石羊河流域地下水埋深時(shí)空變化研究

鄭永山

(甘肅省農(nóng)村飲水安全管理辦公室，甘肅 蘭州 730046)

石羊河流域地下水埋深時(shí)空變化研究

鄭永山

(甘肅省農(nóng)村飲水安全管理辦公室，甘肅 蘭州 730046)

石羊河流域位于甘肅省河西走廊東部，該流域地下水開采所引發(fā)的一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題已成為制約當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸,對(duì)該流域地下水進(jìn)行研究,不僅在地下水資源應(yīng)用研究方面具有科研意義,而且在流域地下水資源的合理利用和流域生態(tài)恢復(fù)建設(shè)方面具有實(shí)踐和指導(dǎo)意義。本文通過(guò)利用石羊河流域武威盆地，民勤盆地，昌寧盆地，南湖等地下水埋深長(zhǎng)期觀測(cè)資料和定期地下水位調(diào)查點(diǎn)調(diào)查資料，對(duì)地下水埋深的時(shí)空變化特征進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，該流域地下水埋深從上世紀(jì)80年代開始呈下降趨勢(shì)，上世紀(jì)90年代埋深下降最大，2000年后地下水位開始回升，地下水埋深年際變化，季節(jié)性明顯。1987～2006年地下水埋深空間變化強(qiáng)烈。掌握研究區(qū)地下水埋深的時(shí)空變化規(guī)律，可為生態(tài)水量調(diào)度方案的編制提供重要的數(shù)據(jù)支持。

石羊河流域；地下水埋深；時(shí)空變化

石羊河流域位于甘肅省河西走廊的東部，流域行政區(qū)劃包括武威市的古浪縣、涼州區(qū)、民勤縣全部及天?？h部分，金昌市的永昌縣及金川區(qū)全部，以及張掖市肅南裕固族自治縣和山丹縣軍馬場(chǎng)的部分地區(qū)、白銀市景泰縣的少部分地區(qū)，流域共涉及4市9縣(區(qū))。流域面積4.16萬(wàn) km2。流域內(nèi)地勢(shì)南高北低，自西南向東北傾斜，由南而北可分四個(gè)地形區(qū)，即為南部的祁連山地、中部的走廊平原、北部的北山山地和阿拉善高原。通過(guò)利用現(xiàn)有武威盆地，民勤盆地，昌寧盆地，南湖等地下水埋深長(zhǎng)期觀測(cè)資料和定期地下水位調(diào)查點(diǎn)調(diào)查資料，對(duì)地下水埋深的時(shí)空變化分析，確定地下水埋深的年際、年內(nèi)變化過(guò)程及空間分布。

1 地下水埋深的時(shí)間變化特征

1.1 地下水埋深的年季變化

受區(qū)域性地下水開采的影響，流域平原區(qū)多年地下水位表現(xiàn)為持續(xù)性下降勢(shì)態(tài)，不同區(qū)域，因含水層徑流條件及開采量的不同水位下降幅度不盡相同。

圖1 武威盆地緣地帶(永昌附近)地下水水位逐年變化過(guò)程

1.1.1 武威盆地

武威盆地南部山前地帶，由于無(wú)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，水位動(dòng)態(tài)特征無(wú)從考證，據(jù)已有監(jiān)測(cè)資料分析，南部山前地帶水位降幅一般較大，年降幅0.6～0.8 m左右；盆地中部洪積扇前緣地帶，受徑流和開采的影響，地下水位下降幅度較山前地帶略緩，南部扇緣地帶原建監(jiān)測(cè)點(diǎn)均已干枯。扇緣地帶從僅存的(永昌附近)的地下水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)資料顯示，1984～2012年，29年間下降幅度15.05 m，平均每年下降0.52 m，逐年變化過(guò)程見圖1。盆地雙城一帶，部分灌溉用水引石羊河水灌溉，地下水位下降幅度相對(duì)較緩，1984年初至2012年底，水位下降幅度8.23 m，平均每年下降0.28 m，逐年變化過(guò)程見圖2。盆地北部九墩-重興堡一帶，地下水位降幅較小，1984～2000年，地下水下降0.87 m，平均每年下降0.05 m。

圖2 武威盆地緣地帶(雙城附近)地下水水位逐年變化過(guò)程

1.1.2 民勤盆地

民勤盆地南部地區(qū)，據(jù)薛百附近監(jiān)測(cè)點(diǎn)資料顯示，1984～2012年間地下水下降15.15 m，平均每年下降0.52 m，見圖3。民勤盆地北部西渠、東鎮(zhèn)一帶，據(jù)地下水監(jiān)測(cè)資料顯示，見圖4，1984～2012年間，地下水水位下降了13.03 m，平均每年下降0.45 m。民勤盆地中部的狼跑泉山～蘇武山一帶，人口密度相對(duì)較大，地下水開采量也相對(duì)較大，據(jù)調(diào)查資料顯示，2003～2009年七年下降幅度6.09 m，平均每年下降0.87 m。

圖3 民勤盆地南部(薛百附近)地下水水位逐年變化過(guò)程

圖4 民勤盆地北部(西渠、東鎮(zhèn)一帶)地下水水位逐年變化過(guò)程

1.1.3 昌寧盆地

昌寧盆地西南部近金川河口地帶無(wú)監(jiān)測(cè)點(diǎn)控制，水位動(dòng)態(tài)不詳。盆地東北部昌盛頭井子附近觀測(cè)井資料顯示，1984～2012年間，地下水水位下降了14.72 m，平均每年下降0.51m，見圖5。

圖5 民勤昌寧盆地(昌盛頭井子附近)地下水水位逐年變化過(guò)程

1.2 地下水埋深等值線圖

根據(jù)已有的地下水監(jiān)測(cè)資料顯示，石羊河流域地下水水位變化幅度在減緩，本次根據(jù)監(jiān)測(cè)成果，分別制作了流域2000年、2014年埋深等值線對(duì)比圖和多年平均埋深等值線圖。

1.3 地下水埋深的年內(nèi)變化

流域內(nèi)地下水位動(dòng)態(tài)受多種因素影響呈現(xiàn)出不同的變化特征，不同區(qū)域各影響因素對(duì)地下水位動(dòng)態(tài)的影響程度不盡相同，流域南部山前地帶，地表水入滲是影響地下水位動(dòng)態(tài)的主要因素；流域中部及北部，開采是影響地下水水位動(dòng)態(tài)的主要因素。

現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)條件下，依據(jù)影響地下水位動(dòng)態(tài)的主要因素和水位動(dòng)態(tài)特征，將測(cè)區(qū)地下水劃分為：開采型、入滲～開采型兩個(gè)動(dòng)態(tài)類型。

1.3.1 開采型

由于大規(guī)模開采地下水，流域內(nèi)絕大部分地區(qū)為開采型動(dòng)態(tài)類型分布區(qū)，該類型區(qū)機(jī)井?dāng)?shù)量多，開采強(qiáng)度大，地下水位動(dòng)態(tài)隨開采時(shí)間及開采量的變化而變化，其水位動(dòng)態(tài)特征是：1～4月份(部分地區(qū)1～3月份)，機(jī)井開采量很小，地下水位在徑流補(bǔ)給作用影響下持續(xù)回升，3～4月份出現(xiàn)年內(nèi)高水位期。5～8月，機(jī)井大量抽水，地下水位持續(xù)下降，下降幅度因開采量的不同各地差異較大，武威盆地開采量較大的西北部地區(qū)，最大降幅可達(dá)1.80 m，以盆地內(nèi)各觀測(cè)點(diǎn)水位變幅的平均值表示盆地的平均水位變幅，則武威盆地地下水位平均下降了0.85 m；民勤盆地水位升降幅度一般在0.5～1.55 m，以盆地內(nèi)各觀測(cè)點(diǎn)水位變幅的平均值表示盆地的平均水位變幅，則民勤盆地地下水位平均上升了0.31 m；昌寧盆地開采量大的昌寧堡一帶，最大降幅可達(dá)2.43 m，向盆地南部地區(qū)，水位降幅相對(duì)變小。以盆地內(nèi)各觀測(cè)點(diǎn)水位變幅的平均值表示盆地的平均水位變幅，則昌寧盆地地下水位平均下降了0.75 m。7～8月為年內(nèi)低水位期(部分地區(qū)7～9月份)。9～10月隨著大規(guī)模開采的結(jié)束，地下水位逐漸上升，11月份，冬灌泡地大量抽水，地下水位出現(xiàn)年內(nèi)第二次下降，12月份隨著冬灌的結(jié)束，地下水位又逐漸回升。

1.3.2 入滲～開采型

零星分布于武威盆地的扎子溝一帶、民勤盆地中東部夾河一帶以及昌寧盆地東南部的局部地區(qū)，該類型區(qū)潛水開采強(qiáng)度相對(duì)較小，地下水位埋深淺，接受灌溉入滲周期短。受灌水入滲和開采的共同影響，地下水位動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為：1～4月份，無(wú)灌溉，無(wú)開采，地下水位因上年灌水入滲補(bǔ)給的消失呈緩慢下降狀態(tài)，5～8月份，機(jī)井抽水，地下水位在灌水入滲和機(jī)井開采的共同影響下呈波狀起伏狀態(tài)，9～12月份，隨著開采的結(jié)束，地下水位在徑流補(bǔ)給和滯后的入滲補(bǔ)給共同影響下，緩慢上升。

2 地下水埋深的空間變化特征

2.1 地下水補(bǔ)給

石羊河流域平原區(qū)地下水主要接受地表水滲入補(bǔ)給和山區(qū)基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給。南部山前洪積扇裙地帶大厚度強(qiáng)透水的礫卵石地層，為地表水的入滲提供了極為有利的條件，出山河水在此大量滲入地下，成為地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源。

武威盆地地下水主要來(lái)自河(渠)水滲漏及田間灌水入滲補(bǔ)給，此外，來(lái)自山區(qū)的側(cè)向徑流補(bǔ)給、降水的入滲補(bǔ)給，也同為地下水的補(bǔ)給來(lái)源。

民勤盆地地下水主要接受田間灌水、渠系及地表水體入滲補(bǔ)給，其次為來(lái)自武威盆地的側(cè)向徑流補(bǔ)給和降凝水的入滲補(bǔ)給。

昌寧盆地地下水主要接受田間灌水、渠系及地表水體入滲補(bǔ)給，還接收金川河谷潛流側(cè)向徑流補(bǔ)給。

(1)地表徑流主要來(lái)源于南部龍首山北坡與北部北大山南坡的暴雨洪水，洪水沿山洪溝向盆地低洼處流動(dòng)，部分水量并以灌溉入滲的形式補(bǔ)給地下水。

(2)降水以面狀形式入滲補(bǔ)給地下水，其補(bǔ)給量在面上的分布不僅與降水量的大小有關(guān)，而且與地下水埋深、土壤巖性等有直接聯(lián)系。凝結(jié)水對(duì)地下水的補(bǔ)給及其有限，僅限于地下水埋深小于5 m的區(qū)域。

(3)地下水側(cè)向流入補(bǔ)給量主要來(lái)自東南部昌寧盆地的側(cè)向補(bǔ)給、自南至北向盆地中心地帶徑流，隨著昌寧盆地地下水開采量的不斷增加，其對(duì)潮水盆地的補(bǔ)量不斷減??；西部是盆地西段地下水向東段的徑流，其數(shù)量相對(duì)較大。北部山區(qū)基巖裂隙水向南徑流，對(duì)盆地下水有補(bǔ)給作用。潮水盆地與民勤盆地有地下分水嶺分隔，沒(méi)有水力聯(lián)系。

2.2 地下水徑流

石羊河流域平原區(qū)地下水流向大致呈由南西向北東方向流動(dòng)勢(shì)態(tài)。在武威盆地南部山前接受了一定數(shù)量的山前地下水，在自身重力作用下由南西向北東方向流動(dòng)，至紅崖山～阿拉古山構(gòu)造鞍部注入民勤盆地，繼續(xù)向北東方向流動(dòng)最終受阻于民勤北山，完成了一個(gè)從補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)徑流的全過(guò)程。武威盆地南部洪積扇裙地帶，水力坡度3‰～6‰，北部細(xì)土平原帶，水力坡度2‰～4‰；民勤盆地南部及中部地區(qū)，水力坡度約1‰～2‰，至北部湖區(qū)，水力坡度降至0.8‰左右，地下水已接近滯流狀態(tài)。

昌寧盆地在金川河口接受了一定數(shù)量的補(bǔ)給量后，在自身重力作用下由南向北流動(dòng)，大部分匯入潮水東盆地，少部分沿紅崖山方向流入民勤盆地。潮水東盆地地下水的徑流主要由盆地南北兩側(cè)向中心低洼區(qū)域徑流。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析，地下水的年際變化表現(xiàn)為：從20世紀(jì)80年代開始研究區(qū)平均地下水埋深呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，到上個(gè)世紀(jì)90年代，地下水埋深達(dá)到最大，2000年以來(lái)，地下水位開始回升。地下水埋深的季節(jié)變化表現(xiàn)為：地下水埋深最小值出現(xiàn)的月份主要集中在2-5月份，其中最多發(fā)生的月份是 4月份；地下水埋深最大值出現(xiàn)的月份最多出現(xiàn)的月份是8、9月份，此時(shí)植被蒸散最強(qiáng)，缺水也最為嚴(yán)重。地下水位的空間變化表現(xiàn)為：從1987年到2006年，地下水埋深空間變化強(qiáng)烈。其中，1987到1999年間地下水位整體以下降變化為主；1999年到2012年間大部分區(qū)域地下水位下降速率減緩，局部區(qū)域地下水位不變或者回升。

[1]李丁, 馬金珠, 南忠仁. 民勤盆地地下水水位下降特征與可持續(xù)利用評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)沙漠.2004.24(6):734-739.

[2]馮起, 李宗禮, 高前兆, 等. 石羊河流域民勤綠洲生態(tài)需水與生態(tài)建設(shè)[J].地球科學(xué)進(jìn)展.2012.27(7):806-814.

[3]楊自輝, 方峨天, 劉虎俊, 等. 民勤綠洲邊緣地下水位變化對(duì)植物種群生態(tài)位的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào).2007.27(11):4900-4906.

Temporal and spatial variation of groundwater depth in Shiyang River Basin

ZHENG Yong-shan

(The Office of Safe Drinking Water Safety in Gansu province, Gansu Lanzhou 730046)

Shiyang River Basin is located in the east of Hexi corridor in Gansu province, a series of ecological environment problems caused by the basin groundwater mining has become an important bottleneck which restrict the sustainable development of local social economy, the groundwater of the basins in this study, not only in the aspect of application research of groundwater resources of scientific significance, and rational utilization of groundwater resource in valley and basin has practical and guiding significance to the construction of ecological restoration. In this paper, through the use of Shiyang River Basin, Wuwei basin, Minqin Basin, Changning basin such as groundwater depth long-term observation data?and survey data of underground water level survey regularly, analyze the spatial and temporal variations of groundwater depth, the results show that the basin groundwater buried depth of a downward trend since 1980, buried deep down in the 1990 s, the largest underground water level began to rebound after 2000,the annual variation of groundwater depth is obviously seasonal. The deep space between 1987 and 2006 was strongly changed. To grasp the spatial and temporal changes of groundwater in the research area, it can provide important data support for the establishment of the eco-water scheduling scheme.

Shiyang River Basin; groundwater depth; temporal and spatial variation

2017-03-16

鄭永山(1974-)，男，甘肅蘭州人，高級(jí)工程師，主要從事干旱半干旱區(qū)水利管理工作。

P641.74

A

1004-1184(2017)04-0060-02