天津地区典型岩溶水源地地下水埋深变化特征及影响因素研究

袁 杰，董立新，彭 慧，康 婧

（1.天津市水利科学研究院，天津300061；2.天津市水文水资源管理中心，天津300061）

地下水源由于经过土壤自然净化，水质好、分布广、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高，被人们广泛地开发利用， 尤其是在我国北方干旱和半干旱区的许多地区和城市，地下水是极为重要的饮用水水源［1］。

天津地区不同地质历史时期的地壳运动在北部山地、 山前平原和中部平原东北部发育了大量富水性较好的蓄水构造， 大部分蓄水构造被第四系松散底层浅覆盖，碳酸盐岩发育巨厚，具有良好的调蓄能力，有些经过勘探、开发、利用成为了重要的岩溶地下水水源地［2］。 目前，天津地区已做过初步勘探或详细评价的岩溶地下水水源地共有5处，分别为蓟州城关水源地、 蓟州大康庄水源地、 蓟州西龙虎峪水源地、宝坻下仓水源地和宁河北水源地，根据水源地目前开采利用情况和数据资料的完整性和连续性，选取蓟州城关水源地和宝坻下仓水源地作为天津地区典型岩溶水源地。 采用这两个水源地2012—2018年逐月水位埋深和逐年开采量变化数据及于桥水库和九王庄雨量站2012—2018逐月降雨量数据对水源地地下水埋深年内和年际变化及其影响因素进行分析，为进一步合理开发利用水源地地下水资源提供依据。

天津地区典型岩溶水源地及其雨量监测站地理位置如图1。

图1 天津地区典型岩溶水源地及其雨量监测站

1 天津地区典型岩溶水源地概况

1.1 蓟州城关水源地

蓟州城关水源地位于蓟州城关一带， 由山前断裂与邦均-溵溜断裂交叉形成三角形隐伏岩溶储水构造。该水源地由高于庄组、雾迷山组白云岩构成其主要含水层，以高于庄组三、四段，雾迷山组二、三段岩溶裂隙最为发育，是储水构造的主要含水段。储水构造内的基岩地下水主要接收来自东部及北部的侧向径流补给， 其次还得到第四系通过弱透水层的越流补给，总的趋势是由北向南流动。

1.2 宝坻下仓水源地

宝坻下仓水源地位于天津市宝坻区、蓟州区境内，向东延伸至河北省玉田县和丰润区， 该水源地为一隐伏岩溶储水构造，位于新安镇西断裂以北，主体构造为下仓-林南仓复向斜盆地， 上部有100～250m的松散层覆盖，西部和北部以寒武系泥质岩为相对隔水边界，奥陶系灰岩岩溶裂隙发育，储水构造东部为补给区。

天津地区典型岩溶水源地基本情况如表1。

表1 天津地区典型岩溶水源地基本情况

2 地下水埋深变化特征及影响因素

地下水埋深变化主要取决于大气降水、温度、人工开采、地形地貌、地质构造和岩性等综合影响，其中最主要的影响因素是大气降水和人工开采［2-4］。 降水量是地下水补给的主要来源， 而人工开采则是地下水消耗的主要方式［5］，这两个因素在很大程度上影响着地下水埋深的变化。 本文分别从年内和年际地下水埋深变化特征进行论述， 并选取降水量和开采量作为主要影响因素进行分析。

2.1 年内地下水埋深变化特征

通过对2012～2018年于桥水库和九王庄两个雨量站降雨量资料进行对比，选取2018年丰水年、2013年枯水年为典型年， 对蓟州城关和宝坻下仓水源地年内埋深变化过程进行分析，如图2，图3。

图2 水源地丰水年年内地下水埋深与降雨量关系

由图2可看出，丰水年蓟州城关和宝坻下仓水源地地下水埋深年内波动相对较大，地下水埋深在6、7月份达到顶峰，随着汛期的到来，较大的降雨量对地下水有一定的补给作用，蓟州城关水源地6～8月份水位抬升明显，8月份出现了全年最小的地下水埋深12.91m，8月份之后，随着汛期结束，埋深又开始增加；宝坻下仓水源地3月份水位埋深开始增加，7月份达到全年最大值23.2m后，7～10月份埋深保持稳定，10月份之后地下水埋深才开始减小。

由图3可以看出，枯水年蓟州城关和宝坻下仓水源地地下水埋深较丰水年年内波动减小，相对较平稳，地下水埋深年内在5、6月份达到顶峰，随着汛期降雨量增加，对地下水不断补给，蓟州城关水源地在5～10月份埋深逐渐减小，较丰水年下降速度慢，时间长，10月份之后埋深开始增加；宝坻下仓水源地6月份之后埋深一直处于逐渐减小的过程。

图3 水源地枯水年年内地下水埋深与降雨量关系

综上可以看出， 两个水源地年内地下水埋深变化主要有以下3个特点：①水源地丰水年年内地下水埋深变化幅度大于枯水年；②水源地地下水埋深在年内有一个上升和一个下降的过程，6月份之前地下水埋深不断增加，一般在6月份达到顶峰，随着6～9月份汛期降水量增加，地下水获得集中补给，地下水埋深不断减小；③地下水埋深变化对大气降水有一定的滞后， 降水对岩溶地下水的补给需要一个过程［5］，蓟州城关水源地最大降水量在7月份，滞后1～3个月才能达到地下水位的峰值， 宝坻下仓水源地水位抬升周期更长， 一般要到第2年的3、4月份才能达到地下水位的峰值。

2.2 年际地下水埋深变化特征

蓟州城关和宝坻下仓水源地2012—2018年降雨量、开采量和地下水埋深关系如图4，图5。

图4 蓟州城关水源地2012—2018年降雨量、开采量与埋深关系

图5 宝坻下仓水源地2012—2018年年降雨量、开采量与埋深关系

由图4可看出，蓟州城关水源地在2012—2018年地下水埋深略有增加， 年平均埋深由2012 年的12.05m增加到2018年的14.50m。 2012—2013年地下水埋深减少，水位抬升，主要与2012年降水量大、开采量小有关；2013—2015年地下水埋深有一个明显增加的过程，主要与这段时间降水量明显减少，开采量增加有关；2016年之后开采量明显减少，降雨量相对增加，地下水埋深有一个减小的过程。

由图5可看出，宝坻下仓水源地在2012—2018年地下水埋深波动不大， 年平均埋深由2012 年的19.67m增加到2018年的20.28m。 2012—2013年地下水埋深减少，主要与2012年降水量大，对地下水补给增加相关；2013—2016年地下水埋深较稳定，波动不大，而这段时间开采量和降雨量变化也较小；2016年之后开采量明显减小，降雨量相对较充足，但地下水埋深不减反增， 初步推测为由于宝坻下仓蓄水构造面积大，覆盖面广，该蓄水构造中其他取水户取水量增加导致的埋深增加。

综上可看出， 两个水源地在2012—2018年地下水埋深变化波动不大， 说明这两个水源地岩溶裂隙发育、富水性较强、补给条件较好，自2014年南水北调中线通水后，2016年之后两个水源地开采量明显下降， 蓟州城关水源地在2016年之后地下水埋深开始减小，水位回升；宝坻下仓水源地2016年之后地下水埋深的增加初步推测为宝坻下仓蓄水构造中其他取水户取水量增加导致。

3 结语

根据对蓟州城关水源地和宝坻下仓水源地2012—2018年内和年际地下水埋深变化的特征及其影响因素分析可以看出： 两个水源地丰水年年内地下水埋深变化幅度大于枯水年， 地下水埋深在年内有一个上升和一个下降的过程， 其变化对大气降水有一定的滞后； 两个水源地地下水埋深在2012—2018年之间变化幅度不大， 说明两个水源地岩溶裂隙发育、富水性较强、补给条件较好。

建议继续加强天津地区岩溶水源地地下水埋深的动态监测，确保监测数据的准确性和连续性，为天津地区岩溶地下水水源地科学管理和合理开发利用提供依据。