1、1 / 12论安阳市区地下水位下降漏斗演变与地下水可持续利用规划摘要：在进行地下水资源评价时，地下水的补给排泄均衡项有许多不确定因素，这大大降低了评价的精度,也影响了地下水可持续利用规划的科学性与准确性。根据不同时期实测的安阳市区地下水位数据,研究地下水位演变过程,得出地下水位下降漏斗形成的初始与现状地下水位变幅值(1965 年-2017 年或 1980 年-2017 年),利用给水度 值,可以较精确的计算这个时段的地下水超采量。安阳河冲洪积扇具有较大的含水空间,该地区已形成稳定的地下水位下降漏斗,此漏斗是建立地下水调蓄水库良好的场所。在安阳河冲洪积扇漏斗区规划实施地下水人工回灌是一条安阳市区
2、地下水可持续利用之路。 关键词：安阳市区； 地下水位下降漏斗；可持续利用；规划 1672-1683（2017）06-0021-04 Evolution of Depression Cones and Planning of Sustainable Utilization for Groundwater in the Urban Areas of Anyang City MIAO Jin-xiang (Henan Institute of Geological Survey, 2 / 12Zhengzhou 450001, China) Abstract: There are many unce
3、rtainty factors in terms of groundwater recharge and discharge on evaluating groundwater resource, which greatly lowers evaluating precision of groundwater and affects accuracy of groundwater planning. The over-extraction amount of groundwater could be calculated accurately based on groundwater leve
4、l data in different periods (1965-2017 year or 1980-2017 year) and parameter of aquifers by studying evolution of groundwater depression cones. There is great water containing space and have formed stable groundwater depression cones in proluvial fan of the Anyang River. This proluvial fan is a well
5、 site for setting-up underground reservoir. The artificial recharge in proluvial fan of the Anyang River is a road for groundwater sustainable utilization in the Anyang urban areas Key words: urban areas of Anyang city; groundwater depression cones; groundwater sustainable utilization; planning 安阳市区
6、位于河南省最北部,市区面积 km2 ，建成3 / 12区面积 87 km2, 市区人口万。安阳市区是中国八大古都之一、世界文化遗产殷墟所在地、甲骨文的故乡，它还是河南省重要的工业生产基地。 安阳市区工农业及生活用水主要依赖开采地下水，20世纪 80 年代中期以来，随着经济的发展，地下水开采规模与强度大幅度增加，地下水严重超采，地下水位持续下降，地下水位下降漏斗不断扩大,由此而引发了相关的地质环境问题。 在过去，由于人为因素，准确地统计地下水开采量与计算地下水资源量难度很大，造成地下水超采量计算误差较大，地下水规划缺乏较准确的数据支撑。中国地质调查局国土资源大调查 “华北平原地下水可持续利用调查
7、评价”项目收集了 20 世纪 50 至 90 年代的地下水位资料，完成了2001 年至 2017 年连续 5 年地下水统一调查及地下水长期观测，通过地下水位下降漏斗演变研究，可以较准确地计算地下水超采量，进行地下水可持续利用规划。 1 水文地质概况 安阳市地处半湿润温带大陆性季风气候区，年降水量约 600700 mm，属海河流域漳卫河水系,主要河流水库有：漳河、洹河(安阳河)、洪水河、岳城水库、小南海水库、彰武水库。大型的供水渠系有跃进渠、万金渠、幸福渠 洹南渠等,正在建设中的南水北调中线工程从本区西部经过。 4 / 12安阳市西依太行山,东部为黄淮海平原。地势西高东低，南北高中间低，中部为安
8、阳河冲洪积扇。 安阳河冲洪积扇是中、晚更新世及全新世后期复合堆积而成，具有明显的上细下粗的二元结构。上层为全新统()、上更新统()的黄土状粉土、粉质黏土，厚 1020 m；下层为上更新统()和中更新统( )卵砾石层及砂层，厚度 1540 m，自西向东逐渐增厚，分选性较差，局部钙质胶结成岩(俗称钙板)。京广铁路以西砾石层分布稳定，粒径粗大；以东呈多层状分布，夹黏性土透镜体，颗粒也明显变细。安阳市区独特的地层构造条件使安阳河冲洪积扇在空间上成为一独立封闭的水文地质单元，粗大巨厚的卵砾石层为地下水人工回灌提供了有利的储水介质条件。 安阳河冲洪积扇地下水主要为降水入渗、河流与侧向径流补给，总体流向为自
9、西向东，受开采的影响，现由城市郊区四周向市区西部径流。安阳市区地处安阳河冲洪积扇的中上部，工农业及生活用水绝大部分是开采 80100 m 以上的安阳河冲洪积扇卵砾石层中的孔隙水；开采方式一是自来水公司、钢厂与电厂的水源井集中开采，二是工矿企业自备井和农用井的分散面状开采；在集中开采区，目前已形成了安钢电厂、豆腐营、四水厂、三水厂等四个相对集中开采中心，中心地带地下水位埋深 3040 m，最大为 m1-2 。 5 / 122 地下水位下降漏斗演变 区域浅层地下水位下降状况 1965 年-2017 年安阳市区域浅层地下水位下降区面积为 4 2 ，平均每年扩大 km2 ；水位下降幅度大于 35 m的
10、区域分布于安阳市区，水位下降幅度大于 20 m 的区域分布于安阳市区、安阳县、滑县、内黄；各县市下降区的扩展速度见表 1，滑县、内黄扩展速度较大。浅层地下水位下降区面积占总面积的 95%3 。 Table 1 List of groundwater depression area of Anyang city in 1965-2017 km2 县市名称 浅层地下水位不同下降幅度的面积 35 m3035 m2530 m2025 m1520 m1015 m510 m7 m 的区城仅分布在山前区，且面积较小；在冲积平原区地下水位埋深一般小于 5 m，多数 23 m，局部 12 。此时期城镇人口少，工
11、矿企业规模小，地下水开采量很小，而地表水相对较充足。山前冲洪积扇前缘多有地下水溢出，排泄地下水。地下水动态主要受降水与河流的控制，故为气象型或水文气象型。水位年变幅 12 m。1965 年，安阳市区浅层地下水位埋深一般 45 m，安阳市区秋口浅层地下水位埋深也为 45 m。 第二期，农灌人工干预期漏斗形成初期。1965 年-6 / 121978 年期间，农田水利工程达到了高潮，河流上游大量修建水库等水利工程，人工调节作用增强，改变了山区地表径流模式，使下游地表水量骤减，多数水库修建有引水灌溉渠系，改变了自然径流模式，使地下水的补给方式也发生了变化。由于农业的发展和生产技术条件的改善，在平原区掀
12、起了井泉建设高潮，机井数量猛增，农业对地下水的开采量也不断增加，浅层地下水位开始有不同程度下降；一般水位埋深为 34 m，水位下降约 12 m。地下水动态主要受降水和人工开采影响，地下水动态类型为气象开采型。地下水埋深7 m 漏斗区迅速扩展，已基本形成了现在埋深分区的雏形。1973 年-1974 年，安阳市区县浅层地下水位埋深一般 24 m，安阳市区秋口浅层地下水位埋深为 68 m。 第三期，农灌与集中供水人工干预期漏斗逐步扩大期。1978 年至今，尤其是 20 世纪 80 年代后期以来，随着城市建设快速发展和工矿企业规模的进一步扩大与农业的发展，需水量猛增，同时，由于地表水严重缺乏，大规模集
13、中供水与面状农灌开采地下水，造成地下水的开采加剧，致使地下水位急骤下降，1980 年安阳市区秋口浅层地下水位埋深也为 68 m，1992 年至 1996 年安阳市电机修造二厂地下水位下降了 10 m（见图 1） ，1996 年以后漏斗则逐步缓慢扩大,大有与整个华北平原区域地下水位下降漏斗连成7 / 12的趋势。人工开采已成为地下水排泄的主要方式,彻底改变了地下水循环系统,地下水动态表现为径流开采型。 根据历年水位长期观测资料, 1979 年-1985 年随着工农业开采量的增加，地下水位逐年下降。1982 年 7 月，地下水位下降到最低值，而后随着降雨的增多和丰水年的到来，又有所提升，基本恢复至
14、原来水平，水位年变幅 m，地下水位下降速率约 ma，此时，地下水处于采补基本平衡阶段。从 1986 年以来，地下水位持续下降，水位变幅 ma，下降速率约 ma，水位再也恢复不到原来的水平，尤其在 1993 年-1995 年，地下水位下降速率甚至达到 20 ma，局部地段卵砾石含水层已疏干近 23(市区西部大坡一带)，表明地下水处于严重超采阶段。 区域降落漏斗的形成和发展演变改变了区内地下水流场特征。首先，激发了一定量的侧向径流补给，从而改变了地下水原来的径流方向，使得周围的地下水向漏斗中心汇流漏斗周围地段的水力坡度由 1991 年的增至目前的；其次，由于地下水位不断下降，大范围疏干了卵砾石含水
15、层。在市区西部吉党、大坡一带，卵砾石层疏干厚度已大于含水层厚度的 60，为地下水的人工回灌腾空了库容；另外，由于市区东部一带地下水位也在不断下降，与市区之间形成了地下分水岭，随市区地下水开采量的增加，分水岭的位置缓慢向东推移，目前已到达西于曹-西辛安-中8 / 12所屯一线。 2001 年-2017 年，河南省地质调查院每年都对安阳市区县进行了浅层地下水位埋深统一调查，通过调查得出，安阳市区秋口一带浅层地下水位埋深一般都大于 30 m（见表 2,图 2） 。 Table 2 List of groundwater level of Qiukou Anyang city downtown in
16、2001-2017 调查点原编号经度纬度地理位置水位埋深/m 水位标高/m 统测日期安 25114173608安阳市区秋口南（河北边） 安 25114173608安阳市区秋口南（河北边）安 26114173608安阳市区秋口南（河北边）G21541141630360750安阳市区郭柴库村东 G21541141630360750安阳市区郭柴库村东 G21511141946360827安阳市区董王度村西南 G21511141946360827安阳市区董王度村西南 9 / 12图 2 安阳市区地下水调蓄条件(据 2017 年 6 月地下水位埋深资料) The condition map of und
17、erground adjusting and storing reservoir in Anyang city downtown 2017 年 6 月漏斗概况 2017 年 6 月 1 日至 15 日河南省地质调查院对豫北浅层地下水进行了统一调查，其中心水位埋深为 mm；其它部分埋深一般都大于 15 m。漏斗面积统计成果见表 3。 Table 3 List of groundwater level depression area of Anyang city downtown(adding County) on 2 浅层地下水埋深区间/m152020252530303535404045小计 3
18、5303525302025152017155105 小计 每年地下水超采发展速度/（108m3a-1 ）安阳市区 下降面积/km 地下水超采量/108m -安阳县 下降面积/km 地下水超采量/108m - 地下水可持续利用规划建议 根据统计计算, 安阳市区地下水超采量108m3/a, 安10 / 12阳市区当地的水资源已不能满足用水需求,必须采取“引外补内”的办法,才能真正解决含水层补给和供水的问题。安阳市区内存在着较好的适宜于地下水调蓄的水文地质结构,使用雨洪、水库河流弃水、工矿弃水等与南水北调中线水源调蓄,开展地表水与地下水资源联合调度,做到“以丰补歉”,是解决安阳市区水资源紧缺问题,地
19、下水可持续利用的有效途径5-8 。 安阳市区地下水库调蓄规划 根据已有的地质、地貌、构造以及水文地质条件等资料，安阳河冲洪积扇具有较大的含水空间,周围封闭性较好, 安阳市区经过几十年的地下水开采,已形成稳定的地下水位下降漏斗,此漏斗是建立地下水调蓄库良好的场所。 安阳市地下水调蓄库地处安阳河冲洪积扇之上，是一相对封闭的储水单元，平面范围为：西起西梁村南流寺村郭里一线；东至东于曹西辛庄中所屯一线；北自大碾屯六寺村韩陵山一线；南到许张村牛房一线，面积约2 。经计算，1980 年-2017 年计算调蓄库容为108 m3 ，回灌量108 m3 。 回灌工程应建一条引水回灌渠和管道，再增加回灌渗井和渗坑
20、加渗井。回灌取水工程按西补西采，东部适当增加开采的方式进行。 南水北调中线运行之前, 地下水可持续利用规划 11 / 12根据安阳市的自然条件，回灌水源主要为地表水。目前安阳市引用岳城水库的水量仅为108 m3 a，还有108 m3 a 的水量可以利用。因此就现状来说，如扩大岳城水库的引水量，是完全能够满足回灌要求的。虽然彰武水库主要供给安钢和电厂，扩大其引水量已经是不可能，但考虑到汛期洪水具有历时短、来量大的特点，可以利用水库的有效库容大量蓄水，作为回灌的一种补充水源。利用本地区的工矿弃水、城市集中雨水: 大型企业的弃水如安钢和电厂的冷却水，经人工处理后，也可作为回灌水源。工矿弃水将随着工业
21、的发展和科学进步产生一定的变化，但必须明确指出，其水质必须达标后方可作为调蓄水源。 南水北调中线运行后, 地下水可持续利用规划 从长远考虑，本地区水资源是不足的，仅靠本地区调节水资源是不能满足城市日趋增长的用水量的。据南水北调中线规划资料，中线线路将在安阳市西郊沿西南部丘陵前经南流寺、史车村一带穿过安阳河向北,在南流寺一带设立放水口门,预计分配给安阳市的净水量为108 m3 a，其中供城市规划区生活及工业用水量为108 m3 a。剩余的水量除了供给农业生产以外，还可以用来调节地下水。由此看来，南水北调中线工程的实现将给本12 / 12地区的发展增添新的活力，同时对于调节地下水、改善地质环境和生
22、态环境将起到决定性的作用。 参考文献: 1 苗晋祥，吴继臣，于素红，等.华北平原地下水可持续利用调查评价(河南)成果报告R.河南省地质调查院,2017.（MIAO Jin-xiang,WU Ji-chen,YU Su-hong,et al. The Report of Surveying and Evaluating for Groundwater in HENAN HUABEi Plain R.Henan Institute of Geological Survey,2017.(in Chinese)） 2 李坷凌，宋丽红.安阳市地下水回灌的可行性分析J.地下水,2017,(2):109-1
23、11.(LI Ke-ling，SONG Analysis on Groundwater Recharge in Anyang City J.Groundwater,2017,(2):109-111.(in Chinese)） 3 费宇红，苗晋祥，张兆吉，等.华北平原地下水降落漏斗演变及主导因素分析J.资源科学,2017,31( 3):394-399.( FEI Yu-hong，MIAO Jin-xiang,ZHANG Zhao-ji,et on Evolution of Groundwater Depression Cones and Its Leading Factors in North China Plain J.Resource Science,2017,31( 3):394-399.(in Chinese)）
