泰安市浅层地下水动态变化特征及保护措施研究

张秀娟，许 超，张春玲

(山东省泰安市水文局，山东 泰安 271000)

1 研究区水资源概况

泰安市地处鲁中山区，多年平均水资源量为16.97亿 m3，其中地表水资源量13.34亿 m3，地下水资源量12.16亿 m3，重复利用量8.53亿 m3。全市人均占有水资源量不足全国人均占有量的1/7，亩均占有水资源量不足全国平均水平的1/6。黄河是泰安市唯一的客水资源，泰安市引黄指标为每年1.21亿 m3。

泰安市近5年平均年供水量为11.60亿 m3，其中地表水源供水量(包括引黄水量)4.50亿 m3，占总供水量的38.8%；地下水源供水量5.62亿 m3，占总供水量的48.4%；其他水源供水量1.48亿 m3，占总供水量的12.8%。

2 降水时空分布规律

2.1 降水量在地区上分布特征

由于受地理位置、地形地貌、气流运动及天气系统等因素的影响，全市年降水量在地区上分布不均，年际年内变化较大，泰安市多年平均年降水量等值线，详见图1。主要表现为如下几个特点。

图1 泰安市多年平均年降水量等值线

2.1.1 降水量自东北向西南递减

同一纬度附近各地的多年平均降水量，受海洋水汽输送和本市东北部多山区、西南部多为平原的影响，呈自东北向西南呈递减趋势。

2.1.2 地形对降水的影响十分明显

本市的东北部为山区，西南部为平原区，多年平均降水量等值线由东部山区的800 mm递减到西部平原区的600 mm，地形对气流的阻挡和抬升作用，使山地降水量多于平原。

2.2 降水量的年际变化较大

泰安市属温带大陆性半湿润性季风气候区，降水受季风气候影响，年际差异大，丰、枯交替发生，并有连丰、连枯、丰枯水年变化幅度大等特征。

2.2.1 丰、枯水年变化幅度大

降水量年际变化较大，泰安市多年平均降水量695.3 mm，年最大降水量出现在1964年达1 333.5 mm，而年最小降水量出现在2002年只有356.6 mm，最多年份降水量为最少年份的3.74倍。

2.2.2 连丰、连枯交替出现

连丰期、连枯期交替出现，最长的连丰期是4 a，出现时间为1961-1964年；最长的连枯期为4年，出现在1965-1968年 K枯值0.78。K丰值的变幅为1.12～1.35， K枯值变化于0.62～0.86之间。从连丰期和连枯期的统计分析还可以看出，1956-1964年为丰水期，其中丰水年有6年，枯水年只有2年；1965-2002年为枯水期，其中丰水年只有11年，枯水年有16年；2003-2011年为丰水期，其中丰水年有5年，其余均为平水年，详见图2。

图2 泰安市多年平均降水量变化情况图

2.3 降水量年内分配不均

本市降水量年内分配很不均匀，各季节降水量相差悬殊。年内降水量主要集中在汛期6-9月，各站6-9月降水量占年降水量的比值在69.3%～78.9%，汛期降水又主要集中在7-8月份，其他月份降水量很小。典型年降水量月分配选取具有1956-2016年且分月资料齐全的雨量站作为代表站，分析计算不同频率(P=20%、50%、75%、95%)典型年和多年平均年降水量月分配。即按照年降水量相近的原则，选择不同保证率下的典型年，然后计算出典型年各月降水量占年降水量的百分比。可以看出，本市降水量年内分配很不均匀，降水量主要集中在汛期6-9月，冬春季节雨水稀少，枯水年更为严重，详见图3。

图3 泰安市月平均降水量变化情况柱状图

3 地下水动态变化特征及影响因素分析

地下水动态是指在自然和人为因素影响下，地下水水位、水温、水量和水质等随时间的变化过程，地下水的补给来源主要为大气降水和地表水的下渗。泰安市的地下水变化主要受降水、人工开采及降水入渗补给因素的影响，年内、年际动态变化各不相同。

3.1 地下动态监测井情况

自1975年泰安市就开始布局地下水动态监测分析，监测项目主要有水位、水温等监测项目，监测方式主要是靠人工定时观测；全市范围内监测井数量布局比较少，随着时间的推移，社会经济的发展要求，监测井数量站点逐年增多，监测项目也不断丰富；截止到2019年底，泰安市共有139眼地下水动态观测井，覆盖全市各县市区，其中省级井69眼(基本井58眼，重点井11眼)，区域监测井21眼(全部为基本井)，国家地下水监测井49眼(全部为逐日监测专用井)。现在的监测井网基本能够满足泰安市经济发展的要求，为水资源的合理调配提供有力依据。泰安市地下水监测站分布情况，详见图4。

图4 泰安市地下水监测站分布情况

3.2 地下水位动态的年内变化

泰安市年内地下水位动态随降水量和开采量的季节性变化呈周期性变化，一般1-5月份由于降雨稀少，地下水位呈明显下降趋势，6-9月份降雨量增加，农业用水减少，水位上升，10月份后水位逐渐平稳。整个年内地下水位动态呈现“稳定-下降-上升-平稳”的周期性变化，由此可见，降水量的多寡直接影响地下水位的动态变化，详见图5。

图5 泰安市2019年逐月1日平均水位变化趋势

3.3 地下水位年际变化及影响因素

3.3.1 地质地貌

地层岩性是控制地下水存在的基础，地质构造控制着地下水的运动和赋存条件，地形地貌是影响地下水补给及运动最主要的因素。泰安市地形复杂，自东北向西南倾斜，东部为鲁中山区的一部分，山脉呈“E”型分布，向西延伸，河谷平原交错其间，中部为广阔平原，西部多低山丘陵，西南部为平原，间有洼地、湖泊；通过对2009-2019年泰安市地下水埋深情况统计：平均地下水埋深在5.75～6.84 m之间，年平均埋深为6.44 m，通过实测地下水位资料中可以看出，东北部分地下水位变化较大，西南地区地下水位变化较少。

3.3.2 降水量

2011年降水870 mm，是2009-2019年11年来降水量最多的一年，2012-2013年连续2年水位为上升趋势，上升幅度达0.78 m。从泰安市地下水2009-2019年埋深与降水量资料对照分析，11年间泰安市地下水位呈上升趋势，最大埋深出现在2016年为6.84 m，最小埋深出现在2013年为5.75 m，2019年与2009年比，全市地下水水位上升0.35 m。根据泰安市地下水2009-2019年埋深与降水量对照分析。降水量的多寡直接影响地下水位的动态变化，年际地下水位的变化滞后于降水的变化，详见图6。

图6 泰安市2009-2019年埋深与降水量对照图

4 地下水开发利用与保护措施

4.1 加强宣传，提高全社会水资源保护意识

采取广播、电视、网络等多种形式，结合“世界水日”、“中国水周”等对公民进行水资源法制和知识教育，使各级领导和广大人民群众明确自己在水资源保护方面的责任、权利和义务，树立保护水资源、保护水环境就是保护生产力、发展生产力的思想；在全社会形成节水、惜水、保水的良好风尚。完善水资源动态信息发布制度，拓宽公众参与和监督渠道，充分发挥新闻媒体的舆论监督与导向作用。

4.2 强化措施，狠抓节约用水

节约用水工作是一项复杂的系统工程，它涉及到社会的方方面面，我们必须把节约用水工作作为一项长期的战略性任务。(1)各级政府要尽快出台计划用水及节约用水等地方性规章，为水行政主管部门抓好节水工作提高法律依据。(2)要全面推行节约用水，建立节水型农业、节水型工业和节水型社会。农业要进行以减少输水损失、节水增产为中心的农田灌溉工程改造，因地制宜地推广应用先进的节水技术和节水措施；工业要以提高水的重复利用率为重点，以节水技术改造为突破口，大力推广应用先进的节水技术和节水措施。

4.3 强化管理，合理开发

强化水忧患意识，促进人们逐步认识到水资源紧迫性及危机感，树立节约用水的新观念。遵照“总量平衡、控制超采、区域调整、枯超丰补”的原则，使地下水的开采量严格控制在允许范围之内，通过合理调整地下水开采布局、兴建回灌补源工程和地下水水库等措施，逐步达到合理开发、控制开采、留有余地、良性循环的目的。

4.4 超采区地下水压采

利用水库、塘坝水体渗漏补给地下水或选择在地下水水位埋藏深、容水空间大、无地表污染源和具有较大汇水面积地区，建立地下水库，以增加降水补给量和地下水储存量，形成降水—拦截地表水—补给地下水的良性循环。

4.5 强化取水许可证管理

进一步完善取水许可证制度，今后应加强以下措施：(1)规范年度审核制度，对已取得取水许可证的取水户，实行年度审核，进一步完善计划用水，促进节约用水；(2)调整机井布局逐步减少城区自备井取水户，对自来水管网已达到的取水户，要通过取水许可管理，逐步减少其取水量，促使其用自来水。

水行政主管部门对取水单位和个人要不定期的进行监督检查，对不按规定提供有关取用水统计资料的，责令停止违法行为，限期改正；逾期不改正的，按日最大取水能力计算的取水量计征水资源费；情节严重的，吊销取水许可证。取水单位和个人应当依照国家技术标准安装计量设施，保证计量设施正常运行，按照要求提供有关取水统计资料，随时接受水行政主管部门的监督检查，按时、足额缴纳水资源费。

4.6 对自备水井进行整治

自来水管网覆盖的地区，原有的生活自备井应该封停；凡是取用地下水的自备井，必须纳入计划，严格管理，并按照行业定额标准，科学核定用水量，超用处罚、累进加价；对非法取水井和水质不达标的用水井应该坚决封停。真正做到“打井要申请，取水要合法，用水要节约，饮水要合格”。

5 结语

本文运用泰安市多年积累的降水和地下水动态监测资料为依据，通过对降水量与地下水位动态变化规律的分析，得出影响地下水动态变化，降水只是影响因素之一，且地下水位的变化具有不同程度滞后性。并提出了地下水开发利用与保护措施，为落实最严格水资源管理制度，有效的保护水资源具有一定价值。为今后经济社会的可持续发展提供借鉴指导作用。