，自1978年始，最大的1987年開采量達7 216.59萬 m3，最小的2004年開采量僅2 433.68萬 m3，最大值為最小值的近3倍。1979-2002年石川河河谷區地下水開采大致分兩個階段，

(1)第一階段為1979-1982年，四年間農業年開采量15 077.68萬 m3，年平均開采量3 769.42萬 m3；工業開采量3 933.35萬 m3，年平均開采量983.34萬 m3；工業開采主要集中在東上官鄉、莊里鎮，尤以莊里鎮為甚，其四年開采量2 420.81萬 m3，年平均開采量605.2萬 m3，占河谷區年均工業開采量的61.6%。河谷區潛水已基本疏干，在漫灘區100 m以內的淺機井也已基本報廢，開采目的層由潛水轉為淺層承壓水，漏斗區在原來東上官鄉黃村漏斗、南社局部漏斗的基礎上增加了杜村、莊里漏斗區。

表1 石川河谷區1978-2012農業和工業開采地下水統計成果一覽表 萬 m3

圖1 富平縣石川河谷階地區工農業地下水開采量年際變化圖

(2)第二階段出現在1985-2000年，這一時期是石川河河谷區開采量劇增的階段，出現了一級階地區南社鄉溫家、東上官鄉康村東、覓子鄉北韓村；二級階地區南社鄉新南社、東上官鄉北里村，城關鎮東化新勝等急劇下降的區域，有些是局部出現，有些是較為集中的漏斗區。1985-2000年16年間，累計農業年開采量65 125.58萬 m3，年平均開采量4 070.35萬 m3；累計工業開采量12 737.69萬 m3，年平均開采量796.11萬 m3；工業開采仍然集中在東上官鄉、莊里鎮，其中莊里鎮1978-2012年工業用水量15 945.63萬 m3，占工業總用水量24 940.85萬 m3的63.93%。到2003年，石川河河谷區地下水開采量出現大幅回落，這與國有企業改革在地方深化推進產業調整有一定關系，自此以后開采量趨于穩定。2003年開采量為2 719.23萬 m3，2006年以來，年開采量保持在3 000萬 m3以上，到現狀年2012年，開采量為3 598.3萬 m3，為波動上升態勢，年均遞增3.16%，這又與國有企業改革減員增效引發的活力與西部大開發政策促進富平縣域經濟發展快速活躍有一定關聯。

3 研究區地下水動態變化分析

根據搜集的統測井1978-2012年動態觀測資料，對石川河河谷地區的潛水位多年變化特征進行分析可知，自1978年以來全區均呈現下降趨勢，1996年以來部分地區下降速率稍有放緩，僅在個別地段潛水位潛水動態相對穩定。根據各處水位下降的特點及1978-2012年的地下水位埋深變幅，可將本區劃分為相對穩定區、緩慢下降區、強烈下降區、急劇下降區。各處多年下降幅度及多年動態特征參見圖2～圖6。

圖2 漫灘、一級階地區相對穩定區

圖3 一級階地緩慢下降區

圖4 一級階地強烈下降區

圖5 二級階地急劇下降區

圖6 一級階地急劇下降區

3.1 相對穩定區

主要分布在梅家坪鎮、縣城西南側城關鎮靠近南社的儲家社、北丹王村一帶，潛水位埋深20 m左右，多年地下水水位呈輕微波動變化。受人工開采及降水影響，部分年份波動較大，如城關鎮儲家社觀測井，1988-1996年潛水位埋深變幅在5～10 m之間波動，1997年之后，潛水位埋深基本穩定在20 m左右。

3.2 緩慢下降區

主要分布在覓子鄉鐵佛村，東上官焦東、縣城城關蓮湖村一帶，地下潛水位埋深由最初的30～40 m增大到2012年的50～60 m，地下水水位總體下降幅度達30 m左右，呈現波動下降。1996年以前，具先升后降的特點，1987年作為拐點，之后下降幅度較大，至1996年以后，基本保持穩定，其中東上官焦東、縣城城關蓮湖村一帶，由于開采強度較大等原因，加上1993-995年連續三年為偏枯年份，地下水位下降幅度較大。

3.3 強烈下降區

主要分布在莊里鎮西關、南社北西肖郭村、城關迤山柳家與東上官余灣等地，地下潛水位埋深由最初的20～30 m增加到2012年的60～70 m，地下水位總體下降幅度為40～50 m，基本屬于持續下降。1983-1986年與2003-2004年分別出現了一次潛水位回升過程，這與兩次附近年份屬豐水年或極豐水年有關。

3.4 急劇下降區

主要分布在南社鄉新南社、溫家村附近，覓子以南北韓至官莊一帶，城關東化、東上官雙河至北里村一帶，地下潛水位埋深由最初的20～30 m增加到2012年的70 m左右，地下水位總體下降幅度達40～50 m，基本上持續下降，其中覓子北韓村觀測井資料顯示，1998年以前潛水位下降緩慢，其后潛水位下降速率較快。

3.5 地下水變化成因分析

1978-2012年，河谷區潛水位多呈現大幅度下降，下降幅度較大的地區是莊里—南午、南社、縣城和東上官雙河村一帶，動態特征表現為持續下降。造成河谷區潛水位多年來呈現持續下降趨勢的原因，除氣象、水文因素外，主要是強烈開采地下潛水。河谷區在1960年以前主要是利用地表水灌溉，從1960年以后，逐漸開始發展井灌，最初以人工開挖大口淺井及鍋錐井為主，到1960年代后期開始建設中深井，井深80～100 m，單井出水量80～200 m3/h。1990年以來，石川河因上游桃曲坡水庫攔蓄，加之銅川市及耀州區發展，需水逐年增大，岔口以下多年持續斷流，僅在豐水季節有少量徑流，計劃給富平配水4 565.4萬 m3。從近年的運行情況來看，實際年平均供水僅2 613.6萬 m3，其余均靠地下水解決，從均衡計算結果看，雖然豐水年降水入滲補給量增加，但因工農業開采量大，使得補給量始終小于排泄量，造成負均衡，使地下水位持續下降。

4 地下水開發利用中存在問題

富平縣石川河河谷區工農業較發達，為縣域內主要經濟活動區域，對富平縣域經濟發展起著舉足輕重的作用。由于地下水開發歷史悠久，負均衡狀態長期存在，導致地下水位長期持續下降，以至莊里、南社、城關、東上官等多處區域降落漏斗形成并不斷擴展，總體看來，主要存在的問題是：

4.1 供給水源較單一

1990年代以來，石川河因上游桃曲坡水庫攔蓄，計劃給富平配水4 565.4萬 m3，實際年平均供水僅2 613.6萬 m3，相差1 956.8萬 m3，而且集中在汛期。加之，由于地表水灌溉的季節性較強，隨著農業產業結構的調整，地表水不能滿足農業的適時、多頻次灌溉，出現長期大量持續開采地下水的現象。因此，富平縣石川河河谷區工農業用水對地下水的依賴程度仍然較高。

4.2 區域內調蓄設施不足

區域內僅有一座紅星水庫尚可有效利用，其余規模極小，調蓄能力嚴重不足，且雨洪資源難以應用。

4.3 水資源利用效率較低

目前富平縣石川河河谷階地區多為水澆地，但灌溉模式仍較落后，多為大水漫灌，水資源利用效率較低；區域內工業主要為高耗水的水泥、陶瓷等產業，用水工藝尚需提升。

5 結語

綜上所述，富平縣石川河河谷地區地下水開發歷史很長，地下水長期處于超采狀態。近年來該區域工農業比較發達，在區域經濟發展中起著舉足輕重的作用，工農業用水對地下水的依賴程度仍然較高，遠期應做好該地區的地下水保護與科學開發利用，通過優化水資源配置，合理優化地表水、地下水用水結構，增大地表水用水量，增加地下水補給，嚴格控制地下水開采，以豐補歉，豐枯調節，進行地下水調蓄，從而實現地下水的采補平衡，有效涵養地下水資源，保護地下水生態環境。