降水量對(duì)邢臺(tái)巖溶水地下水位影響分析

康彥付

(河北省邢臺(tái)水文水資源勘測(cè)局，河北邢臺(tái)054000)

自2006年1月至2011年1月，代表泉水復(fù)涌的邢臺(tái)市區(qū)巖溶水代表站(百泉、董村)的巖溶水平均水位下降了33.76m，年均下降6.75m。本文通過對(duì)降雨系列的的變化進(jìn)行分析，研究降雨減少對(duì)巖溶水地下水位影響。

1 百泉泉域

1.1 百泉泉域范圍

百泉泉域位于太行山東側(cè)山前傾斜平原分布區(qū)及山間溝谷和現(xiàn)代河床、河漫灘。北部以內(nèi)邱—西北嶺地下水分水嶺與臨城石鼓泉泉域相隔，南部以北洺河地下水分水嶺為界和邯鄲黑龍洞泉域毗鄰，西部以沙河與清漳河?xùn)|緣地表分水嶺為界，東至邢臺(tái)—內(nèi)邱大斷裂，泉域總面積3843.0 km2，其中西部變質(zhì)巖和石英砂巖面積2204.4 km2，祼露灰?guī)r區(qū)面積338.6 km2，隱伏灰?guī)r區(qū)1300 km2，是一個(gè)完整的補(bǔ)給、徑流、排泄系統(tǒng)。

1.2 河流水系

泉域內(nèi)自南而北有北洺河、馬項(xiàng)河、沙河、七里河、白馬河等。均源于西部變質(zhì)巖區(qū)，且出山前各河流均建有水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過水庫(kù)棄水，在灰?guī)r裸露區(qū)，因巖溶發(fā)育而補(bǔ)給巖溶水，構(gòu)成巖溶水系統(tǒng)的間接補(bǔ)給源。

1.3 主要水利工程

泉域內(nèi)上游建有朱莊水庫(kù)(大型)及野溝門水庫(kù)、東石嶺水庫(kù)(中型)、東川口水庫(kù)、羊臥水庫(kù)、馬河水庫(kù)(小型)。水庫(kù)總庫(kù)容量為6.05億m3。其中朱莊水庫(kù)控制流域面積1220 km2，控制著百泉泉域灰?guī)r裸漏區(qū)以上匯水面積的68.7%，控制著灰?guī)r裸漏區(qū)以上來(lái)水的75.3%，并且由于朱莊水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)高，調(diào)蓄能力強(qiáng)，具備實(shí)施調(diào)控棄水的條件，因此本項(xiàng)目研究的重點(diǎn)是朱莊水庫(kù)以上流域來(lái)水和水庫(kù)下游沙河河道滲漏回灌條件。

百泉泉域位于太行山東側(cè)山前傾斜平原分布區(qū)及山間溝谷和現(xiàn)代河床、河漫灘。是一個(gè)基本完整、獨(dú)立、封閉的水文地質(zhì)單元，包括邢臺(tái)市區(qū)、邢臺(tái)縣、內(nèi)丘縣、沙河市及邯鄲的武安市。泉域總面積3843.0 km2，其中西部變質(zhì)巖和石英砂巖面積2204.4 km2，祼露灰?guī)r區(qū)面積338.6 km2，隱伏灰?guī)r區(qū)1300 km2，是一個(gè)完整的補(bǔ)給、徑流、排泄系統(tǒng)。

補(bǔ)給條件:百泉泉域?qū)偃艓r溶泉域，無(wú)外來(lái)側(cè)向補(bǔ)給，降水是泉域內(nèi)唯一的補(bǔ)給來(lái)源，其補(bǔ)給方式主要有兩種形式:一是大氣降水直接滲入補(bǔ)給;二是大氣降水形成地表徑流集中入滲補(bǔ)給。補(bǔ)給時(shí)間主要為每年的雨季，在補(bǔ)給區(qū)存在直接補(bǔ)給區(qū)和間接補(bǔ)給區(qū)，其中直接補(bǔ)給區(qū)為灰?guī)r裸露區(qū);間接補(bǔ)給區(qū)為非碳酸鹽巖分布區(qū)，受巖性條件的限制，滲入條件差，主要起地表匯水作用，構(gòu)成間接補(bǔ)給區(qū)。

徑流條件:百泉泉域巖溶水徑流條件受構(gòu)造和地層巖性所控制。在天然條件下徑流總的趨勢(shì)是由北西、西、西南三個(gè)方向向達(dá)活泉和百泉匯集，在構(gòu)造和地層巖性控制下自北而南形成了白馬河、七里河、沙河、北洺河四個(gè)強(qiáng)徑流帶。

區(qū)域內(nèi)降雨量的豐枯變化、任何一個(gè)大的取水、排水項(xiàng)目都可能對(duì)地下水水位造成影響。一般豐水年補(bǔ)給量大、開采量相對(duì)減少，水位有較大回升，枯水年降雨量少補(bǔ)給量小，開采量相對(duì)增加，水位下降。

2 百泉泉域水資源狀況

2.1 水資源概況

根據(jù)《邢臺(tái)市第二次水資源評(píng)價(jià)》，泉域范圍內(nèi)多年平均降水量581.0 mm，降水總量18.02億m3。泉域內(nèi)地表水資源量為34446.7萬(wàn)m3，地下水資源量為37942.1萬(wàn)m3，水資源總量為58125.3萬(wàn)m3。不同頻率水資源量為:P=20% ，82043.2萬(wàn)m3，P=50% ，53103.4 萬(wàn)m3，P=75% ，32150.4 萬(wàn)m3。

2.2 泉域水資源開發(fā)利用狀況

2.2.1 現(xiàn)狀供用水狀況

根據(jù)《邢臺(tái)市水資源公報(bào)》，2003—2007年泉域內(nèi)年平均總用水量42593萬(wàn)m3，農(nóng)業(yè)用水占用水總量的56.0%，工業(yè)用水占總用水量的28.8%，生活用水占總用水量的15.2%。2007年泉域用水量為39842萬(wàn)m3，人均用水量262m3，略低于全省人均295m3的用水水平。

2.2.2 地下水開發(fā)利用情況

泉域內(nèi)用水以地下水為主。引用地表水量?jī)H占總用水量的14.6%，地下水的用水比例高達(dá)85.4%。根據(jù)2003—2007年地下水開采量調(diào)查成果，多年平均孔隙水開采量為19153.8萬(wàn)m3，巖溶水開采量為15254萬(wàn)m3。泉域內(nèi)孔隙水資源量37942.1萬(wàn)m3，由于地理分布不均，局部處于微超采狀態(tài)。巖溶水可開采量為13398萬(wàn)m3，處于超采狀態(tài)。

2.2.3 地表水開發(fā)利用情況

泉域內(nèi)地表用水主要是水庫(kù)灌區(qū)利用水庫(kù)蓄水以及上游沿河地段引提河水等，全年地表水量集中在汛期，山區(qū)河流6—9月水量占全年水量的80%以上，而平原河道幾乎全部產(chǎn)生于汛期的幾場(chǎng)乃至一兩場(chǎng)暴雨，很難調(diào)控。根據(jù)2007年地表水利用調(diào)查情況，地表水利用量為8554萬(wàn)m3，地表水資源量為34447萬(wàn)m3，現(xiàn)狀地表水利用率平均25%，有較高的開發(fā)利用潛力。

最近，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家玉米改良中心田豐教授團(tuán)隊(duì)與楊小紅教授團(tuán)隊(duì)合作研究，以368份玉米自交系未成熟籽粒為實(shí)驗(yàn)材料，定位玉米種全基因組水平QTL（數(shù)量性狀位點(diǎn)），全面解析了其可變剪接的調(diào)控機(jī)制，并為研究表型變異提供了重要線索。相關(guān)論文近日發(fā)表在《植物細(xì)胞》雜志上。

2.2.4 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

泉域中下游河道除個(gè)別豐水年份的汛期外，幾乎常年無(wú)水，大多數(shù)年份地表水資源量已全部被上游截流利用，沿河一帶的地表水灌區(qū)已經(jīng)沒有地表水可以利用，地下水資源就成了維持需水量的主要水源。由于開采量增大，補(bǔ)給量減少，導(dǎo)致局部地區(qū)地下水位持續(xù)下降，1979年以后，巖溶水集中開采區(qū)大規(guī)模集中開采，其水位呈現(xiàn)出連續(xù)多年下降趨勢(shì)。在集中開采區(qū)，產(chǎn)生了地下水位下降漏斗，使地下水流系統(tǒng)受到人為影響，由天然型穩(wěn)定狀態(tài)變成天然～人工復(fù)合流動(dòng)系統(tǒng)的非穩(wěn)定狀。

3 降雨對(duì)巖溶水水位影響分析

3.1 降水量變化

百泉、達(dá)活泉兩大泉群流量的大小與泉域內(nèi)降雨量有著密切的關(guān)系，并存在一定的滯后效應(yīng)。近幾年來(lái)伴隨著氣候的變暖，大氣降雨量逐年減少，蒸發(fā)量逐年增高，從整體上減少了大氣降水對(duì)泉域巖溶水的補(bǔ)給量。

市區(qū)巖溶水主要依賴西部338.6平方公里巖溶裸露區(qū)降水補(bǔ)給。據(jù)水文部門監(jiān)測(cè)，2006、2007、2008、2009、2010 年西部山區(qū)降雨分別為 439.6、493.2、531.4、509.7 和 481.5 mm，比多年平均(1956－2000年)595.5 mm減少26.2%、17.2%、10.1%、14.4%和19.1%，降水連續(xù)偏少，近五年連續(xù)平均減少17.6%，見表1。

表1 邢臺(tái)市巖溶水裸露區(qū)年降水量與多年平均比較表

3.2 降雨對(duì)灰?guī)r裸露區(qū)直接補(bǔ)給變化

計(jì)算參數(shù)如下:

裸露區(qū)面積采用338.6 km2;

裸露區(qū)年均減少降水量104.4 mm;

依據(jù)以上參數(shù)，經(jīng)計(jì)算因降水量的影響裸露區(qū)巖溶水年均減少補(bǔ)給量為2300萬(wàn)m3。

3.3 降水量減少引起的巖溶水水位下降計(jì)算

本次計(jì)算僅考慮灰?guī)r裸露338.6 km2直接補(bǔ)給區(qū)受降水量減少引起的巖溶水水位變化，不考慮間接線狀入滲補(bǔ)給區(qū)如白馬河、七里河、沙河灰?guī)r段的補(bǔ)給量的減少。

依據(jù)《河北省邢臺(tái)市水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》“泉域內(nèi)巖溶水水位變化每1m，提供(儲(chǔ)存)698.0萬(wàn)m3的水量”計(jì)算。降水量的減少影響僅在灰?guī)r裸露區(qū)年均減少補(bǔ)給巖溶水量為2300萬(wàn)m3，相當(dāng)于巖溶水水位年均下降3.29m。

4 山丘區(qū)徑流對(duì)巖溶水水位影響分析

近年來(lái)由于山丘區(qū)水土保持工作以及其它人為因素影響，降雨徑流系列發(fā)生變化。通過分析近十年來(lái)山區(qū)的降水量和徑流量資料，與《邢臺(tái)市水資源第二次評(píng)價(jià)》中的山區(qū)多年平均值(1956－2000年系列)比較可知，山區(qū)多年平均降水量為594.5 mm，近十年均降水量為532.0 mm，減少了10.5%;山區(qū)多年平均徑流量為46413.3萬(wàn)m3，近十年均徑流量為26064.2萬(wàn)m3，減少了43.8%;見表2。

表2 近十年山區(qū)逐年降水量和徑流量分析表

表3 山區(qū)主要水庫(kù)汛前水位、需水量及棄水量統(tǒng)計(jì)表

通過對(duì)山丘區(qū)降雨徑流系列分析減少?gòu)搅髁?0349萬(wàn)m3，占多年平均的43.84%。初步估算影響徑流補(bǔ)給巖溶水0.48m3/s，折合水量為1513萬(wàn)m3，相當(dāng)于巖溶水水位年均下降2.17m。

5 水庫(kù)蓄水對(duì)巖溶水水位影響分析

通過對(duì)近幾年山丘區(qū)大中型水庫(kù)蓄水進(jìn)行分析，水庫(kù)蓄水較常年減少4500萬(wàn)m3，每年汛前很少超過汛限水位，這樣原本每年汛前下泄的2000萬(wàn)～3000萬(wàn)m3水量，經(jīng)核實(shí)朱莊、野溝門、東石嶺三座主要水庫(kù)近五年來(lái)汛前均沒有向河道棄水，為此將不能下泄補(bǔ)給巖溶水，年減少水庫(kù)棄水補(bǔ)給量900萬(wàn)～1300萬(wàn)m3，相當(dāng)于巖溶水水位年均下降1.24～1.85m，見表 3。

依據(jù)以上分析得出:連續(xù)5年灰?guī)r裸露區(qū)年均降水減少104.4 mm，由此引起巖溶水直接補(bǔ)給年均減少4713萬(wàn)～5113萬(wàn)m3，相當(dāng)于巖溶水水位年均下降6.7～7.3m。