2022年廊坊市地下水水位动态变化分析

艾长江

（河北省廊坊水文勘测研究中心，河北 廊坊 065000）

廊坊市可利用地表水资源量极为短缺，地下水是当地生产、生活的重要水源。由于对地下水的过分依赖，全市局部范围呈现了较严重地下水超采问题，引发一系列环境地质与生态问题，如地下水水质污染、地裂缝、地面沉降等。因此，分析廊坊市地下水动态演变情势，讨论地下水位变化影响因素，对于阐明区域地下水规律、合理地应对环境变化对地下水资源的影响、延续水资源的可持续利用具有深刻意义［1］。

根据廊坊市地下水监测井2022 年地下水水位、埋深等资料，分析地下水动态特征规律，总结廊坊市地下水水位年内变化特点，强调地下水监测的作用和意义，为廊坊市地下水资源的科学保护、合理利用提供重要依据。

1 研究区概况

1.1 自然地理条件

廊坊市地处河北省中部、环渤海腹地，北与北京市相邻，东与天津市交界，南毗沧州市，西与保定市及雄安新区接壤，总面积6 429 km2，为省辖地级市［2］，辖6 个县（香河、大厂、永清、固安、文安、大城）、2 个县级市（三河、霸州）、2 个市辖区（广阳、安次）、国家级经济技术开发区和廊坊临空经济区。2021年末，全市常住总人口553.82万人。

廊坊市属暖温带大陆性季风气候，四季分明，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，年平均气温12.0 ℃，多年平均降水量554.9 mm，年平均日照时数约2 660 h。廊坊市自然资源蕴藏丰富，除北部三河市境内有76 km2低山丘陵外，全城近99%面积为平原，地势平缓，平均海拔13 m，土质肥沃，光热资源丰富，雨热同期，利于农作物生长［3］。廊坊市地处海河流域中下游，水系发达，流经本市大、小河流20余条，平均每年拦蓄地表水资源量3.33亿m3，地下水资源可利用量7.74亿m3。

1.2 水文地质条件

依据地下水赋存条件和含水介质的孔隙特征，廊坊市地下水划分为两大类含水岩组，即碳酸盐岩类岩溶含水岩组和松散岩类孔隙水含水岩组。

碳酸盐岩类岩溶含水岩组主要分布于三河市东北部蒋福山区，岩性以奥陶系灰岩、寒武系、震旦系白云岩为主，富水性强，单位出水量6～150 m3/（h·m），但分布不均，含水层厚度30～150 m不等。

松散岩类孔隙水含水岩组主要由第四系松散沉积物组成，广泛分布在中南部平原地带。其中，廊坊市北部平原位于河北平原北部山前冲洪积平原上，属于泃河、潮白河冲洪积平原水文地质区，因未曾进行正式水文地质勘探，尚未划分含水组。含水岩性为细砂、粗粉砂～含砾中粗砂，厚度20～57 m不等，开采深度＜100 m，浅中层混合开采，经确定为浅层地下水。

廊坊市南部平原属于永定河、大清河、子牙河冲积、湖积平原水文地质区，含水层多由亚砂土、砂、卵砾石组成，粒度粗、厚度大，水动力特征为潜水、微承压水、承压水，自西北向东南由单一的全淡水结构渐变为浅层淡水、中层咸水、深层淡水组成的多层水质结构，从上至下划分为Ⅰ～Ⅳ含水组。通常在华北平原地下水研究中，将第Ⅰ、Ⅱ含水层组统称为浅层含水层系统，第Ⅲ、Ⅳ含水层组统称为深层含水层系统［4］。

1.3 数据来源

廊坊市地下水自动监测工作始于2018 年。为符合地下水观测数据统一性、区域代表性以及可对比性的要求，本研究收集的资料采用省级监测站190 处，其中浅层74 处、深层116 处，国家级监测站66 处，其中浅层61 处、深层5 处，均为自动监测井，每4 h观测1次水位埋深。

各层位监测井数量详见表1，监测井地理分布如图1所示。

图1 2022年廊坊市地下水监测井分布

表1 2022年各层位地下水监测井数量分布眼

1.4 降水、蒸发数据

2022 年，廊坊市年平均降水量532.2 mm，与多年平均降水量541.9 mm 基本一致，属平水年份，降水集中在6—8月，占全年总量的81.5%，降水最大月是7月，其次为8月，降水最小月为12月。根据河北省廊坊水文勘测研究中心在土门楼水文站观测的蒸发资料可知，2022 年全市蒸发总量1 002.6 mm，5、6月蒸发量较大。廊坊市2022 年逐月平均降水量及蒸发量，如图2所示。

图2 廊坊市逐月平均降水量、蒸发量

2 地下水动态变化结果与分析

2.1 浅层地下水变化

2022年廊坊市各区县市浅层地下水监测井月均水位在-4.30～7.37 m。各区县市月最高水位出现较多的是2—3月，月最低水位出现较多的是5、6月；全市浅层地下水监测井月平均水位最高为2 月，最低为6 月。各监测站年平均最高水位14.81 m（大厂县祁各庄谭台站），年平均最低水位-19.27 m（固安县杨家圈站）。各监测站月平均最高、最低水位变幅0.13～13.21 m，平均变幅2.58 m，其中水位变幅3.00 m 以上的站点39 个，占监测井总数的29.5%，主要分布在北三县，其他水位变幅较大的站点主要分布在农灌区、水厂，文安县、大城县基本无水位变幅3.00 m 以上的站点，区域水位变幅相对较小。廊坊市各区县市浅层地下水月均水位，如图3所示。

图3 廊坊市各区县市浅层地下水月均水位

廊坊市地下水监测井月均埋深年内变化如图4所示，基于ArcGIS 软件利用Kriging 法分别对2022年浅、深层地下水埋深进行空间插值，得到空间分布，如图5—6所示。

图4 廊坊市地下水监测井月均埋深变化

图5 廊坊市浅层地下水埋深空间分布

图6 廊坊市深层地下水埋深空间分布

2022年，廊坊市各区县市浅层地下水埋深在3.32～21.78 m，平均埋深10.10 m，单站监测井最大埋深出现在固安县杨家圈站（31.49 m），最小埋深出现在大城县南赵扶扬水站（0.71 m）。地下水埋深季节变化明显，总体表现为雨季前埋深不断增大，雨季减小；3—6 月持续增大，6 月平均为10.63 m，为年内最大值；6—8月明显减小，8—10月呈略微抬升状态，12月达到下半年最小值。从图5可以看出，廊坊市浅层地下水埋深在固安县西南部、三河市中部较大，在香河县南部、安次区东部、文安县和大城县境内较小。

2.2 深层地下水变化

深层井各区县市月平均水位在-61.55～-6.39 m，最高水位出现较多的是3—4月，最低水位出现在6—8 月，廊坊市深层地下水月平均水位最高为3 月，最低为6 月。各单站监测井年平均最高水位6.87 m（三河市北务村扬水站），年平均最低水位-95.01 m（霸州市清北扬水站）。各站月平均最高、最低水位变幅在0.79～15.76 m，平均变幅4.15 m，其中水位变幅5.00 m以上的站点35个，占总监测站数的30.7%，主要分布在三河、大厂、文安、大城4县市，其他水位变幅较大的站点主要分布在农灌区、扬水站，广阳区、固安县、安次区基本无水位变幅5.00 m以上的站点，区域水位变幅相对较小。廊坊市各区县市深层地下水月平均水位，如图7所示。

图7 2022年廊坊市各区县市深层地下水月平均水位

2022 年，廊坊市各区县市深层地下水埋深在21.70～66.87 m，平均埋深45.80 m，单站监测井最大埋深出现在霸州市清北扬水站（100.38 m），最小埋深出现在三河市北务村扬水站（12.12 m）。从图4可以看出，深层地下水埋深变化同样有季节规律，大体表现为雨季前埋深不断增大，雨季不断减小；3—6月，持续增大，6月平均为50.65 m，为年内最大值；6—12月，逐渐减小，12月达到下半年最小值。从图6廊坊市深层地下水埋深空间分布可知，北三县市地下水埋深整体较浅，除北三县市外，从廊坊市东南部向西北部深层地下水埋深逐渐变浅，在大城县东部、文安县东北部和霸州市东南部较大。

3 地下水动态变化及漏斗区

2022年，廊坊市浅层地下水水位变化呈现下降-上升-下降模式。浅层地下水能够直接接受降雨及地表水的补给，其水位动态变化受降雨影响明显。春季降水较少，浅层地下水得到的补给有限；进入汛期降水增多，浅层地下水接受大量降水和地表水补给水位抬升；汛期过后降水剧减，浅层地下水水位难以再大幅上涨。2022年降水量最高月是7月，浅层地下水月较高水位出现月是1—3及12月，已有研究表明，潜水蒸发是浅层地下水消耗的重要途径［5］，蒸发量大小与气象条件密切相关。虽然5—9 月降水较多，但蒸发量也大，如降水量最大的7 月降雨量达182.9 mm，蒸发量为112.8 mm；浅层地下水埋藏较浅的地区，潜水蒸发量大。农业方面，廊坊市主要农作物小麦、玉米等浇灌时间一般是在每年春季和秋季，浇灌月大致为3—6、9—11 月，在此期间农业灌溉开采对浅层地下水消耗较大，雨季的降水补给良好，地表水存蓄多，通过降水、灌渠满足作物需水量较多，抽取地下水进行灌溉的水量减少，在此期间浅层地下水能够得以恢复。9月后降水量过低，较6—8月明显减少，农作物因灌溉继续开采利用地下水，因此在9月之后出现一段埋深增大现象。综上原因，浅层地下水水位在年内出现下降-上升-下降的变化现象。

廊坊市深层地下水水位年内变化为上升-下降-上升模式。埋深较浅的承压水受降水、蒸发的影响较大，其原理和水位变化与浅层地下水相似；埋深较大的承压水受降水直接补给影响较小，其蒸发也几乎为零，其水位变化主要受上层地下水补给和开采的影响，不同层度承压水水位变化幅度已得以体现。1—4 月，浅层地下水正常越流补给深层承压水，加上蒸发较小、农业灌溉开采量少，所以承压水最高水位多出现在3—4 月。此后农业灌溉开采，深层承压水水位逐渐下降。6—9 月降水量高，大量浅层地下水补给承压水，加上灌溉取用水减少，6—9月承压水水位逐渐抬升。另外，不同层度承压水月均最高水位、最低水位出现月较为一致，可能是由于深层补给滞后于中、浅层补给表现在不足单月的时间尺度，廊坊市农灌区对承压水依赖较大，其耗用掩盖了地下水越层补给以单月时间尺度滞后的现象。承压水月最低水位出现在6 月，因此时浅层地下水受农业灌溉、蒸散发消耗较大而对承压水的补给变少，加上处于持续性的农业需水开采，因此出现较低水位。观测全部站点发现，承压水在非雨季接受的补给量少及开采使用（特别是文安、大城一带以深层地下水作为灌溉、民用主要水源）的情况下，各单站监测井承压水月最低水位基本全部出现在6月。

过去，廊坊市地表水可利用量极少，工农业生产和居民生活用水过多依赖地下水，巨额需水量使得该地区地下水长时期处于超采状态，许多区域出现地下水降落漏斗。依据廊坊市地下水埋深图可知，廊坊市浅层地下水降落漏斗主要是固安-霸州漏斗区；深层地下水降落漏斗主要有霸州西部漏斗区、大城漏斗区和廊坊市区漏斗区。由于廊坊市30 多年的地下水超采和循环补给再生的缓慢，以上各个漏斗已基本发展为常年性漏斗。廊坊市开发开采的地下水，约75%用在了农业灌溉。固安-霸州浅层地下水漏斗区为农业开采型漏斗区，具体区域包括霸州西部、永清南部、固安中南部，漏斗中心位于固安马庄，中心水位埋深超过30 m。霸州西部深层地下水漏斗区为工业、农业、生活开采型漏斗，位于胜芳镇及其外围，中心水位埋深超过100 m。大城深层地下水漏斗区为农业开采型漏斗［5］，主要位于大城境内，中心水位埋深超过70 m。

4 结论

与地表水资源相比，地下水资源具有储藏范围广、分布均匀、水质无污染、供水使用率高等特点，在保障廊坊市人民饮水安全、工农业正常生产、应对极端天气等方面具有重要作用。通过对2022 年廊坊市地下水监测资料分析，得出以下几点结论：①2022年廊坊市各区县市浅层地下水埋深在3.32～21.78 m，平均埋深10.10 m，在固安县南部及三河市中部较大；深层地下水埋深在21.70～66.87 m，平均埋深45.80 m，廊坊市区、霸州西部、大城县部分地区较大。②2022 年浅层地下水监测站中，月最高水位多出现在2—3 月，月最低水位多出现在5—6 月；深层地下水监测站中，月最高水位多出现在3—4 月，月最低水位多出现在6 月。③地下水水位、埋深变化主要受降水、蒸发、开采等因素综合影响。3 月之后降水量较小、开采量增加导致地下水位逐月下降，从6 月开始受降水补给和开采量减小影响地下水位回升。④不同层位水位月度特征值出现时间说明地下水水位响应于人类开采活动的影响因子愈加明显。

除已提及影响因素外，地下水系统的复杂性和影响因子的多样性使地下水水位动态研究还需要更多角度的多层次分析，如地下水动态的年际变化规律，有待今后积累长系列地下水动态监测数据后再做深入研究。此外，廊坊市当前地下水监测站网密度和分布还有待进一步完善，现有的监测井分布除城区以外，部分县市的监测井梳理不够，对地下水动态分析精度存在一定影响。建议今后区域地下水监测工作中，从地下水动态分析的需求出发，布局地下水监测站网。廊坊市地下水漏斗区问题严重，建议从水资源供需矛盾解决入手，充分利用再生水资源、雨水资源，改善用水结构、发展农业节水，优化使用南水北调工程水源，对于改善生态环境、经济社会可持续发展有重要意义。