木頭城子鎮(zhèn)地下水位變化特征及其影響因素分析

高德軍

（遼寧省朝陽縣水資源辦公室，遼寧 朝陽 122000）

1 區(qū)域自然與農(nóng)業(yè)概況

1.1 自然地理條件

木頭城子鎮(zhèn)位于遼寧省朝陽縣西南部，遼西第一大河大凌河兩岸，努魯兒虎山與柏山分界交匯帶，與朝陽縣臺子鄉(xiāng)、勝利鄉(xiāng)及喀左縣北公營子鎮(zhèn)接壤，距朝陽縣城56 km，平均海拔238 m。全鎮(zhèn)轄木頭城子、西三家、扎蘭營子、永來店等14 個行政村，社會面積約129.97 km2，其中耕地面積6.3 萬畝。木頭城子鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)自然條件優(yōu)越，沿大凌河有4 萬多畝土質(zhì)肥沃的平坦農(nóng)田，14 個行政村錯落分布，總體地勢為西南高、東北低。區(qū)域內(nèi)地形平緩，面積超過500 畝的平整耕地多達20 余塊，這在山巒起伏、溝壑縱橫的遼西丘陵地區(qū)是非常少見的。

1.2 農(nóng)業(yè)發(fā)展狀況

木頭城子鎮(zhèn)土地平坦，土質(zhì)肥沃，水源條件好，6.3 萬畝耕地中，70%為水澆地，十分適合農(nóng)耕發(fā)展。木頭城子鎮(zhèn)是著名的棉花產(chǎn)區(qū)，棉花種植面積占整個朝陽縣的30%以上，其他主要農(nóng)作物還包括小麥、水稻、玉米、高粱、西瓜、蔬菜等。近些年，隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，規(guī)?；纳唐坟i、肉牛和產(chǎn)蛋雞養(yǎng)殖發(fā)展迅速，果樹、經(jīng)濟林的栽植面積也不斷擴大，農(nóng)民在種植、養(yǎng)殖方面收入的多元化趨勢越來越明顯。根據(jù)2019年木頭城子鎮(zhèn)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計資料，全鎮(zhèn)戶籍人口28355 人，人均年收入18346 元，其中種植、養(yǎng)殖業(yè)人均年收入7342 元。

1.3 水文水資源條件

木頭城子鎮(zhèn)位于北溫帶大陸性季風氣候區(qū)，具有半濕潤易干旱的氣候特點。年均降雨量520 mm，不足全省平均降雨量的3/5。但由于地處大凌河河谷，地下水資源相對豐富。經(jīng)朝陽市水文局技術(shù)人員勘測計算，木頭城子鎮(zhèn)年均水資源總量3895.6 萬m3，年均地表水資源量為751.7 萬m3，年均地下水資源量為3143.9 萬m3。地下水主要補給為天然降水及大凌河來水的連續(xù)性滲透。

2 區(qū)域地下水位變化特征

結(jié)合朝陽市水文局技術(shù)人員的指導要求，木頭城子鎮(zhèn)在大凌河兩岸具有一定代表性的木頭城子、西三家、扎蘭營子、永來店、藥神溝等地設置了五個地下水位監(jiān)測點，重點監(jiān)測地下水位年度和年際變化情況，得到地下水位變化的詳細數(shù)據(jù)，由此分析區(qū)域地下水位變化的影響因素。地下水位監(jiān)測點分布見圖1。根據(jù)對五個地下水位監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理，得到了木頭城子鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)地下水位年度變化特征和年際變化特征。

圖1 地下水位監(jiān)測點分布圖

2.1 地下水位年度變化特征

木頭城子鎮(zhèn)的地下水位變化受天然降水與大凌河水滲透及地下水人工抽取的影響，呈現(xiàn)典型的潛水動態(tài)特征，年度地下水位變化趨勢明顯。表1 直觀地展示了2018年度木頭城子鎮(zhèn)地下水位（均值）變化狀況：從3月開始，區(qū)域農(nóng)業(yè)活動逐漸恢復，需水量逐漸增加。天然降水的不足導致地下水大量開采，而大凌河尚處于枯水期，滲透補給有限，地下水位快速下降。到了5月，天然降水和大凌河來水明顯增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)抽取地下水的量減少，滲透補給加大，地下水位恢復性上漲，8月份達到最大值。9月份以后，天然降水和大凌河來水季節(jié)性減少，農(nóng)業(yè)活動用水量保持不變，地下水位開始下降，但水位仍高于1～3月份。

2.2 地下水位年際變化特征

根據(jù)五個監(jiān)測點相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，2010年～2019年10 a 間木頭城子鎮(zhèn)地下水位（均值）變化狀況見表2。在這10 a 間，木頭城子鎮(zhèn)地下水位埋深先從2010年的14.2 m下降到2016年的19.7 m，而后水位逐漸提高，至2019年升至16.8 m。發(fā)生這樣的地下水位變化原因是多方面的，包括自然降水和大凌河來水的年際變化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及高效節(jié)水農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大等。

表1 2018年度木頭城子鎮(zhèn)地下水位（均值）變化特征

3 區(qū)域地下水位變化的影響因素

3.1 自然地質(zhì)因素

木頭城子鎮(zhèn)所處的大凌河河谷沖積帶，地下巖質(zhì)為第四紀松散巖，表層為亞沙土和粉細沙，滲水性能好，使得降水及河系補給明顯影響著地下水位動態(tài)變化的趨勢，區(qū)域包氣帶厚度及其巖性則影響著地下水位對降水和河流滲透的響應。2010年～2019年木頭城子鎮(zhèn)平均包氣帶厚度、降雨滲透補給系數(shù)及河水滲透補給系數(shù)見表3。

表3 2010年～2019年木頭城子鎮(zhèn)包氣帶厚度、降雨滲透補給系數(shù)及河水滲透補給系數(shù)

區(qū)域包氣帶厚度的變化，直接影響了降雨滲透補給系數(shù)及河水滲透補給系數(shù)。包氣帶厚度值變大時，地表水滲透路徑延長，降雨滲透補給系數(shù)及河水滲透補給系數(shù)都變小，滲透阻力變大，地下水實際補給量相應減少。反之則地下水實際補給量增大。

3.2 氣象水文因素

在朝陽縣乃至整個朝陽市，木頭城子鎮(zhèn)都是地下水埋深較淺的地區(qū)。而地下水埋深越淺，水位變化受地表水滲透和蒸發(fā)量的影響越大。2013年，木頭城子鎮(zhèn)的記錄降水比2010年少了105 mm，大凌河受區(qū)域降水減少及上游來水不足，提供的河系水滲透也相應降低，而蒸發(fā)量卻因高溫大幅增長，直接導致地下水位下降了2.7 m。2016年，朝陽地區(qū)遭遇了多年未遇的特大干旱，降水不到正常年份的45%，大凌河也多處斷流，地表蒸發(fā)量更是較正常年份升高31%，帶來的是木頭城子鎮(zhèn)地下水位埋深達到創(chuàng)紀錄的19.7 m。而后的三年，自然降水、大凌河來水和地表蒸發(fā)量基本與正常年份相當，地下水得到有效的滲入補充，水位也出現(xiàn)了逐年上漲的趨勢。

3.3 人為生產(chǎn)活動因素

根據(jù)五個監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)，該鎮(zhèn)地下水位變動與人為生產(chǎn)活動的地下水抽取有直接關(guān)聯(lián)。2010年前，區(qū)域工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對地下水抽取強度基本穩(wěn)定，地下水位保持在一個小幅波動的狀態(tài)。2010年，區(qū)域內(nèi)需水量大的水稻、西瓜等高附加值作物種植面積大幅增加，對地下水的抽取量相應猛增。為抵御旱情，打井的密度和深度有所提高，2010年～2019年，全鎮(zhèn)機電井的數(shù)量由165 眼增加到210 眼，井深由平均16.8 m 增加到21.5 m。地下水抽取量由982.4 萬m3增加到1108 萬m3，帶來了區(qū)域地下水位大幅下降達到5.5 m。2016年后，為保護地下水資源，該鎮(zhèn)適度調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，減少高耗水農(nóng)作物種植面積，地下水抽取量降低，地下水位得到逐步提升。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

木頭城子鎮(zhèn)地下水位變化受自然地質(zhì)、氣象水文和人為生產(chǎn)活動三大因素的影響，其中的自然地質(zhì)因素和氣象水文因素非人力所能控制，要避免區(qū)域地下水位的大幅變動，最有效的辦法是調(diào)控人為生產(chǎn)活動的地下水抽取。

4.2 建議

1）通過召開宣講大會、設置主題墻報、制定鄉(xiāng)規(guī)民約等方式，在廣大干部群眾中樹立節(jié)水意識，明確保護地下水資源在造福子孫、推動地方社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展等方面的深遠意義，構(gòu)建自覺保護地下水資源的社會氛圍。

2）會同水利水文部門，通過科學觀測和數(shù)據(jù)論證，掌握區(qū)域地下水資源狀態(tài)，監(jiān)控地下水位升降動態(tài)，確定區(qū)域地下水采補平衡總量關(guān)系，根據(jù)自然降水補充量設置地下水開采警戒限量，落實每眼機電井的地下水開采總量控制，有效防止地下水的過量抽取。

3）大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，包括適當控制棉花、水稻、小麥、西瓜等高耗水作物種植面積，發(fā)展設施農(nóng)業(yè)，推廣小拱棚、地膜覆蓋等節(jié)水種植方式，以噴灌和滴灌取代農(nóng)田的大水漫灌，給輸水渠道鋪設土工膜降低輸水渠系水的滲透等。

4）加大畜禽養(yǎng)殖廢水的科學處理力度，提高處理后的中水利用率，實現(xiàn)水資源利用的多元化和最大化。

5）盡可能多地利用地表水資源。在沿河山區(qū)溝道修建蓄水塘壩，攔蓄降雨地表徑流；在沿河靠近農(nóng)田的灘地挖掘蓄水池塘，截留雨季河道洪水。以此作為農(nóng)業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)用水補充，減少地下水的抽取量，促進區(qū)域地下水位的恢復性上漲，實現(xiàn)人與地下水資源的和諧共贏。