濰坊市淺層地下水超采區(qū)含水層疏干危害研究

劉英昊，唐培軍，徐莉娜，王晶凱，徐效濤，周 磊

(1.濰坊市水文中心，山東 濰坊 261061；2.山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心昌邑管理站，山東 濰坊 261061)

地下水是維系山東省區(qū)域生態(tài)環(huán)境的基本要素之一，同時(shí)也是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展不可替代的自然資源。地下水的可持續(xù)開發(fā)利用是保障飲水安全、糧食安全和生態(tài)安全的重要前提。濰坊北部地區(qū)是山東省重要的工業(yè)基地和糧食基地，伴隨著城鎮(zhèn)化的快速建設(shè)，人口急劇膨脹，用水量逐年加大。而由于地表水資源量利用率較低，工農(nóng)業(yè)的用水需求使得人們過(guò)度開采地下水，造成地下水位大幅度下降，形成地下水超采區(qū)[1-4]。

1 水文地質(zhì)條件

本文以濰坊北部平原為研究區(qū)，根據(jù)其地形地貌特征及水文地質(zhì)條件，劃分為濰北山前沖洪積平原和濰北沖洪積平原等兩個(gè)水文地質(zhì)單元[5-7]。

1.1 山前沖洪積平原

沿膠濟(jì)鐵路分布，自南向北，含水層厚度逐漸變薄，由一層變?yōu)槎鄬?，由潛水逐漸過(guò)渡為微承壓水，含水層巖性為砂、中粗砂、礫石，單井出水量在500 m3/d以上。補(bǔ)給來(lái)源以大氣降水補(bǔ)給為主，其次為洪水期的河流側(cè)滲及南部地下徑流補(bǔ)給。排泄方式以向北部徑流和開采為主。

1.2 沖積平原

分布在濰河、彌河及白浪河沖洪積扇的軸部及外圍，含水層巖性為粘質(zhì)砂土、砂質(zhì)粘土、粉砂、中粗砂、卵石等，單井涌水量一般1 000～3 000 m3/d，強(qiáng)富水地段可達(dá)5 000 m3/d。大氣降水滲入是該區(qū)的主要補(bǔ)給來(lái)源，次為南部沖洪積平原孔隙水徑流補(bǔ)給和河流季節(jié)性滲入補(bǔ)給；北部靠近沿海一帶以大氣降水滲入和海潮補(bǔ)給為主。淺部巖性顆粒細(xì)小，徑流遲緩，水交替循環(huán)條件不好，淺層水水質(zhì)差，僅在該區(qū)南部邊緣有淺層淡水零星分布。地下水流向，由南向北或北東向運(yùn)動(dòng)，水位埋藏較淺，徑流遲緩，蒸發(fā)為其主要排泄方式，次為鹵水和淡水的開采。地下水與地表水關(guān)系密切，一般為枯排豐補(bǔ)。深層淡水一般埋深50～250 m以下，自南向北埋深增大，地下水承壓自流，受氣象因素影響小。補(bǔ)給來(lái)源主要為南部山前地下水經(jīng)深部徑流補(bǔ)給，然后又向北及北東向徑流排泄。

2 研究區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)特征及其演化

2.1 孔隙淡水

本區(qū)孔隙淡水主要受開降雨量的影響，人為開采量次之，富水性一般，隨著開采量的下降，水位應(yīng)該出現(xiàn)回升，但是同時(shí)最近幾年由于降雨量的減少，逼近歷史最低值，地下水沒(méi)有得到補(bǔ)充，水位出現(xiàn)了下降趨勢(shì)，降水因素影響大于地下水開采影響，如果未來(lái)幾年降雨量持續(xù)下降，本區(qū)孔隙水依然會(huì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

2.2 鹵(咸)水

壽光北部、寒亭北部、昌邑北部從2007年開始，地下水開采量明顯減少，水位出現(xiàn)回升，本區(qū)富水性強(qiáng)，隨著降雨量的減少，開采量的下降，水位出現(xiàn)回升趨勢(shì)，人為地下水開采影響大于降雨因素影響，如果未來(lái)幾年，控制本區(qū)的地下水開采量，水位能恢復(fù)到平衡狀態(tài)。

3 地下水超采漏斗動(dòng)態(tài)變化特征

早在上世紀(jì)八十年代初期，位于濰北平原的壽光市、濰坊市、寒亭區(qū)及昌邑市等地就因地下水超采出現(xiàn)了地下水降落漏斗。從本區(qū)多年地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料可以看出，比較大的地下水降落漏斗有牛頭鎮(zhèn)—壽光、留呂、濰寒、昌邑前四個(gè)漏斗。各漏斗詳細(xì)情況及變化狀況分述如下：

3.1 牛頭鎮(zhèn)—壽光漏斗

位于壽光市以北的牛頭鎮(zhèn)—壽光一帶，該漏斗自1983年即已形成，當(dāng)時(shí)漏斗中心最大水位埋深4.24 m，最低水位標(biāo)高-0.62 m。以-10.0 m線圈閉，呈北西—南東向展布。漏斗形狀為一向西北方張開的半橢圓形，漏斗面積為160.0 km2。

該漏斗自形成至今，形狀及展布方向基本沒(méi)變，隨漏斗內(nèi)各部位開采量的不同，中心點(diǎn)時(shí)有位移，2016年，豐水期漏斗中心水位-27.38 m，漏斗以-12.0 m線封閉，面積29.02 km2。近幾年該漏斗基本穩(wěn)定，面積變化不大(圖1)。

圖1 牛頭漏斗1983-2016年漏斗面積演變圖

3.2 留呂漏斗

位于壽光市留呂一帶，自1983年形成，當(dāng)時(shí)漏斗中心為017點(diǎn)，最大水位埋深10.68 m，最低水位標(biāo)高-1.71 m，漏斗以0 m線圈閉，形狀為一略向西北擴(kuò)展的不規(guī)則圓形，面積110.0 km2。

該漏斗自1995-2000年，中心點(diǎn)每年都有位移，漏斗面積時(shí)大時(shí)小，形狀及展布方向上無(wú)大的變化。2000年最大水位埋深35.00 m，最低水位標(biāo)高-25.20 m，面積261.0 km2。2016年豐水期漏斗中心水位-34.65 m，漏斗以0 m封閉，面積為108.11 km2(圖2)。

圖2 留呂漏斗1983-2016年漏斗面積演變圖

3.3 濰寒漏斗

該漏斗位于濰坊市城區(qū)以東的濰寒水源地內(nèi)，自1983年形成，當(dāng)時(shí)漏斗中心最大水位埋深26.03 m，最低水位標(biāo)高-1.58 m，漏斗以0 m線圈閉，面積24.0 km2，形狀為一近南北向展布的似橢圓形。該漏斗自八十年代中后期至今，因集中開采位置沒(méi)變，漏斗中心一直位于寒亭區(qū)東寺村。2016年豐水期漏斗中心水位為-7.49 m，漏斗以0 m線封閉，面積為5.66 km2(圖3)。

圖3 濰寒漏斗1983-2016年漏斗面積演變圖

3.4 昌邑漏斗

該漏斗位于昌邑市城區(qū)周邊，自1984年形成，漏斗中心位置最大水位埋深8.59 m，水位標(biāo)高最低為-2.02 m，以0 m等水位線圈閉，形狀為一近南北向展布的長(zhǎng)圓形，漏斗面積170.2 km2。自1993年開始，昌邑市由第二水源地供水。漏斗面積逐年減小，1996年時(shí)達(dá)到最小值約65.5 km2，但因工農(nóng)業(yè)用水量增大，漏斗面積逐年增大。2016年豐水期漏斗中心水位為-28.84 m，以0 m等值線線封閉的漏斗面積為125.38 km2(圖4)。

圖4 昌邑漏斗1983-2016年漏斗面積演變圖

4 含水層疏干危害程度分析

為查明昌邑、寒亭和壽光淺層地下水超采區(qū)因水位下降造成的含水層疏干情況，在各超采區(qū)內(nèi)選擇典型井進(jìn)行抽水試驗(yàn)。根據(jù)以往2012年的抽水試驗(yàn)成果，選擇與典型井處于同一水文地質(zhì)單元且井深相近的井的資料進(jìn)行綜合分析研究。根據(jù)研究結(jié)果，淺層地下水超采區(qū)因水位下降造成的含水層疏干，及由此引起的單井出水量減少的危害程度，可以用最大涌水量隨含水層疏干厚度的變化程度D來(lái)表示(表1)。

表1 超采區(qū)典型井水文參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)語(yǔ)

(1)濰坊市是一座缺水城市，地下水開采量大，地下水動(dòng)態(tài)變化受多種因素綜合影響，主要影響因素是降水和人工開采。

(2)1983年時(shí)，研究區(qū)最低水位-1.71 m，全區(qū)漏斗面積176.06 km2；至2000年，由于北部形成了大的漏斗群帶，全區(qū)漏斗面積達(dá)1 405.4 km2，至2016年時(shí)，全區(qū)最低水位為-34.65 m，全區(qū)各漏斗向著逐漸恢復(fù)、減少的趨勢(shì)發(fā)展。

(3)通過(guò)研究可知，壽光地區(qū)因地下水超采造成含水層疏干危害程度最嚴(yán)重，昌邑地區(qū)次之，寒亭地區(qū)較輕。

(4)建議嚴(yán)格執(zhí)行最嚴(yán)格水資源管理制度，實(shí)施開采總量控制，進(jìn)一步健全監(jiān)測(cè)體系，完善監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)工業(yè)節(jié)水及雨洪水高效利用，以實(shí)現(xiàn)水資源開持續(xù)開發(fā)利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。