辛安泉域排泄区岩溶水位变化研究

段　妍　邬　龙　菅宇翔　李　文

辛安泉域排泄区岩溶水位变化研究

段妍邬龙菅宇翔李文

辛安泉域水资源是山西省长治市城市生活和工业用水的重要水源。山西省人民政府晋政函 （1998）137号文将该泉水集中出露带划定为泉域重点保护区，因此，研究排泄区的水位变化，对泉域的水资源开发利用和保护，以及科学管理具有十分重要的意义。基于实际水文观测数据，分析辛安泉域多年水位变化情况及其主要影响因素，并结合现状提出可行的泉域水资源保护措施，为改善泉域环境提供理论依据及参考方向。

岩溶水等水位线影响因素水资源保护

1　泉域基本概况

辛安泉域位于山西省东南部、太行山中段西侧，包括了长治市 （除沁源县）的12个县市区及晋中市的榆社县。地理坐标为东经112°25′～113°36′，北纬35°51′～37°25′，面积10 950 km2。总体地势呈西高东低，河流水系流向为自西向东。多年平均降水量为573.98 mm，主要集中在7、8、9三个月。根据辛安泉域岩溶水补、径、排关系，泉域岩溶水系统可分为：补给区、径流区、排泄区和径流滞缓区。排泄区位于潞城市辛安泉镇西流村东，处于潞城、黎城、平顺三县市交界地带的浊漳河河谷，该河谷为辛安泉泉水集中出露带，长治市辛安泉水源地处于其中。

2　排泄区观测井分布

本次确定上游以潞城市西流村东南浊漳河干流断面为起点，下游以平顺县北耽车村断面为终点的浊漳河干流部分，并以主河床边界向左右外延1 000 m的区域作为排泄区研究区，面积37.95 km2。研究区现有观测井 6眼，分别是位于南流村西北向0.5 km处的A4、王曲村北向1 km处的D3、王曲村西向0.5 km处的D6、王曲村南向0.5 km处的D10、西流村东南向0.5 km处的E4、西流村东南向1 km处的E5，这6眼观测井沿浊漳河河道两岸布置。观测井每月1、11、21日观测水位，由1997年至今已积累大量观测资料 （见图1）。

图1　辛安泉排泄区1993年地下水位等值线图

3　水位变化特征分析

结合泉域内观测井历年水位数据绘制地下水位等值线图（图1、图2），可以看出，由于大量的深井集中开采，使长治径流带和襄垣县径流带的部分地段地下水位处于平缓状态，特别是长治径流带的潞城市至排泄区部分，地下水流场明显变缓，水力坡降变小，其直接后果就会导致排泄区水位下降。

1993—2011年，研究区地下水流场改变不大，整体水位降幅明显，水力坡降明显减小，等水位线密度明显减小。具体到排泄区，接受补给方向变化不大，周边补给区的水力坡度减小，造成水位降低、泉流量减少。排泄区周边各子系统水位的普遍降低、水力坡降减小、加之泉域范围内的开采量持续增加，将进一步减少对排泄区的补给量，造成排泄区水位持续降低。

此外，根据历年观测资料 （1997—2011年）对6眼观测井进行分析，可以看出排泄区整体水位变化趋势。排泄区单井水位年际变化如图3。

图2　辛安泉排泄区2011年地下水位等值线图

4　水位变化影响因素分析

4.1区域降水量

辛安泉域位于一个完整的水文地质单元，具有独立的补、径、排系统，以泉群出露于西自西流村、东至北耽车村约16 km的河谷中，呈股流及散流状分布。根据历史资料分析，大气降水是辛安泉的主要补给来源，排泄区水位升降不但受当年降水量影响，而且与多年降水量有关。

辛安泉域1956—2011年多年平均降水量为563.31 mm，最大年降水量为2003年的932.1 mm，最小年降水量为1965年的320.5 mm。泉域降水量年际变化趋势见图4。

排泄区观测井位置相对集中，井间距离最远3km，最近只有500m，因此，降水量变化、上游开采量变化对6眼观测井的水位影响出现同步性。从观测井水位年际变化图中可以看出，水位在2004年明显升高，这与2003年降水量 （932.1 mm）偏大有直接关系。2003年当年水位开始升高，但不明显，反映出水位变化滞后于当年降水量几个月。2007年之后水位变化又同时呈现明显下降趋势，这与2007年之后多年降水量减少有直接关系。2008年降水量明显下降，但是水位变化曲线没有改变斜率出现突降，分析原因是因为辛安泉域范围广、面积大，多年平均降水量对排泄区水位变化的影响也有一定的滞后性。

图3　排泄区观测孔水文年际变化图

图4　辛安泉域降水量年际变化图

4.2区域岩溶水开采量

自20世纪80年代以来，泉域内开始开采岩溶水，而且开采量逐年增大，最初1980年开采量只有0.03 m3/s，到2011年已增加到3.02 m3/s，增幅将近百倍。辛安泉域开采量变化趋势详见图5。

图5　辛安泉域开采量年际变化图

由图5可以看出，辛安泉域开采量1987年以来呈现单边上升趋势。2008年受世界经济危机影响，长治市工矿企业生产进度放缓，岩溶水开采量有所回落，到2009年减少至2.31 m3/s，之后又开始反弹。岩溶深井开采深度在20世纪80年代初期为400～450 m，到20世纪90年代开采深度一般在450～550 m，以后开采深度逐渐加深，最深已达1 001.66 m。开采范围也由径流区、排泄区向补给区和滞缓区逐步推进。

由于岩溶深井开凿数量的增加，原本流向排泄区的岩溶地下水在上游被直接取用，各子系统流向排泄区的地下水流量相应减少。排泄区的补给源头流量减小，观测井水位随之下降，因此，上游开采量的逐年增加，是排泄区水位下降的主要原因之一。

5　水资源保护工程措施

（1）设置水源地保护区标志牌。根据环境保护部HJ/ T433—2008《饮用水水源保护区标志技术要求》，设置规范的水源地保护区标志和警示设施。

（2）加强保护区违章建筑整治。根据辛安泉水源保护区划确定的保护范围，拆除在水源地保护区违法建设的房屋，填平鱼池；拆除设置在水源地保护区内的违章建筑；协调修筑保护区边界拦护网工程；清理拆除保护区范围内的其它违章建筑。

（3）在辛安泉水源地保护区范围内逐步实行退耕还林还草等生态补偿措施，加强流域内植树造林，涵养水源；加强生态林地封育保护，提高生态系统的自然修复能力。发挥林木和草地植被的生态功能，营造生态缓冲区，实现自然保水、保土。

（4）区内天然河道、泉水测流断面进行整修，修建规范的测流断面。加强辛安泉水源实时监测，提高预警预报能力，适应水源地保护的管理需求，建设辛安泉水源地水环境质量自动监控系统。

（5）对水源地内的养殖、旅游等项目进行搬迁，对保护区范围内需要迁移的农民进行移民。

6　结语

从1997—2011年水位变化情况分析，辛安泉域排泄区水位呈整体下降趋势，年平均降幅在0.21～0.39 m之间。排泄区水位变化不但受当年降水量影响，也受多年平均降水量影响。由于开采量的逐年增加，排泄区补给来源逐渐减少，特别是长治径流带的潞城市至排泄区部分，地下水流场平缓明显，水力坡降变低，排泄区水位持续下降。对此，亟需采取工程与非工程保护方案，制定水资源保护规划措施，保障泉域水资源的可持续利用以支撑经济社会的可持续发展。

段妍女助理工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222

邬龙男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222

菅宇翔男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222

李文男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222

TV213

B

1007-6980（2016）03-0017-03

2016-03-17）