影响地下水位的因素分为自然因素和人为因素。在自然条件下, 由于气候因素在多年中趋于某个平均状态,因此地下水的补给量与排泄量在多年中保持平衡。本文通过数据研究泰州市城区河道封闭工程(即人为因素)影响地表水从而间接影响地下水位变化,分析地下水监测井代表性发生改变,对保证地下水资料延续性提出相关建议。
泰州市城市经济发展,城区水生态环境改善很多,但城区河道“水浅”“水死”“水脏”现象仍然存在。在非汛期,城区水位仅为1.8~2.2m。冬春季节枯水期,城区河道河岸裸露,不少小型河道几乎干涸见底。城区东西向河道老通扬运河,被泰州引江河“拦腰截断”,城北328国道流域控制线上的水利工程长期封闭,在冬春季节,城区水体普遍处于滞流状态,无法得到交换,造成了“水死”。城区部分河道污染严重,水质劣于五类的河道已占52%;有些河道水体生态严重退化,个别河道甚至变成臭水沟,几乎不见水生植物。为改变上述情况,泰州市主城区实施河道封闭工程。
目前泰州市城区河道封闭工程完工,该工程由三个工程组成,即增加城区调水能力的闸泵站工程,提高城区通南片蓄水和防洪能力的控制工程,改善河道水质、提高河道水环境容量的河道综合整治工程。城区一天增加长江水源200万m3,形成城区通南片相对独立的水系,蓄住城区水源,使城区河道水位常年保持在2.6m左右的景观水位。
图1 灵敏度实验图表
图2 地下水监测井地层柱状图
图3 2010年泰州市海陵区泰州站工程完工前地下水位、河道水位、降水量过程图
图4 2017年泰州市海陵区泰州站工程完工后地下水位、河道水位、降水量过程图
为了对分析区域的地下水变化进一步说明,选择泰州地下水位监测站的观测资料。泰州地下水位监测井位于泰州市主城区,与河道水位、降水量站点相距100m,建立于 1961年2月,从有观测资料至今,没有出现观测资料缺失和井干的情况,资料系列的一致性较好,且透水灵敏度试验证明该井的监测条件良好。因此对泰州地下水监测站的资料进行系统分析。灵敏度试验图表与地下水监测井地层柱状图见图1、图2。
为更好地分析泰州市城区河道封闭工程(即人为因素)影响地表水从而间接影响地下水位变化,选取工程完工前、后各一年的水文数据(主要是降水量相近年份)进行比较分析。
工程完工前(2010年)河道的年平均水位2.38m,年最高3.81m(7月14日),年最低1.81m(1月25日);地下水年平均水位3.36m,年最高4.30m(7月13日),年最低2.99m(12月3日),年变幅1.31m;年降水量1102.1mm,最大连续不降水日达27d(11月15日至12月11日),年蒸发量827.3mm,见图3。
工程完工后(2017年)河道的年平均水位2.55m,年最高2.97m(9月25日),年最低2.09m(8月13日);地下水年平均水位3.95m,年最高4.45m(9月25日),年最低3.63m(8月5日),年变幅0.82m;年降水量1113.1mm,最大连续不降水日达26d(11月20日~12月15日),年蒸发量918.6mm,见图4。
泰州市城区河道在自然条件下以及河道封闭工程完工状态下,在丰水年、平水年河道水位全年低于地下水位,即地表水常年接受地下水补给,并未因河道封闭工程完工改变河道成为地下水的排泄出路。本文采用专业浅层地下水监测井数据、河道水位数据、雨量站数据,排除其他因素的较小影响。着重通过降水入渗、浅层地下水与地表水相互作用两个因素对浅层地下水位的影响,分析得出以下结论:因为水利工程在枯水期抽引客水抬高河道水位,丰水期及时排出涝水,强降水的到来提前预降河道水位,河道水位常年稳定2.6m左右,间接使得浅层地下水位稳定,造成浅层地下水的年变幅变小、最低水位极值出现的时间发生改变,封闭工程实施前地下水年最低水位出现在枯水期,封闭工程实施后地下水年最低水位出现在主汛期。
(1)应寻找同一类型的浅层地下水,打专用井进行观测,使资料的连续性和代表性得以延续。
(2)相对独立的小水系,经过一定时间的资料累积,便于研究水利工程影响地表水量,进而分析浅层地下水与地表水的相互作用关系