太原市地下水資源現(xiàn)狀分析及評價

蘆靜芳

（太原市晉源區(qū)水資源管理委員會辦公室，山西 太原 030025）

1 基本情況

太原市地處山西省中部、晉中盆地北端，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，光能熱量豐富，氣候干燥，降雨偏少，晝夜溫差較大，冬季干冷漫長，夏季濕熱多雨，春季升溫急劇，秋季降溫迅速，春秋兩季短暫多風(fēng)，季節(jié)分明。

太原市北、東、西三面環(huán)山，地勢北高南低、自東西兩側(cè)向中間傾斜。市境中南部是在斷陷盆地基礎(chǔ)上形成的沖積平原，地勢開闊平坦。市內(nèi)河流分屬黃河、海河兩大流域，黃河流域市內(nèi)面積6253km2，屬汾河水系，海河流域市內(nèi)面積735km2，位于牧馬河、烏河上游，屬子牙河水系。

太原市地下水系統(tǒng)可分為西山巖溶裂隙水系統(tǒng)、蘭村泉巖溶水系統(tǒng)、東山巖溶水系統(tǒng)和婁煩裂隙巖溶水系統(tǒng)等四類。

2 太原市淺層地下水動態(tài)特征分析

2.1 淺層地下水動態(tài)特征

淺層孔隙水水位動態(tài)主要受大氣降水、人工開采、側(cè)向徑流等因素制約，是多種因素綜合影響的結(jié)果，表現(xiàn)為水位隨季節(jié)及氣象呈周期性變化，但由于人工開采量逐年增大，水位總體呈逐年下降趨勢。

2.2 淺層水位降落漏斗的形成與現(xiàn)狀

太原市淺層水位降落漏斗主要分布在西張水源地和北營地區(qū)，吳家堡和南瓦窯地區(qū)也存在不同程度的降落漏斗。

北營地區(qū)淺層水位降落漏斗發(fā)現(xiàn)于1976年，降落中心位于二營盤，中心水位765m，770m等水位線閉合面積2km2，1995年北營降落漏斗與嘉節(jié)降落漏斗的770m等水位線已經(jīng)連通。

西張水源地是太原市目前最大的淺層水降落漏斗，開采前水位埋深0.02~1.3m。自1969年投產(chǎn)以來，隨著開采量的不斷擴(kuò)大，水位逐年下降，1995年以后，其等水位線推向水源地外圍。該漏斗內(nèi)部開闊平緩，水源中心呈大片空白，顯示漏斗中心的等水位線已接近含水底板高程，淺層水幾乎被疏干。

吳家堡地區(qū)的降落漏斗形成于20世紀(jì)70年代。隨著該地區(qū)抽水量的增大，淺層水等水位線逐漸減密，范圍逐漸擴(kuò)大，呈條帶狀分布于親賢—小店以北地區(qū)，漏斗長寬比大約為1∶3，水位平均降速1.5m/a左右。隨著吳家堡水源地的停采，漏斗中心水位逐漸回升，1995年以后該降落漏斗范圍已經(jīng)很小。

3 太原市深層地下水動態(tài)特征分析

3.1 深層地下水動態(tài)特征

深層孔隙水水位動態(tài)受側(cè)向徑流、淺層水越流補給和人工開采的綜合制約，30年來深層孔隙水水位呈下降趨勢。

深層地下水按其動態(tài)特征可劃分為開采下降型、徑流開采型和氣象徑流型3種類型。開采下降型主要分布在汾河沖積平原集中開采區(qū)，水位動態(tài)完全受開采量大小的控制，自然因素對水位動態(tài)僅起微弱作用。徑流開采型主要分布在東、西山傾斜平原中部，地下水動態(tài)受徑流與開采的綜合影響，水位動態(tài)呈“V”字型或“U”字型。氣象徑流型主要分布在開采量較小的黃土丘陵區(qū)和西柳林以南沖積平原區(qū)，因其所處地貌單元不同，高低水位期不一致，但年變化幅度小，曲線平滑。

3.2 深層水水位降落漏斗的形成與發(fā)展

深層水水位降落漏斗首先出現(xiàn)在地下水開采量大的水源地地區(qū)。

1965年以動物園水廠和菜園村水廠為中心形成降落漏斗，漏斗中心水位埋深16.15m，767m等水位線閉合面積11.2km2。北營地區(qū)同時出現(xiàn)面積約5km2的降落漏斗。

1976年，北營漏斗和以動物園、菜園村水廠為中心的城區(qū)漏斗連為一體。由于小王村水廠和化工水源地開采量加大，城區(qū)漏斗中心向西南偏移2km，漏斗面積相對穩(wěn)定，但深度加大，中心水位標(biāo)高737.80m。

1981年，水位降落漏斗深度和廣度空前增加，中心水位降到地下67m，水位標(biāo)高716m。770m等水位線閉合面積275km2，除大漏斗內(nèi)出現(xiàn)北營、吳家堡、菜園村、動物園和程家村5個降落漏斗中心外，同時出現(xiàn)了以磷肥廠、重機學(xué)院、光社、武宿為中心的4個小漏斗。

1987年，以西張和北營為區(qū)域的兩個較大深層水降落漏斗，在西張水源地芮城、向陽和北固碾3個深層水開采點形成各自的水位降落漏斗中心，漏斗面積和中心水位降深與該點的深層水開采量相關(guān)。芮城降落漏斗面積最大，中心水位最低，其中760m等水位線所封閉的面積是向陽的4倍，北固碾的20倍。另外，動物園—菜園降落中心趨于合并。

隨著太原市深層水的大量開發(fā)利用和水位的持續(xù)降低，深層水降落漏斗逐漸加深擴(kuò)大，1992年深層水水位降落漏斗的降落呈區(qū)域統(tǒng)一的趨勢，西張水源地的降落中心芮城與北固碾已經(jīng)合并，動物園—菜園降落中心和北營降落中心700m等水位線閉合。

1995年以后，由于開采點基本固定，開采量變化不大，使深層水地下水降落漏斗中心位置相對固定，區(qū)域內(nèi)的深層水等水位線趨于閉合。深層水降落漏斗中心側(cè)向補給來源趨于穩(wěn)定，深層水等水位線也趨于平緩。到2003年，太原市大的深層水水位降落漏斗均位于開采量大的水源地，水位降落影響范圍已擴(kuò)大到整個研究區(qū)。

總體來說，由于深層地下水的過量開采，致使深層水降落漏斗的深度和范圍不斷擴(kuò)大，深層水位普遍降低，破壞了區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件的自然特征，也使深、淺層水含水組間的水力聯(lián)系發(fā)生了根本改變，淺層水含水層的部分地段地下水趨于疏干狀態(tài)，中上部含水層含水量普遍接近枯竭狀態(tài)。

4 太原市巖溶水動態(tài)特征分析

4.1 巖溶水動態(tài)特征

在東、西山地區(qū)，巖溶水接受大氣降水的直接補給，并通過地下徑流補給盆地內(nèi)的巖溶含水層和中深層地下水，由于開采量較小，水位變化在時間上表現(xiàn)出和降水量大致一致的特征；在盆地內(nèi)部，水位埋深較大，受季節(jié)變化影響較小，水位變化曲線相對較為平緩，巖溶水按其動態(tài)特征可分為開采徑流型、徑流開采型和開采下降型3種類型。開采徑流型分布在西邊山斷裂帶中部，水位埋深大，接受補給滯后期長，水位動態(tài)僅受開采影響。徑流開采型主要分布在水源地邊緣或兩水源地交接地帶，水位動態(tài)既受徑流影響，又受開采影響，多年動態(tài)曲線呈下降趨勢。開采下降型分布在蘭村與棗溝水源地，動態(tài)變化主要受地下水開采的影響，多年動態(tài)曲線呈下降趨勢。

4.2 全市地下水資源總量

全市地下水資源量為山丘區(qū)地下水資源量加盆地平原區(qū)地下水資源量扣除重復(fù)計算量。

第一，1980—2000年全市地下水資源量。全市山丘區(qū)地下水資源量10.627m3/s（33513.31萬m3），盆地平原區(qū)7.943m3/s，重復(fù)計算量2.629m3/s，則全市多年平均地下水資源量15.941m3/s（50271.5376萬m3）。

第二，1956—2000年全市地下水資源量。全市山丘區(qū)地下水資源量11.616m3/s（36632.22萬m3），盆地平原區(qū)8.251m3/s，重復(fù)計算量2.629m3/s，則全市多年平均地下水資源量17.238m3/s（54361.7568萬m3）。

4.3 不同時期可開采量評價成果對比分析

4.3.1 晉祠泉域

對各個因素綜合分析后，得出：晉祠泉域巖溶水1956—2000多年平均補給資源量 2.44m3/s，1980—2000年平均補給資源量2.25m3/s，現(xiàn)狀條件下1980—2000年平均可開采量0.66m3/s，由此計算晉祠泉域2000年巖溶水超采量為0.54m3/s（1693萬m3），符合實際情況。4.3.2 蘭村泉域

關(guān)于蘭村泉域的東部邊界，太原市水科所曾在國家“七五”57項科技攻關(guān)項目中對其作了研究，引黃調(diào)控作了進(jìn)一步研究，認(rèn)為棋子山地壘，蘭村—東丐邊山斷裂帶與東邊山斷裂帶在西張盆地的東北角交匯復(fù)合，形成一個巖溶水強富水區(qū)，棋子山東西兩側(cè)的巖溶水水力聯(lián)系強烈，蘭村泉域的東部及東南邊界應(yīng)為東山背斜，棗溝水源屬蘭村泉域。從可開采量的評價結(jié)果來看，蘭村泉域巖溶水1980—2000年平均可開采量3.49m3/s，而實際開采量高達(dá)4.71m3/s，超采量1.22m3/s，屬嚴(yán)重超采區(qū)。4.3.3 太原盆地區(qū)孔隙水

該區(qū)孔隙水自20世紀(jì)80年代以來一直處于嚴(yán)重超采狀態(tài)，水位平均以每年3m的速度下降，形成以西山礦務(wù)局汾河水源和六水廠為中心的水位下降漏斗，第二承壓含水層處于半疏干狀態(tài)。隨著漏斗的迅速擴(kuò)大和加深，東邊山北營地區(qū)第二承壓含水層已被疏干，超采量隨之減少。此次分析評價的結(jié)果是：西張盆地區(qū)平均可開采量5878萬m3，而實際開采量7452萬m3，超采1574萬m3；中心區(qū)平均可開采量 4062萬m3，而實際開采量5440萬m3，超采1378萬m3；晉源區(qū)平均可開采量2050萬m3，而實際開采量 2365萬m3，超采315萬m3；小店區(qū)平均可開采量3141萬m3，而實際開采量4657萬m3，超采1516萬m3；清徐縣平均可開采量3803萬m3，而實際開采量3893萬m3，超采90萬m3；盆地區(qū)共計超采4873萬m3，與區(qū)內(nèi)的開采現(xiàn)狀相吻合。