北京昌平区地下水位动态研究及效果(田光忠)

时间：2022-02-20 15:03:58 浏览量：次

中图分类号TV138 文献标志码A 文章编号1673- 4637( 2007) 05- 0044- 03

地下水动态是指地下水的水位、水量、水温和化学成分等要素随时间而变化的过程。地下水位动态常有季节性和多年的周期性变化。地下水位受自然因素( 气候、地质和水文地质条件等) 和人为因素( 开采地下水、回灌等) 的影响, 不同类型的地下水, 由于影响因素的差异, 其水位动态类型也不尽相同。笔者在负责昌平区地下水水位长期监测工作中, 应用文字说明法、统计表法、水位动态变化历时曲线法、地下水储存量变化柱状图法、地下水位等值线法和剖面图法进行地下水水位动态资料的分析研究, 取得了较为理想的效果, 现简要介绍如下。

1 文字说明法

从用水量和地下水开采量、地下水水位、埋深等方面说明1 个水文年地下水位动态的变化, 尔后再与上一个水文年和有历时记录的水文年相比较。昌平区用水量逐年大幅度增加, 2000 年用水量为1.7 亿m3,2006 年已突破2.25 亿m3, 年增长率在8%以上。其中有95 %的用水量取自地下水, 导致昌平区地下水位呈现多年持续下降, 地下水储存量也相应逐年衰减。昌平区已形成以东二旗和朝阳区清河营为中心的最大的漏斗区, 在回龙观、南口以及马池口地区也有漏斗区呈现的迹象。2006 年, 昌平平原区年平均水位为32.71 m, 年平均水位埋深21.24 m。与2005 年年平均水位33.30 m ( 年平均水位埋深20.64 m) 相比, 年平均水位下降了0.59m ( 年平均水位埋深增加了0.59m) ;和1980 年年平均水位45.52m ( 年平均水位埋深8.06m)相比, 年平均水位下降了12.65 m ( 年平均埋深增加了12.65m) 。

2 统计表法

统计表法是对各观测站的动态变化值与上一个水文年以及有历史记录的水文年进行逐一比较, 说明比较结果, 并尽可能分析产生的原因。

与2005 年各观测站年均水位相比, 2006 年共有5个观测站的地下水位出现了回升现象, 回升幅度最大的阿苏卫观测站为0.94 m; 有15 个测站的地下水位出现下降现象, 下降幅度最大的桃洼观测站为2.36 m; 1个观测站水位与上年持平。与1980 年各观测站年均水位相比, 本年度各观测站水位均有大幅度的下降, 下降幅度最大的东二旗观测站为30.66 m; 其次是回龙观测站为23.33m。

3 水位动态变化历时曲线图法

以时间为横坐标、水位( 或者是埋深) 为纵坐标,编制1980 年、2004—2006 年地下水位动态历时曲线图。进而分析研究地下水位年内和多年动态变化特征以及2006 年度水位动态情况。昌平区地下水位动态变化主要受降水和人工开采因素的控制, 地下水位动态曲线特征属入渗径流—开采型。

3.1 年内变化特征

在1 个水文年中有2 次明显的峰值和2 次明显的谷值: 每年2 — 5 月底, 降水量小, 农业灌溉用水量又较大, 是地下水位下降期, 下降值为1.75 ～2.61 m。尔后至9 月份雨季大气降水入渗量增加, 同时农业灌溉用水开采量也相对减少, 是地下水位回升期, 上升值为0.43 ～1.19 m, 继后至11 月底是农业秋灌期, 是地下水位下降期, 下降值为1 ～2 m。至翌年2 月农业用水开采量减少, 是地下水位回升期, 上升值为0.49～0.68 m, 年变幅度2.0 m。年最高水位多出现在2 月下旬至3 月下旬, 年最低水位多出现在4 — 5 月份。年最高水位不出现在雨季而出现在旱季, 年最高水位的滞后性显示了第四系承压水补给源较远的地下水位动态变化特征。

3.2 多年变化特征

2002 年1 月—2006 年12 月历时5 个水文年, 地下水位累计仅下降1.2 m, 年均下降0.24 m。说明地下水资源量和消耗量处于动态平衡的良性循环状态。

3.3 2006 年度水位变化

从1980 年、2004 — 2006 年的地下水位变化曲线( 图1) , 可以看出地下水位在波动中持续下降。相对1980 年年均水位, 2004 年、2005 年以及2006 年年均水位分别下降了10.5、11.5 和12.6 m, 2006 年度相对2004 年下降了0.82 m, 相对2005 年下降了0.59 m;2006 年地下水位动态变化历时曲线显示, 8 月份地下水位上升32.81 m, 后4 个月水位一直呈现于下降趋势, 至12 月份水位下降到32.25 m, 年水位变幅为1.67m。

4 地下水储存量变化柱状图法

地下水水位天然动态变化是地下水资源量变化的外部表现, 这种信息变化的内因是地下水资源补给量和消耗量均衡关系的变化, 当地下水回升时地下水储存变化则增加, 反之则减小。

第四系地下水储存变化量:

ΔQ= 100 ×" ×Δh ×F

式中: ΔQ——— 地下水储存变化量, 亿m3;

F——— 分析区域面积, 106m2;

Δh——— 水位变化值, m;

"——— 给水度, 昌平区平原区平均值为20 %。

昌平区平原区第四系面积552.0 km2。比较时应当至少列出2 个水文年, 即相对历史记录的水文年和前1 个水文年, 为更好地分析变化趋势, 结合实际情况也可绘制多个水文年度。昌平区2006 年地下水储藏量较2004 年减少0.09 亿m3, 较2005 年减少0.065 亿m3;较1980 年减少1.39 亿m3。

5 地下水位等值线法

根据监测的地下水位数值在监测区域内绘制水位等值线图, 可从图上直观地了解地下水水位以及地下水补给径流和排泄方向、地下水降落漏斗的中心位置、影响范围、变化趋势。见图2、图3、图4。从等值线图上均可直观地看出, 昌平区东二旗和朝阳区沙子营地下水漏斗区的分布, 1980 年还不太明显, 到2005年—2006 年已十分明显, 而且同水位的分布有不断增加的趋势, 漏斗深度也在不断加深。1980 年与昌平区毗邻的海淀区西北部还没有地下水降落漏斗区, 但是到了2005 年漏斗区也已十分明显, 20m 水位线已完全闭合, 2006 年20 m 水位等值线已影响到回龙观镇域;2006 年马池口备用水源地启动后, 加快了该地区地下水位的下降速率, 从2006 年地下水位等值线图中已呈现出地下水漏斗区的趋势。

昌平区1980 年0 ~ 50 m 地下水等值线内的面积分别为0、0.57、23.08、104.46、276.27 和440.95 km2。2005 年已扩大到33.50、88.04、176.39、255.75、458.03和521.28 km2, 分别增加了33.50、87.47、153.31、151.29、181.76 和80.33 km2, 并且有33.50 km2 的水位面积已处于黄海海平面以下。昌平平原区面积为552 km2, 50 m地下水位高程线以上的面积仅有30.72 km2; 2006 年继续在增大, 漏斗深度也在继续加深, 与2005 年相比,各等高线的面积分别增加2.25、5.80、4.36、6.22、31.19 和14.00 km2, 昌平平原区大于50 m 水位高程等值线的面积仅剩14.72 km2。

6 剖面图法

选择具有代表性的3 眼以上观测井组成的剖面,以井距为横坐标, 以地下水位为纵坐标, 将各井不同年份的地下水位历时曲线绘制成剖面图( 图5、图6) 。水面曲线包括当年、前1 a 和起始观测的年份( 根据实际可多绘制几个水文年份的曲线, 便于更进一步分析水流补给) 。位于昌平区西北部的南口、马池口以及十三陵选择2 条剖面, 即桃洼—北小营—踩河; 涧头—南郝庄—马池口—踩河。从图中可以看出: 在上游的桃洼、涧头地下水位年均值降差较大, 而在下游的踩河地下水位年均值降差较小; 地下水年均水位从1980年—2006 年逐渐变缓, 水力坡降也相应逐年减小, 这显示出从上游到下游的补给量在逐年衰减。尤其是桃洼—踩河剖面, 由于阳坊和海淀的漏斗区的影响, 地下水出现了以北小营地区为分水岭的倒流现象。

7 结语

以上6 种分析地下水动态的方法是笔者在实际工作中总结出来的较为切实可行的方法, 基本可满足分析昌平区区域的地下水位动态。这6 种方法具有一定的独立性, 但又是互相联系的一个整体。方法1 是从地下水的开采量、水位和埋深等方面对地下水位动态的一个总体对比说明, 强调的是1 个年均值的比较。方法2 是用数据库的形式对形成年均值的各监测站1 a的平均值进行比较, 是全面而详细地对比, 是对方法1 的全面的解剖比较。如果方法1 是1 个隐性的点,那么方法2 就是1 条隐性的线, 是以时间年为顺序的几条横向的隐性线的对比。方法3 是方法2 的显性线, 即将各测站逐月的平均值绘制在同1 个坐标系中, 然后连结形成若干条纵向的线, 是以时间年和月为顺序的几条横向线的对比; 既了解同1 a 水位值的变化情况, 又与其他年份对比了解地下水动态情况。方法4 在上述方法1、2 的基础上将水量的对比变化量绘制在坐标系中。方法5 是将方法2 中各监测站的年平均值, 以年为单位, 绘制在监测区域平面图中, 形成一系列相同间距的水位( 或者埋深) 等值线图, 直观而又明确地反映出昌平区地下水动态, 而方法6 是对方法5 的补充, 反映局部地区地下水补给特点。6 种方法既有点的分析, 也有点形成线的分析, 同时还有点、线形成的面的分析, 统称为地下水动态点、线、面分析法。

这6 种分析方法在实际应用中是有条件的, 仅适用于第四系松散层孔隙水层。第四系多层承压水的分布还要将地下水分成浅层、中层和深层水分别监测, 逐层分析。对于地下水位动态随着科技水平的不断发展, 地下水动态的监测方法肯定越来越先进, 操作起来越来越简便。更有利于丰富地下水动态分析方法。

参考文献

[1] 尚守中, 田世义.水资源及其开发利用[M].科学普及出版社, 1993.

作者简介: 田光忠( 1970 — ) , 男, 工程师。

来源：《北京水务》2007.5

推荐访问:昌平区北京效果地下水位动态