辽河流域柳河平原地下水位动态特征及成因类型

杨国民

(辽宁省地勘局第四地质大队地质环境监测站,辽宁 阜新 123000)

1 研究区概况

研究区位于下辽河流域柳河平原,行政区划隶属于辽宁省阜新市彰武县 ,地理坐标界于东经 122°53′～ 122°55′,北纬 42°07′～ 42°53′,地势北高 南低,呈北 西—南 东向 展布。东与铁法丘陵相接,西接辽西丘陵山地,北接科尔沁沙地南缘,南接下辽河平原,面积为 1 492 km2,见图 1。

图1 研究区区位置

1.1 气象

该区气候类型属于温和半湿润季风大陆性气候,年平均气温 7.2℃,最高气温 37.4℃,最低气温 -30.4℃,年内气温变化较大;多年平均降水量 510 mm,降水多集中 7～9月份,占全年降水的 66%,降水分布不均,时空变化明显;多年平均蒸发量 1 500mm,春季 4～6月份蒸发最为强烈,占全年蒸发量的 78%以上。

1.2 河流水文特征

柳河属于下辽河支流,发源于内蒙,于新民市南流入辽河,年平均地表迳流量为 3.28亿 m3/年。

1.3 地下水形成条件

大气降水是本区地下水主要的补给来源,降水直接控制着地下水位动态。柳河对地下水位具有一定的补排调节作用;地下水迳流在彰武以北平原,由于地形坡度大,主要表现为水平迳流;彰武以南平原由于地形坡度变小,地下水迳流滞缓,以垂直上升为主,兼有水平迳流;地下水排泄除以蒸发排泄为主外,还表现为水平迳流排泄,局部地段排泄较强,形成潜水溢出带,汇集成季节性小河流;该区含水层岩性为细砂、粉细砂、中粗砂、砂砾石,含水层厚 5～30m,单井出水量为 500～1 000 m3/d,水位埋深 2.0～7.0 m,表层为亚砂土。

2 地下水位动态

2.1 地下水位动态及其影响因素

本区影响地下水位动态因素中,以气候为主导因素,大气降水直接控制地下水位的动态,而地质、水文地质则是其区域性控制因素,水文及人为因素是地段性主要影响因素。

2.1.1 地下水位动态与气候因素：

研究区第四系孔隙水类型单一,表层覆盖亚砂土、粉细砂,只有局部有亚粘土,均属于薄层,地下水埋深较浅,水位动态受气候影响最为明显,降水直接控制地下水位动态(见图2)。

图2 ××号点 2003～2006年实测地下水过程线

从图 2可见,年内及年际 1～4月份降水量小,地下水缓慢降低,5～6月份降水量增加,地下水逐渐上升,7～8份降水量剧增,水位迅速上升,出现峰值;9月份以后降水量逐渐减少,水位逐渐下降。表现为地下水与降水量的相关性。

地下水位动态多年变化规律是：低水位期在 2～4月份,高水位期出现在 7～8月份,在地下水动力过程线上此时出现明显的高峰值,高峰水位期一般延续 10月份,有的延续时间较长,可延至 11月份(见图 3)。

图3 地下水动态多年变化规律

从图 2、图 3可见,地下水在年内和多年的变化规律与降水的周期性变化最为密切。

此外,蒸发对本区地下水位动态也有一定影响,据本区多年气象统计,4～6月份蒸发作用强烈,占全年蒸发量78%,而降水量仅为 39.6～80.67mm,蒸发是降水量 5～30倍,地下水位明显下降。

2.1.2 地下水位动态与水文因素

柳河为区内主要的河流,其水力联系根据以往的测流资料表明：柳河右岸中、上游地带地下水补给河水,下游河水补给地下水,左岸以河水补给地下水为主。因此,近河地带地下水位动态表现出两次水位高峰值,第一次高峰值在 4～5月份出现,峰值不大,由于冰河溶解所致。第二次高峰值在 7～8月份,由降水引起河水位上涨,地下水得到河水的补给,水位相应升高。(图 4、图 5)。

图4 ××号点地下水位实测过程线

图 5 ××号点地下水位实测过程线

2.1.3 人为因素

本区人工开采地下水主要是彰武县城镇供水连续开采区及中南部农灌季节性开采,因开采方式及开采强度不同,对地下水动态影响程度也不一样。

2.2 地下水位动态变化规律

地下水位埋深变化较大,根据多年观测资料统计,地下水埋深年际间变化更为明显。在中上游平原地下水埋深最高为 0.80～5.00 m,出现在 8～10月份,最低 2.79～6.38 m,出现在 2～4月份,水位变幅为 0.87～2.69 m;在下游平原,其最高为 0.84～4.30 m,出现在 7～8月份,最低 2.21～4.90m,出现在 2～3月份,水位变幅 0.6～2.21m。

2.3 地下水动态成因类型

研究区尚未开展地下水均衡试验研究,因此成因类型划分只依据主要影响因素,并结合水文地质条件及地下水动力过程线的初步特征等可划分为气候性、水文—气候性、气候开采型三种成因类型,其中以气候性为主。

2.3.1 气候型

其动态主要受气候影响,水位变化与气候要素(降水)有明显的相关性。表现在春季少雨,地下水缓慢下降,最低水位在 3～4月份,7～8月份降水集中,降水量增大,水位明显上升,达到年内最高值。年水位变幅较大,一般为 1.00～2.60m。

图 2所示为典型的气候型地下水位动力变化线。从图 2可以看出 1～4月份降水总量为 32.8 mm,占全年总降水量8.85%,其水位埋深 3.07～3.26 m;5～6月份总降水量为132.2mm,占全年降水量 35.65%,地下水位随之上升,水位埋深为 1.89～2.49 m;7～8月份降水总量为 184.6 mm,占全年总量 49.78%,地下水上升较快,水位埋深可达 0.70～0.73 m;9～12月份降水量为 55.9 mm,占全年降水量15.08%,水位呈波动状逐渐下降。地下水位过程线呈单峰型。

2.3.2 水文—气候型

主要分布柳河近河平原地带,河水与地下水有密切的水力联系,有一定的补排转化关系。影响地下水动态因素除以降水为主导因素外,柳河对其动态起重要作用。在近河地带地下水位与河水水位有一定的相关变化,其特征是 1～4月份冰雪融化,河水水位略有升高,地下水位相应抬高,4～5月份地下水出现年内第一次小峰值;7～8月份降水集中,河流正值洪峰期,河水位迅速上升,地下水位相应明显升高,在 8～9月份达到年内最高值;9～12月份随着降水减少,河水位下降,地下水位平缓下降。(图 4、图 5)。其动态特征是：因不同地段河流作用强度不同,地下水位动态特征变化较大。多年观测资料统计表明,柳河近岸地下水位埋深为 1.50～2.80m,最高 0.80～0.98m,局部更高些,最低 3.25～3.69 m,年水位变幅 0.60～1.50。地下水位过程线呈双峰型。

2.3.3 气候—开采型

主要出现于城镇市政供水和农灌季节性开采集中开采区,因强度开采而破坏了天然地下水动态的规律性,使其发生了显著变化。以彰武镇 ×××号井为例,2003～2006年地下水最高水位与最低水位特征值统计表可知,最高水位为82.41～79.20 m,最低水位为 81.03～79.56 m,水位变幅为3.21～1.47m,水位呈逐年下降趋势。(见表3 ,图 6)

表3 ×××井 2003～2006年最高水位与最低水位特征值统计表

图 6 ××号实测地下水位过程线

3 结语

综上所述,该区地下水动态成因以气候型为主,地下水位埋深较浅,水位变化明显受大气降水控制,地下水动态与降水明显相关;柳河对平原近河地带地下水资源起着一定的补排调节作用;由于近几年持续干旱,降水减少,使该区地下水位呈下降趋势,尤其是城镇用水及农业灌溉集中开采区,水位下降更为明显。

[1]许国柱,王文昭.专门水文地质学.地质出版社,1987.

[2]阜新市地下水监测年度报告.2003—2006.