朝陽市地下水資源動態(tài)變化與影響因素分析

那榮越

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，沈陽 110006)

0 引 言

近年來，朝陽市憑借其獨特的地理優(yōu)勢和環(huán)境條件快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)，各行業(yè)對水資源的需求急劇增大，地下水作為一種戰(zhàn)略資源對廣大群眾生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著不可替代的作用[1-3]。然而，近期頻繁發(fā)生的水污染事件以及連續(xù)多年的過度開發(fā)，對地下水的可持續(xù)利用已構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。因此，全面掌握區(qū)域地下水動態(tài)變化特征，堅持可持續(xù)開發(fā)利用逐漸成為水資源保護(hù)的重要內(nèi)容。文章以朝陽市2006-2020年地下水資源數(shù)據(jù)為依托，深入分析了近15年地下水的變化規(guī)律及其影響因素。

1 水文地質(zhì)概況

實際上，巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌和氣候條件等因素均可在一定程度上影響地下水資源的分布。結(jié)合實際分布特征，可以將朝陽市地下水劃分成東南部、中部、西北部3個獨立的單元，各水文地質(zhì)單元的富水性特點及所含水系如下：

1)東南部潛水區(qū)。該區(qū)域斷裂發(fā)育，變質(zhì)巖及巖漿巖發(fā)育而成的斷塊山地向沿河沖擊平原、山間平地傾斜，這種地質(zhì)構(gòu)造對地下水的運動和蓄存條件起著控制作用，地下水屬于激烈循環(huán)的巖溶水及裂隙潛水，主要補給來源為融水和降水。根據(jù)不同的成因，可以將該區(qū)地下水分成第四系砂礫石、砂層承壓水和山間盆地洪積、沖擊含水層潛水。

2)中部潛水區(qū)。在凌河地塹上中部水文地質(zhì)單元推積有松散狀厚層巖系，地下水具有良好的儲存條件，所以擁有豐富的儲藏量。中部的地下水包括砂礫層中潛水、沖積扇砂卵層中潛水和第四系沖積平原砂粒層潛水等。

3)西北部潛水區(qū)。地形地貌與該區(qū)地下水密切相關(guān)，在很大程度上控制著地下水的排泄、徑流、補給和埋藏。地下水在下切深、溝谷多的地方埋藏較深，補給來源以大氣降水為主，水量相對匱乏，在空間分布上基巖裂隙水極不均衡。

2 地下水資源動態(tài)變化

2.1 地下水資源量與水資源總量變化

朝陽市境內(nèi)河網(wǎng)水系密布，主要有老哈河、青龍河、小凌河、大凌河4大水系，受多種因素影響水資源總量變化較大，時空分布極不均衡，2006-2020年水資源總量如圖1。其中，2013年水資源總量達(dá)到25.12億m3的最大值，2008年達(dá)到11.53億m3的最小值，多年平均水資源總量16.72億m3?？傮w而言，朝陽市近15年的水資源總量變化規(guī)律與地表水資源變化基本一致，并且地表水量整體大于地下水。此外，地下水資源量的增減不明顯，近15年處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 淺層地下水位變化特征

朝陽市東南部、西北部和中部3個獨立水文地質(zhì)單元的水資源利用方式各具特點，淺層地下水位變化如圖2。以2006年為基準(zhǔn)，除2014年外東南部淺層地下水位整體呈上升趨勢；2006-2010年中部淺層地下水位有所下降，2010-2020年又逐漸升高，截至2020年地下水位上升近1.0m；從2006年西北部淺層地下水位呈波動下降趨勢，截至2020年下降近0.5m。

圖1 朝陽市地下水資源變化特征

圖2 朝陽市地下水位變化特征

2.3 地下水開采供水量變化

結(jié)合朝陽市水資源利用情況，地下水屬于朝陽市居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的主要組成部分。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，朝陽市總供水量呈現(xiàn)出逐年增大的變化趨勢，從2016年的3.18億m3波動上升至2020年的5.02億m3，總供水量明顯增大。其中，地下水占總供水量的85%左右，并表現(xiàn)出波動上升趨勢，如圖3。總體上地表水供水量相對穩(wěn)定，并有小幅上升趨勢，在總供水結(jié)構(gòu)中地表水供給量所占比例有所增大，這主要與朝陽市實施最嚴(yán)格水資源管理、地下水開發(fā)保護(hù)等政策相關(guān)，為緩解地下水的過度開發(fā)應(yīng)加強對地表水的開發(fā)利用。

3 地下水資源量影響因素

3.1 地下水影響因素分析

“收”、“支”是影響地下水資源量的兩大因素，“收”主要是指對地下水的補給，主要控制因素有河流側(cè)向補給、灌溉、大氣降水等，其中最關(guān)鍵的影響因素是大氣降水；“支”主要是指對地下水的開發(fā)利用供給[4-6]。

圖3 朝陽市水資源供給量變化特征

圖4 朝陽市地下水資源量與降水量的關(guān)系

由圖4可知，全市降水量較高的年份有2007年、2009年、2013年和2019年，降水量較高年份的地下水資源量有明顯峰值。全省降水量較低的年份有2008年、2010年和2018年，年水量較低年份的地下水資源量有低值。所以，地下水資源量受大氣降水的影響顯著。此外，全市地下水開采供給量較高的年份地下水資源量較低，在開采供給量較小的年份地下水資源量相對較高，但大氣降水對地下水資源的影響要明顯高于地下水開采供給量[7-11]。

3.2 地下水影響因素模型

為探討地下水資源量受地下水開采供給量、降水量的影響程度，對朝陽市2006-2020年地下水開采供給量、降水量與對應(yīng)年份的地下水資源量的相關(guān)性利用SPSS軟件進(jìn)行分析，如表1。從表1可知，地下水資源量與降水量具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R為0.881；地下水資源量與地下水開采供給量存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，二者的相關(guān)系數(shù)R為-0.384。

結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果構(gòu)建二元線性回歸模型[11]，即Q=-31.948+0.185P+0.720W。其中，Q、W為地下水資源量(億m3)和地下水開采供給量(億m3)；P為降水量(mm)。然后利用已建模型估算朝陽市地下水資源量，如表2。結(jié)果顯示，地下水資源量實際值與模型估計值高度吻合，該模型具有較好適用性，能夠客觀準(zhǔn)確的反映區(qū)域地下水資源變化趨勢。

表1 模型參數(shù)

表2 二元線性回歸模型估計值

4 結(jié) 語

1)2006-2020年，朝陽市年際地下水資源量變化較少，東南部淺層地下水位整體呈上升趨勢；中部淺層地下水位呈先下降后上升的變化趨勢，西北部淺層地下水位呈波動下降趨勢。近年來，由于朝陽市實施最嚴(yán)格水資源管理、地下水開發(fā)保護(hù)等有關(guān)政策，總供水結(jié)構(gòu)中地下水供給所占比例有所下降，在一定程度上緩解了區(qū)域地下水的超采情況。

2)地下水資源量主要受地下水開采供給量和降水量的影響，利用開采供水量和降水量構(gòu)建地下水資源量估算模型，結(jié)果顯示實際值與估計值具有較高擬合度，該模型具有較好適用性，能夠客觀準(zhǔn)確的反映區(qū)域地下水資源變化趨勢。