大荔沙苑地區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化研究

劉 莎，謝義華，柴 娟

(1.陜西省地下水保護(hù)與監(jiān)測(cè)中心，陜西 西安 710003；2.陜西神渭煤炭管道運(yùn)輸有限責(zé)任公司，陜西 西安 710000)

地下水作為水資源的重要組成部分，在保障城鄉(xiāng)居民生活、支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維護(hù)生態(tài)平衡等方面具有十分重要的作用[1-2]。目前，水資源短缺、水環(huán)境惡化等一系列問題日益突出，水資源特別是地下水資源已成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸，重視和加強(qiáng)地下水監(jiān)測(cè)與保護(hù)，是合理開發(fā)利用地下水資源的重要保障措施。

地下水動(dòng)態(tài)是地下水資源量變化的重要表現(xiàn)形式，地下水資源的管理就是對(duì)地下水位動(dòng)態(tài)變化的把握[3]。本文選取對(duì)環(huán)境比較敏感的生態(tài)脆弱區(qū)大荔沙苑地區(qū)作為研究對(duì)象，通過對(duì)長系列監(jiān)測(cè)資料的分析，結(jié)合研究區(qū)水文地質(zhì)條件和實(shí)際用水現(xiàn)狀，深入研究區(qū)域內(nèi)地下水水位時(shí)空變化特征，分析其主要影響因素，旨在為該地區(qū)地下水資源合理開發(fā)與利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

大荔沙苑位于陜西省大荔縣南部渭河與洛河交匯的三角地帶，是一條狹長的沙區(qū)，東西長約35 km，南北寬6～10 km，總面積250 km2。該區(qū)域處于關(guān)中平原東部少雨中心，具有半干旱氣候的沙質(zhì)荒漠景觀，是河岸沙丘地貌類型的典型地區(qū)[4]。沙苑內(nèi)部地下水資源豐富，屬中等富水區(qū)，地下潛水為雨水補(bǔ)給。沙苑地區(qū)土壤全屬風(fēng)沙土，特點(diǎn)是通透性良好，易耕種，但質(zhì)地粗疏，易漏水漏肥，養(yǎng)分貧瘠，風(fēng)蝕較重，對(duì)種植利用不利，主要經(jīng)濟(jì)作物為黃花菜、花生、棗等。大荔縣土壤類型分布及地貌類型分布見圖1和圖2。

圖1 大荔縣土壤類型分布圖

圖2 大荔縣地貌類型分布圖

2 地下水位動(dòng)態(tài)變化特征

2.1 地下水位監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

大荔縣監(jiān)測(cè)站網(wǎng)始建于上世紀(jì)80年代，位于研究區(qū)附近有一眼監(jiān)測(cè)井(編號(hào)：41361500)；2018年國家地下水監(jiān)測(cè)工程建成運(yùn)行后，研究區(qū)附近增加一眼監(jiān)測(cè)井(編號(hào)：41361725)，分布如圖2所示。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要為水位埋深、水溫、水質(zhì)等，監(jiān)測(cè)井均屬于第四系潛水層。

2.2 地下水位年內(nèi)變化特征分析

地下水位在大氣降水、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖性等自然因素和灌溉、人工開采等人為因素的綜合作用下，處于不斷變化之中，而其中受大氣降水因素、人類活動(dòng)因素影響較大[5-6]，且地下水位變化趨勢(shì)與降水量存在差異性。

沙苑地區(qū)41361500號(hào)監(jiān)測(cè)井位于官池鎮(zhèn)拜家村，地處灌溉區(qū)，代表了研究區(qū)第四系孔隙潛水動(dòng)態(tài)特征，表現(xiàn)為大氣降水入滲—開采型地下水動(dòng)態(tài)類型。該類型以人工開采為主要排放方式，補(bǔ)給主要來源為大氣降水入滲，地下水水位受大氣降水以及人工開采的共同影響，當(dāng)降水量大時(shí)，地下水位上升恢復(fù)，同時(shí)隨開采量的變化，體現(xiàn)多峰多谷、水位隨時(shí)變化的現(xiàn)象。從圖3動(dòng)態(tài)變化來看，地下水水位1-4月呈逐漸上升趨勢(shì)，高水位期出現(xiàn)在4月，其中3月降水量少，水位略有下降；之后由于農(nóng)業(yè)灌溉期到來，抽取地下水，受人工開采影響，水位持續(xù)下降，6月達(dá)到全年最低點(diǎn)；隨后隨著豐水期到來，大氣降水入滲補(bǔ)給地下水，在8月出現(xiàn)一個(gè)峰值，9月降水量減小，水位略有下降與7月持平；10月后開采量減少，地下水水位逐漸恢復(fù)。

圖3 沙苑地區(qū)41361500號(hào)監(jiān)測(cè)井2020年地下水位動(dòng)態(tài)變化圖

沙苑地區(qū)41361500號(hào)監(jiān)測(cè)井位于官池鎮(zhèn)頤天公司，未處于灌溉區(qū)，水位全年變化相對(duì)穩(wěn)定，主要表現(xiàn)為大氣降水入滲—蒸發(fā)型地下水動(dòng)態(tài)類型，水位變化基本遵循大氣降水的變化規(guī)律。從圖4動(dòng)態(tài)變化來看，1-6月水位逐漸下降，特別是3月降水量較少，3-4月下降幅度相對(duì)大，6月水位達(dá)到最低點(diǎn)；隨后由于豐水期到來，降水對(duì)地下水水位影響具有滯后性，7-10月水位呈持續(xù)上升趨勢(shì)，特別是7、8月上升幅度相對(duì)較大；進(jìn)入11月后降水減少，水位略有下降；由于研究區(qū)周圍開采量減少，區(qū)域地下水水位回升，故12月水位小幅上升。

圖4 沙苑地區(qū)41361725號(hào)監(jiān)測(cè)井2020年地下水位動(dòng)態(tài)變化圖

2.3 地下水位多年變化特征分析

鑒于國家地下水監(jiān)測(cè)井建成投運(yùn)時(shí)間不能滿足長系列分析要求，本次選取沙苑地區(qū)41361500號(hào)監(jiān)測(cè)井2001-2020年長系列地下水埋深[7-8]與降水情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。從圖5的變化來看，2001-2004年，監(jiān)測(cè)井水位埋深在11～12 m之間，受人工開采影響，水位持續(xù)下降，但由于人類活動(dòng)弱、水資源賦存條件好，下降速率僅為0.11 m/a，下降變幅不足0.5 m，特別是2003年降水補(bǔ)給下降變幅僅0.09 m；2005-2011年，該監(jiān)測(cè)井水位埋深在12～16 m之間，因地下水開采強(qiáng)度大，開采量遠(yuǎn)超本區(qū)域的可開采量，地下水水位呈持續(xù)下降趨勢(shì)，下降速率為0.5 m/a，下降變幅超過3 m，即使遇連續(xù)豐水年(2009-2011年)，水位也不能得到較好的補(bǔ)給；2012-2017年，監(jiān)測(cè)井水位埋深在15～17 m之間，水位總體呈下降趨勢(shì)且有波動(dòng)，水位下降速率變緩(0.18 m/a)，研究區(qū)內(nèi)人工開采得以控制，水土保持生態(tài)園區(qū)建設(shè)得以發(fā)展，使得地下水資源有效涵養(yǎng)；2008-2020年，監(jiān)測(cè)井水位埋深在17.5 m左右，水位變幅平穩(wěn)，年均下降速率為0.08 m/a，通過對(duì)該區(qū)域地下水開采量的控制，加之連續(xù)豐水年(2019-2020年)使得地下水資源得到一定補(bǔ)給。

圖5 沙苑地區(qū)41361500號(hào)監(jiān)測(cè)井地下水位動(dòng)態(tài)變化圖(2001-2020年)

3 結(jié)語

(1)研究區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化類型主要為大氣降水入滲—開采型和大氣降水入滲—蒸發(fā)型。受氣象條件和沙苑農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)灌溉用水開采影響，地下水水位年內(nèi)波動(dòng)變化明顯。

(2)從2001-2020年長系列分析數(shù)據(jù)來看，沙苑地區(qū)近二十年持續(xù)下降，下降變幅6.32 m，下降速率0.32 m/a。雖然近年水土保持、優(yōu)化作物結(jié)構(gòu)等生態(tài)保護(hù)措施得以實(shí)施，地下水水位下降速率平緩，但水資源緊缺、超采地下水、生態(tài)環(huán)境惡化等現(xiàn)象仍然存在。

(3)由于超采地下水將導(dǎo)致植被枯死，流沙重新活動(dòng)，地表旱化現(xiàn)象日趨嚴(yán)峻。所以有必要統(tǒng)籌規(guī)劃、加強(qiáng)管理，切實(shí)有效保護(hù)地下水資源，防止水位持續(xù)下降，拓展地下水補(bǔ)給途徑，有效涵養(yǎng)地下水。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)研究區(qū)站網(wǎng)建設(shè)，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依托，建立健全地下水管控機(jī)制，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)地下水合理開發(fā)和可持續(xù)利用，保障區(qū)域生態(tài)安全。