陜西省主要盆地區(qū)地下水動態(tài)特征分析

楊馳，陶福平，袁旭東

（陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，陜西 西安 710054）

陜西省位于中國內(nèi)陸腹地，縱跨黃河、長江兩大流域，地勢南北高、中間低，有高原、山地、平原和盆地等多種地形。陜西境內(nèi)地貌自北而南可分為四個地貌單元，即：北部陜北沙漠高原、陜北黃土高原、中部關(guān)中盆地和南部陜南秦巴山地。陜西省受構(gòu)造運動的控制，形成了一系列斷陷及拗陷盆地，進而形成了秦嶺南北各具特色的多個地下水盆地。陜西省地下水盆地主要包括：薩拉烏蘇地下水盆地、洛川及長武地下水盆地、下白堊統(tǒng)志丹群自流水盆地、渭河地下水盆地、千隴地下水盆地、陜南漢中、安康等地下水盆地（周宗俊，1986）。

陜西省地下水動態(tài)監(jiān)測工作開始于1956年（寧社教，1999）。20世紀50年代中期至60年代初，為全省地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)的初步建立階段；20世紀60年代至90年代初，為全省地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)的發(fā)展階段；20世紀90年代中后期至2016年，為全省地下水監(jiān)測網(wǎng)的維持階段。陜西省地下水動態(tài)監(jiān)測為政府決策部門提供了大量的數(shù)據(jù)，在保障區(qū)域供水安全及地質(zhì)災害防治方面起到了重要作用（陶虹等，2012）。有學者對陜西省關(guān)中盆地地下水動態(tài)進行了分析（陶虹，2013；賀旭波等，2015），分析了西安市地下水動態(tài)變化對地面沉降的影響（董英，2019），對陜西秦嶺北麓區(qū)地下水動態(tài)進行了分析（段磊等，2020），對陜北風沙灘區(qū)地下水動態(tài)進行了分析（陶虹等，2016）。

2016年以來，隨著國家地下水監(jiān)測工程開始實施，陜西省地下水監(jiān)測步入了新的時代。國家地下水監(jiān)測工程是經(jīng)國務院同意，國家發(fā)改委批復，由自然資源部和水利部共建，中央預算內(nèi)投資安排的中央直屬國家基本建設(shè)項目。國家地下水監(jiān)測工程（自然資源部分）在陜西省建立了360個國家級專業(yè)地下水監(jiān)測站點，初步形成了陜西省主要平原區(qū)的地下水監(jiān)測站網(wǎng)。陜西省現(xiàn)有地下水監(jiān)測站網(wǎng)初步覆蓋了關(guān)中盆地（渭河盆地）、陜北榆林風沙灘區(qū)（陜北薩拉烏蘇地下水盆地）、陜南漢中盆地等陜西省主要盆地區(qū)域。近年來，國家地下水監(jiān)測工程的運行監(jiān)測，獲得了豐富的地下水動態(tài)監(jiān)測資料，實現(xiàn)了對陜西省主要地下水盆地區(qū)的動態(tài)監(jiān)測?！笆濉逼陂g，陜西省經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展，綜合經(jīng)濟實力進一步增強，地下水變化規(guī)律呈現(xiàn)出與以往不同的變化特征。筆者主要對近5年地下水動態(tài)監(jiān)測最新成果進行總結(jié)，系統(tǒng)分析陜西省主要盆地區(qū)的地下水動態(tài)變化特征，為陜西省地下水相關(guān)研究與生態(tài)文明建設(shè)提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)地下水概況

1.1 水文地質(zhì)單元

陜西省南、北自然條件和地形地貌差異明顯，有顯著的分區(qū)性。根據(jù)氣候、地形地貌和大地構(gòu)造進行水文地質(zhì)單元分區(qū)，劃分為陜北黃土高原、關(guān)中盆地、陜南秦巴山地3個不同特征的水文地質(zhì)單元。

關(guān)中盆地行政轄區(qū)有寶雞市、咸陽市、西安市及渭南市大部，面積約2.21×104km2。關(guān)中盆地是一個三面環(huán)山向東敞開的斷陷盆地，沉積了大量巨厚的松散巖類，由于地勢平坦，巖層透水性好，接受降水、河水、灌溉水等滲入補給，蘊藏著較豐富的松散巖類孔隙水。另在盆地北部還埋藏著較豐富的碳酸鹽巖類裂隙巖溶水。關(guān)中盆地潛水含水層主要有：河谷沖積砂礫石層、山前沖洪積上更新統(tǒng)至全新統(tǒng)沖洪積砂卵石與粉質(zhì)黏土層、黃土臺塬風積中更新統(tǒng)黃土層；關(guān)中盆地承壓水含水層主要由中、下更新統(tǒng)沖湖積砂和砂礫石層構(gòu)成（張茂省等，2005；周陽等，2020）。

陜北黃土高原行政轄區(qū)有榆林市、延安市，依地下水賦存條件，主要分布碎屑巖類孔隙裂隙水和松散巖類孔隙水。除較寬闊的河谷川道、黃土塬、沙漠草原區(qū)稍富水外，其他地區(qū)均屬貧水或極貧水。潛水主要含水層有沙漠灘地沖湖積層、河谷區(qū)全新統(tǒng)沖積砂卵石層、黃土塬區(qū)中更新統(tǒng)黃土、三疊系侏羅系和白堊系碎屑巖孔隙含水層。承壓水主要含水層為碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水層。

陜南秦巴山地面積較大的盆地有漢中盆地、西鄉(xiāng)盆地、安康盆地、商丹盆地。山間盆地含水層主要為第四系沖積砂卵石層潛水，漢中、安康盆地內(nèi)還分布有承壓水，含水層為中—下更新統(tǒng)沖湖積砂礫石層，安康盆地為砂卵石層（陜西地礦局第一水文地質(zhì)隊，1976）。

1.2 含水巖組分布特征

陜西省地域南北狹長，受地質(zhì)構(gòu)造、地貌、氣候等因素控制，各含水巖類的分布及富水性均有較大差異，形成陜北黃土高原、關(guān)中盆地、陜南秦巴山地3個不同特征的水文地質(zhì)區(qū)，主要包括松散巖類孔隙裂隙含水巖組、碳酸巖巖溶裂隙含水巖組、碎屑巖孔隙裂隙含水巖組、巖漿巖變質(zhì)巖裂隙含水巖組4類含水巖組。松散巖類孔隙裂隙含水巖組主要分布于關(guān)中、陜北廣大地區(qū)及陜南山間盆地，含水層主要為第四系沖洪積、湖積孔隙含水巖組和黃土、黃土狀土孔隙裂隙含水巖組。其中，第四系沖洪積、湖積孔隙含水巖組主要分布于毛烏素沙地、關(guān)中盆地、漢中盆地及各大河流河谷區(qū)，含水層巖性主要為砂、砂礫（卵）石。黃土、黃土狀土孔隙裂隙含水巖組主要分布于陜北黃土高原、關(guān)中黃土塬區(qū)，陜南部分盆地有零星分布。含水層巖性主要為黃土、黃土狀土。碳酸鹽巖巖溶裂隙含水巖組主要分布于陜北東北部、關(guān)中北部及陜南秦巴山地，含水層巖性主要為震旦系、寒武系、奧陶系、泥盆系、二疊系和三疊系碳酸鹽巖。碎屑巖孔隙裂隙含水巖組主要分布于陜北黃土梁峁溝壑區(qū)以及陜南部分山間盆地邊緣，含水層主要為二疊系、三疊系、侏羅系和白堊系砂、泥巖，陜北白堊系含水巖組以孔隙裂隙含水為主，其他地區(qū)含水巖組以構(gòu)造裂隙、風化裂隙含水為主。巖漿巖變質(zhì)巖裂隙含水巖組主要分布于陜南秦巴山地，含水層巖性主要為元古代至中生代各類巖漿巖及太古界、元古界至古生界變質(zhì)巖（陜西省地質(zhì)調(diào)查院等，2020）。

2 地下水監(jiān)測站網(wǎng)分布

陜西省自然資源部門管理的國家級和省級監(jiān)測站點共有550個，其中，國家級站點360個，省級站點190個。國家級站點分布于10個設(shè)區(qū)市、西咸新區(qū)和韓城市（計劃單列市），主要在陜西省關(guān)中盆地、陜北風沙灘區(qū)、陜南山間盆地等主要盆地區(qū)形成區(qū)域骨干監(jiān)測站網(wǎng)，監(jiān)測區(qū)總控制面積約3.5×104km2。國家地下水監(jiān)測工程站點在關(guān)中盆地內(nèi)分布有245個（圖1），在關(guān)中盆地初步形成4橫20縱的骨干監(jiān)測剖面，實現(xiàn)對盆地內(nèi)各主要水文地質(zhì)分區(qū)的第四系松散層潛水、承壓水以及渭北巖溶水的全面監(jiān)測。主要監(jiān)測剖面見圖2。

國家地下水監(jiān)測工程（陜西省部分）監(jiān)測站網(wǎng)監(jiān)測內(nèi)容為水位、水溫和水質(zhì)。水位水溫監(jiān)測采集頻率為1小時/次，全部實現(xiàn)自動化監(jiān)測、實時傳輸，水質(zhì)監(jiān)測為1年1次單點37項（部分年份為97項），水質(zhì)監(jiān)測采取井內(nèi)取水樣送檢化驗的方式進行。陜西省國家級監(jiān)測站點于2016年開始建設(shè)，2018年建設(shè)完成并開始運行監(jiān)測（陶福平等，2020）。

圖1 關(guān)中盆地地下水監(jiān)測站點分布圖Fig.1 Distribution map of groundwater monitoring stations in Guanzhong basin

圖2 關(guān)中盆地骨干剖面水文地質(zhì)剖面圖示意圖Fig.2 Schematic diagram of hydrogeological profile of the backbone section of the Guanzhong Basin

陜西省省級地下水監(jiān)測站點190個，分布于西安市、咸陽市、寶雞市、渭南市、銅川市、安康市、漢中市和榆林市等8市的30余個城市集中供水水源地，以集中供水水源地監(jiān)測為主。同時，對城市之間的區(qū)域地下水動態(tài)變化也有一定控制，監(jiān)測控制面積1300 km2。

省級監(jiān)測站點僅部分站點實現(xiàn)水位自動化監(jiān)測，大部分監(jiān)測站點通過人工監(jiān)測。水位監(jiān)測頻率為3～6次/月，水質(zhì)監(jiān)測頻率為1次/年。

3 主要盆地地下水位動態(tài)分析

3.1 關(guān)中盆地區(qū)域地下水位動態(tài)特征

關(guān)中盆地為黃河流域中游區(qū)的重點監(jiān)測區(qū)域，2000年前，關(guān)中盆地地下水經(jīng)過50多年的開采后，地下水位總體呈下降趨勢，特別是在主要城市集中供水水源地，水位下降幅度更大。2000年后，隨著黑河水利樞紐主體工程啟用，西安市徹底告別水荒。由于地表水的大量使用，地下水使用量相對減少，用水結(jié)構(gòu)的變化，導致西安地區(qū)地下水位降幅減緩，西安城區(qū)部分區(qū)域水位逐漸回升（表1）。

2016～2020年5年期間，關(guān)中盆地潛水地下水位總體保持穩(wěn)定狀態(tài)略有上升，水位總體波動幅度不大，部分地區(qū)受開采和降水的影響，區(qū)域水位升降不一。2016～2020年，關(guān)中盆地潛水枯水期水位對比分析，平均水位上升0.81 m（表2）。2017、2019和2020年3個年度平均降雨量均超過600 mm，相應年份的水位均處于小幅上升狀態(tài)，2019年度降雨量最大，相應平均水位上升幅度最大，平均水位上升0.43 m。關(guān)中盆地地下水潛水水位各季度總體規(guī)律為第四季度平均水位最高，第二季度平均水位最低，第三季度略高于第一季度。

2016～2020年，關(guān)中盆地承壓水枯水期水位對比分析，平均水位上升2.86 m。水位變化與地下水開采關(guān)系密切，隨著黑河水利樞紐工程與城市地下水開采管控等生態(tài)保護措施的實施，近年來部分承壓水站點所代表的區(qū)域水位有一定幅度上升。關(guān)中盆地承壓水位各季度總體規(guī)律為：第四季度平均水位最高，第二季度平均水位最低，第三季度略高于第一季度。承壓水年內(nèi)平均變幅大于潛水。

3.2 漢中盆地地下水位動態(tài)分析

2016～2020年，漢中盆地潛水平均水位下降1.08 m。其中，2016年平均水位下降0.11 m，2017年平均水位下降1.71 m，2018年平均水位上升0.76 m，2019年平均水位上升0.32 m，2020年平均水位下降0.34 m。

表1 陜西省主要盆地區(qū)代表性監(jiān)測站點水位埋深監(jiān)測結(jié)果一覽表（水位埋深：m）Tab.1 List of monitoring results of water level burial depth of representative monitoring stations in major basin areas of Shaanxi Province （Water level burial depth: m）

表2 陜西省主要盆地區(qū)水位埋深監(jiān)測結(jié)果分析統(tǒng)計表Tab.2 Statistical table for analysis of monitoring results of water level burial depth in major basin areas of Shaanxi Province

4 主要城市建成區(qū)地下水位動態(tài)特征

選取監(jiān)測資料豐富的陜西省主要盆地——關(guān)中盆地和漢中盆地涉及的主要城市建成區(qū)西安市、寶雞市、渭南市、漢中市等地下水水位特征進行論述。

4.1 西安市建成區(qū)地下水動態(tài)特征

2016～2020年，西安市建成區(qū)潛水平均水位上升0.9 m，承壓水平均水位上升6.41 m（表3）。潛水水位總體基本穩(wěn)定略有上升，承壓水水位上升明顯。

2016～2020年，西安市建成區(qū)潛水平均水位上升0.9 m。水位上升變化典型區(qū)域為西安市城區(qū)及東南部，水位上升幅度較大，大部分站點水位為上升狀態(tài)，最大上升幅度5.70 m。水位下降變化顯著典型區(qū)域為西安市東郊灞河水源地、北郊渭濱水源地一帶。城西區(qū)域潛水水位平均上升0.5～1 m，魚化寨地區(qū)及灃皂河水源地潛水水位上升幅度大于2 m。渭濱水源地潛水平均水位下降1～2 m，浐灞河水源地及長安區(qū)南部潛水水位降幅大于2 m。其余站點覆蓋區(qū)域水位總體穩(wěn)定。

表3 陜西省主要城市建成區(qū)水位埋深監(jiān)測結(jié)果分析統(tǒng)計表Tab.3 Statistical table for analysis of monitoring results of water level burial depth in build-up areas of major cities in Shaanxi Province

西安市城區(qū)潛水典型站點長序列水位（1990～2020年）呈波動狀態(tài)總體穩(wěn)定略有下降，1990～2018年水位下降0.25 m，2018～2020年水位下降0.86 m，水位埋深曲線見圖3。

2016～2020年，西安市建成區(qū)承壓水水位總體呈上升趨勢，平均水位上升6.41 m。水位上升典型區(qū)域為西安市城區(qū)及東南部，水位上升幅度較大，城區(qū)東南部承壓水水位均呈為上升狀態(tài)，水位呈區(qū)域性上升趨勢，西安市城區(qū)東南部上升區(qū)15個監(jiān)測站點平均上升值為6.72 m。水位下降變化典型區(qū)域為西安市東郊灞河水源地、北郊渭濱水源地一帶。西安市建成區(qū)大部分區(qū)域水位上升幅度較大，以魚化寨為代表的高新區(qū)承壓水水位上升幅度超過10 m，局部區(qū)域承壓水水位上升超過20 m。承壓水水位上升幅度超過10 m的區(qū)域主要分布在碑林區(qū)及雁塔區(qū)中西部區(qū)域。

西安市建成區(qū)承壓水典型站點長序列水位（1990～2020年）總體穩(wěn)定有一定幅度上升，近30年水位上升46.69 m，其中1990～1996年水位下降26.06 m，1996～2020年水位上升71.75 m，水位埋深曲線見圖4。

4.2 寶雞市建成區(qū)地下水動態(tài)特征

2016～2020年，寶雞市建成區(qū)潛水監(jiān)測站點平均水位上升0.04 m。2016年度水位上升0.48 m，2017年度水位下降0.76 m，2018年度水位下降0.68 m，2019年度水位上升降0.41 m，2020年度水位上升0.59 m。2019、2020年度水位呈上升趨勢。

2016～2020年，寶雞市建成區(qū)承壓水平均水位上升0.82 m。2016年度水位下降0.55 m，2017年度水位上升0.18 m，2018年度水位上升0.05 m，2019年度水位上升0.67 m，2020年度水位上升0.47 m。

圖3 西安市建成區(qū)潛水典型監(jiān)測站點水位埋深曲線圖Fig.3 Curve of water level buried depth of typical diving monitoring stations in Xi’an built-up area

圖4 西安市建成區(qū)承壓水典型監(jiān)測站點水位埋深曲線圖Fig.4 Curve of water level buried depth of typical monitoring stations for confined water in Xi’an built-up area

4.3 渭南市建成區(qū)地下水動態(tài)特征

2016～2020年，渭南市建成區(qū)潛水監(jiān)測站點平均水位上升0.56 m。2016年度水位下降0.02 m，2017年度水位上升0.24 m，2018年度水位下降0.07 m，2019年度水位下降0.15 m，2020年度水位上升0.56 m。

2016～2020年，渭南市建成區(qū)承壓水平均水位下降0.68 m。2016年度水位下降1.03 m，2017年度水位上升0.11 m，2018年度水位下降0.44 m，2019年度水位上升0.06 m，2020年度水位下降0.62 m。

4.4 漢中市建成區(qū)地下水動態(tài)特征

2016～2020年，漢中市建成區(qū)潛水水位基本穩(wěn)定略有下降，平均水位下降1.31 m。2016、2017年2個年度，平均水位下降0.92 m，2018年度平均水位下降0.46 m，2019、2020年2個年度平均水位上升0.07 m。2016～2018年度，水位有小幅下降，2019、2020年度水位基本穩(wěn)定。

研究分析，近5年來關(guān)中盆地與漢中盆地主要城市建成區(qū)地下水位動態(tài)成因為：①西安市建成區(qū)地下水位明顯受開采量、開采季節(jié)影響，潛水和承壓水水位有著不同的動態(tài)特征。潛水地下水位下降變幅較小，總趨勢基本穩(wěn)定。承壓水受開采量影響較大，隨著城市地下水開采量控制措施的不斷落實到位以及用水結(jié)構(gòu)變化，水位回升明顯。②寶雞、渭南市、漢中建成區(qū)潛水和承壓水主要受降雨及地表水補給等自然因素影響，水位基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 主要盆地地下水溫動態(tài)分析

國家地下水監(jiān)測工程建成并運行以來，陜西省各監(jiān)測站點獲取了持續(xù)的水溫監(jiān)測資料。選取2018～2020年主要盆地區(qū)代表性監(jiān)測站點每半年水溫結(jié)果進行動態(tài)分析，具體見表4。

5.1 關(guān)中盆地地下水溫動態(tài)分析

水溫監(jiān)測結(jié)果顯示，2020年度關(guān)中盆地潛水水溫為14.20～20.68℃，平均水溫為15.83℃。關(guān)中盆地潛水低于15.0℃的低溫區(qū)，分布在寶雞市千河—渭河河谷階地及蟠龍塬、鳳翔塬，扶風縣西部黃土臺塬區(qū)及岐山縣北部地帶，周至縣及鄠邑區(qū)渭河河谷階地，涇陽縣涇河以北區(qū)域及三原西部區(qū)域。高于17℃的高溫區(qū)分布在岐山縣城及其西部黃土塬中部地帶、禮泉縣北部黃土臺塬地帶、西安市鄠邑區(qū)南部洪積扇地帶和大荔縣渭河沖洪積平原中部地帶。關(guān)中盆地潛水2020年度相對2019年度平均水溫上升0.13℃，相對2018年度平均水溫上升0.11℃。水溫區(qū)域分布明顯，四季水溫基本穩(wěn)定。

2020年度關(guān)中盆地承壓水水溫范圍為14.14～21.42℃。低于15℃的低溫區(qū)分布于寶雞市渭濱區(qū)、金臺區(qū)河谷階地及黃土臺塬地帶和西安市鄠邑區(qū)東北部渭河沖洪積平原地帶。水溫高于17℃的高溫區(qū)分布于扶風縣、岐山縣黃土臺塬中部地帶和興平北部、禮泉南部、武功北部黃土臺塬中部地帶，戶縣東部、西安市城區(qū)西南部，臨渭區(qū)南部、華州區(qū)南部山前洪積扇地帶，大荔縣東南部渭河沖洪積平原地帶和富平縣北部、蒲城縣北部山前洪積扇地帶及韓城芝川塬北部。關(guān)中盆地承壓水2020年度平均水溫為16.35℃，相對2019年度平均水溫上升0.04℃，相對2018年度平均水溫上升0.02℃。關(guān)中盆地承壓水水溫相對較為穩(wěn)定，隨季節(jié)變化微弱，黃土塬區(qū)一般波動較弱，個別監(jiān)測井有一定波動。

表4 陜西省主要盆地區(qū)代表性站點水溫監(jiān)測結(jié)果一覽表（水溫：℃）Tab.4 List of water temperature monitoring results of representative stations in major plain areas of Shaanxi Province （Water Temperature:℃）

5.2 漢中盆地地下水溫動態(tài)分析

2020年度，漢中盆地潛水水溫為15.97～18.57℃，平均水溫為17.02℃。相對2019年平均水溫上升0.09℃，相對2018年度平均水溫上升0.11℃。漢中盆地承壓水水溫為16.53～16.61℃，平均水溫為16.57℃，相對2019年平均水溫上升0.12℃，相對2018年度平均水溫上升0.14℃。

6 主要盆地地下水典型離子特征

6.1 關(guān)中盆地地下水典型離子特征

關(guān)中盆地潛水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果顯示，2017～2020年硫酸鹽、鎂、鈉、鈣、氯化物、溶解性總固體等離子平均含量基本穩(wěn)定。其平均含量及變化曲線見圖5。

關(guān)中盆地承壓水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果顯示，2017～2020年鎂、鈣、氯化物等離子平均含量總體穩(wěn)定，硫酸鹽、鈉、溶解性總固體等離子含量呈下降趨勢。其平均含量及變化曲線見圖6。

圖5 關(guān)中盆地潛水典型離子平均含量變化曲線圖Fig.5 Variation curve of average content of typical diving water ions in Guanzhong basin

圖6 關(guān)中盆地承壓水典型離子平均含量變化曲線圖Fig.6 Variation curve of average contenttypical ions of confined water in Guanzhong basin

6.2 漢中盆地地下水典型離子特征

漢中盆地潛水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果顯示，2017～2020年硫酸鹽、鎂、鈉、鈣、氯化物等離子平均含量基本穩(wěn)定，溶解性總固體平均含量（除2018年數(shù)值較大外）有上升趨勢。其平均含量及變化曲線見圖7。

圖7 漢中盆地潛水典型離子平均含量變化曲線圖Fig.7 Variation curve of average content of typical diving ions in Hanzhong basin

7 結(jié)論

（1）關(guān)中盆地潛水水位近5年總體穩(wěn)定，略有上升，潛水水位變化與降雨量關(guān)系密切，降雨量較大年份水位上升幅度相對較大。關(guān)中盆地潛水典型離子平均含量基本穩(wěn)定。

（2）關(guān)中盆地承壓水水位近5年水位總體有一定幅度的上升，局部地區(qū)上升幅度較大。關(guān)中盆地承壓水水位變化與地下水開采關(guān)系密切，開采量減小幅度較大的區(qū)域，地下水水位上升幅度明顯。關(guān)中盆地承壓水典型離子平均含量基本穩(wěn)定，部分離子含量近年逐漸降低。

（3）漢中盆地地下水位相對較為穩(wěn)定，主要受降雨量影響較大。

（4）關(guān)中盆地與漢中盆地水溫基本穩(wěn)定，近年水溫略有升高。