西安市33年間地下水位動(dòng)態(tài)特征分析

，

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100；2.西安市水利水土保持工作總站，陜西 西安 710003)

地下水作為水資源的重要組成部分，是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要自然資源，重要的供水水源和應(yīng)急抗旱水源，又是維系良好生態(tài)環(huán)境的重要要素。地下水是西安市居民生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要水源，上世紀(jì)九十年代至2010年，地下水占全市供水量的60%以上，九十年代曾達(dá)70%。由于長(zhǎng)期過量開采地下水，曾導(dǎo)致地下水位大幅度下降：1991～2002年十二年間西安市北郊漢城-阿房宮一帶、白鹿塬面潛水水位下降幅度超過10 m，導(dǎo)致大量農(nóng)用機(jī)井吊空；1972～1997年的二十五年間西安市城區(qū)承壓水位持續(xù)大幅下降，最大下降幅度曾達(dá)100 m，導(dǎo)致城區(qū)地面沉降、地裂縫的發(fā)生和發(fā)展。

本文根據(jù)西安市布設(shè)的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)長(zhǎng)列監(jiān)測(cè)資料為依據(jù)，對(duì)區(qū)域內(nèi)地下水位動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，為西安市地下水資源的保護(hù)、管理和利用提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)促進(jìn)水資源持續(xù)利用，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)有重要意義。

1 區(qū)域概況

西安市地處關(guān)中盆地中部，地形南高北低，自南向北依次排列著秦嶺山地、山前洪積扇、黃土臺(tái)塬和渭河沖積平原，呈階梯結(jié)構(gòu)。

西安多年平均降水量為629.9 mm。地表徑流分布特征是山區(qū)大于平原區(qū)，由南向北遞減，差異明顯，山區(qū)為川塬區(qū)產(chǎn)流的4～7倍；西部大于東部，但相差不大。灞、黑、灃、澇等主要河流徑流年內(nèi)分配不均，年徑流量的50%～60%集中在汛期(7～10月份)；枯水期一般在冬春或春夏之間，徑流僅相當(dāng)于全年的1/50。各河流年際徑流量變化很大，豐水年為枯水年的4～7倍，還有一些河流枯水年和干旱季節(jié)基本斷流。在平原區(qū)，根據(jù)地下水埋藏條件、水動(dòng)力特征將平原含水巖組分為潛水和承壓水兩大類型。潛水的主要補(bǔ)給來源是大氣降水及秦嶺山前的側(cè)向補(bǔ)給，其次為河流的側(cè)向補(bǔ)給和人工地表水體的垂直滲入，下部承壓水也有較少的越流補(bǔ)給。承壓水的補(bǔ)給來源主要為潛水的越流補(bǔ)給，地下水徑流補(bǔ)給等。

2 多年地下水動(dòng)態(tài)特征

2.1 區(qū)域潛水位動(dòng)態(tài)變化情況

由于潛水位變化主要受降水(西安市歷年降水量曲線見圖1)、地表水入滲補(bǔ)給以及農(nóng)村生產(chǎn)用水開采影響，具有枯水年開采增加，地下水位下降；豐水年開采減少，地下水得到補(bǔ)充恢復(fù)的特點(diǎn)。1986年～2017年全市平原區(qū)淺層地下水埋深平均下降4.59 m，最大下降16.65 m，63%的地區(qū)地下水位處于下降狀態(tài)，38%的地區(qū)下降幅度達(dá)到3 m以上(西安市歷年年末平均埋深曲線見圖2)。

圖1 西安市歷年降水量曲線圖

圖2 西安市歷年年末平均埋深

由此，33年間區(qū)域潛水位變化過程大致可分如下三個(gè)階段：

2.1.1 第一階段1986～1990年為穩(wěn)定期

此間降水量平均為615.3 mm，降水充足，地下水采補(bǔ)基本平衡，潛水整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，各年年末平均埋深在8.69 m左右，波動(dòng)范圍在0.30 m內(nèi)。

2.1.2 第二階段1991～2002年為快速下降期

此間一方面降水量平均為531.9 mm，為特枯水年，特別是1995年和1997年，降雨量分別僅為348.4 mm、364.1 mm，降水偏少，另一方面農(nóng)業(yè)干旱又導(dǎo)致農(nóng)村灌溉對(duì)地下水的開采量大幅增加， 農(nóng)村生產(chǎn)用水1991年為4.5億 m3， 1997年增至7.4億 m3。由于農(nóng)村灌溉大量開采地下水，導(dǎo)致潛水位逐年下降，2002年全市年末平均埋深達(dá)14.4 m，平均下降了4.45 m。

2.1.3 第三階段2003～2017年為緩慢恢復(fù)期

此間降水量平均為612.8 mm，降水充足，同時(shí)由于我市大力推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，農(nóng)村生產(chǎn)用水由2002年5.8億 m3減至2017年3.9億 m3，因此潛水位呈波動(dòng)上升。2017年全市年末平均埋深為13.32 m，平均上升了1.08 m，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有恢復(fù)到上世紀(jì)八十年代的水平，地下水埋深小于4 m的地區(qū)所占的面積僅為1986年時(shí)的65%。

2.2 城區(qū)承壓水位動(dòng)態(tài)變化情況

西安市城區(qū)自上世紀(jì)50年代初到九十年代中期，城市供水主要水源為地下水，即開采承壓水以滿足城市生活及工業(yè)等各部門用水。從1970年到1997年，由于長(zhǎng)期超量開采，承壓水頭下降速率達(dá)到90年代初5 m/a，最大達(dá)到10 m/a，西安市城郊集中開采區(qū)承壓水位普遍下降20～100 m，并形成了多個(gè)承壓水降落漏斗中心。承壓水位變化過程大致可分如下四個(gè)階段：

2.2.1 第一階段1951～1970年為緩慢下降期

此20年間西安市城區(qū)及近郊區(qū)的自備水源井和開采量均緩慢增加，深層承壓水位平均每年下降幅度一般為0.5～0.8 m，全區(qū)沒有出現(xiàn)統(tǒng)一的承壓水位降落漏斗。

2.2.2 第二階段1971～1975年為加速下降期

5年間自備水源井?dāng)?shù)和開采量大幅度增加，自1971年在城區(qū)及近郊區(qū)形成承壓水區(qū)域降落漏斗后，開采區(qū)中心的承壓水位以每年5 m的速度下降，承壓水位降落漏斗逐年擴(kuò)大并加深，并在區(qū)域降落漏斗內(nèi)逐漸形成了八府莊、胡家廟、西北工業(yè)大學(xué)等四個(gè)漏斗中心。

2.2.3 第三階段1976～1997年為持續(xù)下降期

這一期間加強(qiáng)了地下水開采的管理，控制了地下水開采，其中1976年—1984年自備水源井?dāng)?shù)量和開采量的增速有所減小，但由于實(shí)際開采井?dāng)?shù)和實(shí)際開采量仍然在逐年增加，深層承壓水位的下降趨勢(shì)無法控制；1984年—1996年自備水源井?dāng)?shù)量和開采量的增速顯著減小，開采量基本穩(wěn)定，特別是1991年實(shí)現(xiàn)黑河引水后，開采量逐年減少，至1997年承壓水位才趨于穩(wěn)定。22年間降落漏斗中心區(qū)的承壓水位仍以每年3～5 m的速率下降，雖然下降速率有所緩和，但區(qū)域降落漏斗面積仍不斷擴(kuò)大，中心區(qū)降深不斷增加，新的降落中心又逐漸形成；1980年區(qū)域性承壓水降落漏斗區(qū)面積為132 km2，1990年擴(kuò)大至154 km2，到1995年進(jìn)一步擴(kuò)大至234.75 km2。1976年—1997年，西安市城郊承壓水集中開采區(qū)水位普遍下降20～100 m，1997年承壓水位最大埋深達(dá)157 m，為歷年最大。

2.2.4 第四階段即1997年至今，為緩慢恢復(fù)期

一是黑河引水工程通水后，形成了以地表水為主、地下水為輔的供水格局，日供水110萬 m3，日最大供水量達(dá)到了165萬 m3，基本滿足西安城區(qū)用水需要。二是從1999年開始，西安市在自來水管網(wǎng)覆蓋區(qū)域，開展了大規(guī)模的“地下水保護(hù)行動(dòng)”，封停城區(qū)自備井，到2010年累計(jì)封停、填埋各類自備井2 033余眼，禁采區(qū)內(nèi)各類水源井已全部封停。三是自2009年開展了承壓水人工回灌試驗(yàn)研究工作，目前承壓水回灌示范點(diǎn)累積回灌量已經(jīng)突破209.9萬 m3。這些工程和措施大幅度減少了承壓水開采量，地下水日平均開采量由過去最高時(shí)的28萬 m3/d下降到2017年的12萬 m3/d，有效地遏制了地下水位的下降趨勢(shì)，大部分地區(qū)承壓水位趨于穩(wěn)定，部分地區(qū)水位有明顯回升。據(jù)陜西省環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測(cè)總站及西安市勘察測(cè)繪院對(duì)西安市區(qū)承壓水水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示：1997年—2012年承壓水位上升幅度普遍在10～20 m，其中南郊大部分地區(qū)上升30～60 m，但西南郊和東南郊局部地區(qū)承壓水位仍緩慢下降；至2004年城區(qū)降落漏斗縮小到86 km2，漏斗中心水位上升高到標(biāo)高296.8 m，2017年漏斗中心水位也已上升到標(biāo)高335.5 m。

3 地下水監(jiān)測(cè)及管理對(duì)策建議

3.1 加強(qiáng)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的基礎(chǔ)性、公益性事業(yè)，是認(rèn)識(shí)和掌握地下水動(dòng)態(tài)變化特征、科學(xué)評(píng)價(jià)地下水資源、制定合理開發(fā)利用與有效保護(hù)措施、減輕和防治地下水污染及其相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境等問題的重要基礎(chǔ)，對(duì)保障用水安全和生態(tài)安全具有十分重要的意義。因此，建議進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)測(cè)井網(wǎng)優(yōu)化布局、監(jiān)測(cè)井基礎(chǔ)建設(shè)、監(jiān)測(cè)自動(dòng)化信息化、監(jiān)測(cè)隊(duì)伍建設(shè)管理，提升區(qū)域特別是重點(diǎn)地區(qū)地下水監(jiān)控能力、預(yù)測(cè)預(yù)警能力、決策支持能力與信息服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)全市地下水動(dòng)態(tài)的有效監(jiān)控。

3.2 加大地下水管理力度

進(jìn)一步完善地下水管理相關(guān)法規(guī)，加大地下水執(zhí)法力度；建立地下水開發(fā)利用管理制度，加強(qiáng)包括地溫空調(diào)、地鐵及建筑施工降水等在內(nèi)的地下水管理；制定科學(xué)合理的地下水開發(fā)利用及回灌規(guī)劃，加強(qiáng)地下水監(jiān)測(cè)等基礎(chǔ)性工作，加大城區(qū)回灌，保障地下水資源持續(xù)利用和地下水生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展。