西安市33年间地下水位动态特征分析

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(1.西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100；2.西安市水利水土保持工作总站，陕西 西安 710003)

地下水作为水资源的重要组成部分，是支撑经济社会发展的主要自然资源，重要的供水水源和应急抗旱水源，又是维系良好生态环境的重要要素。地下水是西安市居民生活及工农业生产的主要水源，上世纪九十年代至2010年，地下水占全市供水量的60%以上，九十年代曾达70%。由于长期过量开采地下水，曾导致地下水位大幅度下降：1991～2002年十二年间西安市北郊汉城-阿房宫一带、白鹿塬面潜水水位下降幅度超过10 m，导致大量农用机井吊空；1972～1997年的二十五年间西安市城区承压水位持续大幅下降，最大下降幅度曾达100 m，导致城区地面沉降、地裂缝的发生和发展。

本文根据西安市布设的地下水动态监测网长列监测资料为依据，对区域内地下水位动态特征进行分析评价，为西安市地下水资源的保护、管理和利用提供科学依据，对促进水资源持续利用，推进生态文明建设有重要意义。

1 区域概况

西安市地处关中盆地中部，地形南高北低，自南向北依次排列着秦岭山地、山前洪积扇、黄土台塬和渭河冲积平原，呈阶梯结构。

西安多年平均降水量为629.9 mm。地表径流分布特征是山区大于平原区，由南向北递减，差异明显，山区为川塬区产流的4～7倍；西部大于东部，但相差不大。灞、黑、沣、涝等主要河流径流年内分配不均，年径流量的50%～60%集中在汛期(7～10月份)；枯水期一般在冬春或春夏之间，径流仅相当于全年的1/50。各河流年际径流量变化很大，丰水年为枯水年的4～7倍，还有一些河流枯水年和干旱季节基本断流。在平原区，根据地下水埋藏条件、水动力特征将平原含水岩组分为潜水和承压水两大类型。潜水的主要补给来源是大气降水及秦岭山前的侧向补给，其次为河流的侧向补给和人工地表水体的垂直渗入，下部承压水也有较少的越流补给。承压水的补给来源主要为潜水的越流补给，地下水径流补给等。

2 多年地下水动态特征

2.1 区域潜水位动态变化情况

由于潜水位变化主要受降水(西安市历年降水量曲线见图1)、地表水入渗补给以及农村生产用水开采影响，具有枯水年开采增加，地下水位下降；丰水年开采减少，地下水得到补充恢复的特点。1986年～2017年全市平原区浅层地下水埋深平均下降4.59 m，最大下降16.65 m，63%的地区地下水位处于下降状态，38%的地区下降幅度达到3 m以上(西安市历年年末平均埋深曲线见图2)。

图1 西安市历年降水量曲线图

图2 西安市历年年末平均埋深

由此，33年间区域潜水位变化过程大致可分如下三个阶段：

2.1.1 第一阶段1986～1990年为稳定期

此间降水量平均为615.3 mm，降水充足，地下水采补基本平衡，潜水整体处于稳定状态，各年年末平均埋深在8.69 m左右，波动范围在0.30 m内。

2.1.2 第二阶段1991～2002年为快速下降期

此间一方面降水量平均为531.9 mm，为特枯水年，特别是1995年和1997年，降雨量分别仅为348.4 mm、364.1 mm，降水偏少，另一方面农业干旱又导致农村灌溉对地下水的开采量大幅增加， 农村生产用水1991年为4.5亿 m3， 1997年增至7.4亿 m3。由于农村灌溉大量开采地下水，导致潜水位逐年下降，2002年全市年末平均埋深达14.4 m，平均下降了4.45 m。

2.1.3 第三阶段2003～2017年为缓慢恢复期

此间降水量平均为612.8 mm，降水充足，同时由于我市大力推广农业节水灌溉，农村生产用水由2002年5.8亿 m3减至2017年3.9亿 m3，因此潜水位呈波动上升。2017年全市年末平均埋深为13.32 m，平均上升了1.08 m，但远远没有恢复到上世纪八十年代的水平，地下水埋深小于4 m的地区所占的面积仅为1986年时的65%。

2.2 城区承压水位动态变化情况

西安市城区自上世纪50年代初到九十年代中期，城市供水主要水源为地下水，即开采承压水以满足城市生活及工业等各部门用水。从1970年到1997年，由于长期超量开采，承压水头下降速率达到90年代初5 m/a，最大达到10 m/a，西安市城郊集中开采区承压水位普遍下降20～100 m，并形成了多个承压水降落漏斗中心。承压水位变化过程大致可分如下四个阶段：

2.2.1 第一阶段1951～1970年为缓慢下降期

此20年间西安市城区及近郊区的自备水源井和开采量均缓慢增加，深层承压水位平均每年下降幅度一般为0.5～0.8 m，全区没有出现统一的承压水位降落漏斗。

2.2.2 第二阶段1971～1975年为加速下降期

5年间自备水源井数和开采量大幅度增加，自1971年在城区及近郊区形成承压水区域降落漏斗后，开采区中心的承压水位以每年5 m的速度下降，承压水位降落漏斗逐年扩大并加深，并在区域降落漏斗内逐渐形成了八府庄、胡家庙、西北工业大学等四个漏斗中心。

2.2.3 第三阶段1976～1997年为持续下降期

这一期间加强了地下水开采的管理，控制了地下水开采，其中1976年—1984年自备水源井数量和开采量的增速有所减小，但由于实际开采井数和实际开采量仍然在逐年增加，深层承压水位的下降趋势无法控制；1984年—1996年自备水源井数量和开采量的增速显著减小，开采量基本稳定，特别是1991年实现黑河引水后，开采量逐年减少，至1997年承压水位才趋于稳定。22年间降落漏斗中心区的承压水位仍以每年3～5 m的速率下降，虽然下降速率有所缓和，但区域降落漏斗面积仍不断扩大，中心区降深不断增加，新的降落中心又逐渐形成；1980年区域性承压水降落漏斗区面积为132 km2，1990年扩大至154 km2，到1995年进一步扩大至234.75 km2。1976年—1997年，西安市城郊承压水集中开采区水位普遍下降20～100 m，1997年承压水位最大埋深达157 m，为历年最大。

2.2.4 第四阶段即1997年至今，为缓慢恢复期

一是黑河引水工程通水后，形成了以地表水为主、地下水为辅的供水格局，日供水110万 m3，日最大供水量达到了165万 m3，基本满足西安城区用水需要。二是从1999年开始，西安市在自来水管网覆盖区域，开展了大规模的“地下水保护行动”，封停城区自备井，到2010年累计封停、填埋各类自备井2 033余眼，禁采区内各类水源井已全部封停。三是自2009年开展了承压水人工回灌试验研究工作，目前承压水回灌示范点累积回灌量已经突破209.9万 m3。这些工程和措施大幅度减少了承压水开采量，地下水日平均开采量由过去最高时的28万 m3/d下降到2017年的12万 m3/d，有效地遏制了地下水位的下降趋势，大部分地区承压水位趋于稳定，部分地区水位有明显回升。据陕西省环境地质监测总站及西安市勘察测绘院对西安市区承压水水位动态观测数据显示：1997年—2012年承压水位上升幅度普遍在10～20 m，其中南郊大部分地区上升30～60 m，但西南郊和东南郊局部地区承压水位仍缓慢下降；至2004年城区降落漏斗缩小到86 km2，漏斗中心水位上升高到标高296.8 m，2017年漏斗中心水位也已上升到标高335.5 m。

3 地下水监测及管理对策建议

3.1 加强地下水动态监测

地下水动态监测是一项长期的基础性、公益性事业，是认识和掌握地下水动态变化特征、科学评价地下水资源、制定合理开发利用与有效保护措施、减轻和防治地下水污染及其相关的地质灾害和生态环境等问题的重要基础，对保障用水安全和生态安全具有十分重要的意义。因此，建议进一步加强监测井网优化布局、监测井基础建设、监测自动化信息化、监测队伍建设管理，提升区域特别是重点地区地下水监控能力、预测预警能力、决策支持能力与信息服务能力，实现对全市地下水动态的有效监控。

3.2 加大地下水管理力度

进一步完善地下水管理相关法规，加大地下水执法力度；建立地下水开发利用管理制度，加强包括地温空调、地铁及建筑施工降水等在内的地下水管理；制定科学合理的地下水开发利用及回灌规划，加强地下水监测等基础性工作，加大城区回灌，保障地下水资源持续利用和地下水生态环境良性发展。