长治盆地浅层地下水动态研究

王保云

（长治市水文水资源勘测分局，山西 长治 046011）

地下水动态在天然状态下受大气降水和潜水蒸发控制，但在开采条件下受自然及人为因素的影响，其年际变化综合反映了不同年份补排泄均衡情况。长治市浅层地下水开采主要集中在盆地区，尤其是20世纪90年代以后，开采量迅速增加，造成地下水位持续下降、水质恶化等一系列水环境地质问题。

1 概况

长治盆地跨长治市城区、郊区、潞城、屯留、长子、长治县，面积1 169 km2，地下水埋深浅，富水性好，是当地农村人畜饮水、灌溉、乡镇企业用水的重要供水水源。

长治盆地主要含水层类型为第四系孔隙水，是太行山西部向斜或断陷盆地之一，沉积物厚度约在300 m之内，岩性以细砂为主，以冲积浅层含水层为主，含水层沿浊漳河南源及其他河谷呈带状分布，岩性为中细砂，西、西南部为低山丘陵砂页岩分布区，地下水补给资源量小，东部为石灰岩山区，岩溶水埋深在270～290 m之间，且沿山前断裂向NNE方向排泄，对盆地侧向补给不利。以降水补给为主，浅层地下水由东、南、西向漳泽水库汇流，排泄于浊漳河南源黄碾出口，并消耗于开采、蒸发。

长治盆地冬季干旱少雨，夏季降雨充沛，秋雨多于春雨，多年平均年降水量588.0 mm，最大降水量947.3 mm（2003年），最小降水量312.6 mm（1997年），汛期降雨量占年总量的70%以上，多年平均水面蒸发量为1 463 mm（20 cm蒸发皿）。

2 地下水开发利用

依据长治市用水统计资料，2000—2010年长治市地下水开采量体现出如下特征。

第一，全市多年平均地下水取水量8700万m3，由2000年的9701万m3减少到2010年的8303万m3，年减少率1.5%。盆地浅层地下水取水量占全市总取水量的22.7%，占地下水取水量的43.9%，地下水取水量占总取水量的51.7%。

第二，农业作为地下水取用大户，其多年平均年地下水取水量为5 665万m3，占全市盆地浅层地下水取水量的61.5%，占地下水取水量的28.6%；农业取浅层地下水年际变化较大，最大为2007年的6822万m3，最小为2003年的2 518万m3，倍比值2.7。

第三，多年平均工业年取用盆地浅层地下水1 369万m3，占全市地下水取水量的15.7%，占地下水取水量的6.9%。由2000年的1559万m3减少为2010年的1 032万m3，减少了33.8%，年减少率为3.1%。

第四，城市生活利用浅层地下水越来越少，多年平均值为386万m3，占全市盆地浅层地下水取水量的4.4%，占地下水取水量的1.9%，最大为521万m3，最小为172万m3，倍比值3.0。

第五，盆地区农村人畜取水量基本为浅层地下水，多年平均取水量1 280万m3，占盆地浅层地下水取水量的14.7%，最大为1585万m3，最小为1044万m3，倍比值1.5。

第六，长治盆地多年平均地下水资源量11 491万m3，可采资源量9 994万m3，2000—2010年实际开采量8 700万m3，开发利用率75.7%，开发利用程度为87.1%，开采系数为0.87，小于1，尚有开发潜力，但开发空间不大。

3 地下水动态特征

据地下水多年动态观测资料显示，长治盆地浅层地下水动态受降水量、开采量、潜水蒸发量等因素影响，地下水位、水量、水质都发生了不同程度的变化。

3.1 年际动态特征

根据2000—2010年动态观测资料分析，长治盆地地下水年际变化受降雨量和开采量因素的直接控制。例如，在同样降雨情况下：凡属纯地表水灌区，地下水位都呈逐年上升趋势；凡属纯井灌区，地下水位都呈不断下降趋势；而在地表水与地下水相结合的灌区，则水位基本稳定。可初步得出渠灌升、井灌降、井渠双灌平的规律。另外，地下水位的年际动态变化与降水量的周期性变化规律基本一致，即丰水年水位上升，平水年基本稳定，枯水年下降。当然，地貌补排因素不同时，水位变幅大小也有差异。2000—2010年，长治盆地经历了丰、平、枯不同频率降水及地下水以丰补欠的调节过程。最大降水年947.3 mm（2003年），最小降水年411.8 mm（2010年），11年平均降水量为566.9 mm，2008—2010年为枯水年，这3年枯水期盆地地下水位分别下降0.26 m，0.60 m和0.79 m，累计下降1.65 m。2005年为平水年，地下水位上升0.03 m，处于稳定状态。2003年为丰水年，地下水位上升3.06 m。见表1。

表1 长治盆地降水量与地下水位变化距平百分率表

3.2 年内地下水动态特征

年内地下水位动态主要受降雨、开采、灌溉影响，在入冬初春期间，灌溉偏少，雨量偏小，基本不开采地下水，则潜水位缓慢回升，3月份出现峰值，在4—6月春夏灌溉期间，大量开采地下水，水位明显下降，直至出现谷值，7—8月降水剧增，开采量减少，地下水位从10月起逐步回升，年内水位变幅一般在0～2 m之间。

4 地下水位变化原因探讨

4.1 降雨影响

降雨是影响地下水动态的主要因素，雨季时降雨入渗补给量增加，地下水位随之回升；旱季下渗补给量减少，地下水位下降。一般情况下，降雨量大，水位上升也大；同时水位上升值与降水强度、降水类型、前期土壤含水量、地下水埋深、包气带岩性和厚度等因素有关。

4.2 人为因素

工农业生产开采地下水，消耗地下水资源，引起地下水位下降，而在地表水作为水源的地区，由于渠系渗漏和田间灌溉入渗补给，会使地下水位回升。

5 地下水位下降引发的水环境地质问题

5.1 地下水位持续下降，降落漏斗范围不断扩大

多年来，长治盆地地下水年际开采基本处于采补平衡状态。近年来，盆地区煤矿不断增加、建设规模不断扩大，如三元煤业等兼并重组整合煤矿9处，设计年产能1 410万t，潞安常村矿等国家统管煤矿6处，设计年产能3 800万t，煤矿采空面积不断扩大，由此引发的地面沉降、裂缝、塌陷，导致靠近煤矿附近浅中层地下水位大幅下降，个别区段甚至含水层被疏干，天然贮水结构遭到破坏。从2000年初到2010年，盆地北部的南渔泽村一带地下水位埋深已由8～15 m降至25～32 m，地下水位处于持续下降状态，而且下降速率有加快趋势，形成以煤矿为中心的降落漏斗区不断扩大。

5.2 水质恶化

农业生产使用化肥、农药污染了土地，降雨入渗又将污染物带入地下水，浅层水随之受到污染；局部地下水位持续下降，包气带厚度增大，水的氧化还原环境变化，盆地浅层地下水总硬度、溶解性总固体、硫酸根离子含量增加使得盆地孔隙水水质恶化。2010年5月长治市水环境监测中心对长治盆地10眼浅层地下水井进行水质检测，结果表明，盆地中心部位，人类活动频繁地段总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、细菌总数、氨氮超标。

6 防治对策

第一，充分利用地表水源。长治盆地西部发育有多条河流，地表水资源相对丰富，利用地表水源替代井灌水源，涵养水源，使地下水位回升，丰水期储蓄、枯水期利用，形成地下储备水源。

第二，应加快城市污水处理的深度、力度，既可防止污水污染，又可充分利用处理后的城市污水进行农业灌溉。

第三，煤矿开采直接疏干石炭系、二叠系砂岩裂隙含水层，局部间接影响或疏干第四系孔隙含水层，因此应加强监测，随时掌握地下水位动态变化规律，以便发现问题并及时采取必要的防治措施。