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本文作者：李亞松1費宇紅1錢永1簡明2韓占濤1王平1張兆吉1作者單位：1中國地質科學院水文地質環境地質研究所2河北省地礦局第四水文工程地質大隊

漏斗發展形態變化及演變特征

目前，已有部分學者就滄州地區深層地下水超采以及帶來的環境地質問題方面進行了研究，但是尚未就漏斗從其形成、演化和恢復方面進行詳細闡述。文中根據滄州市地質環境監測報告［4－9］，和滄州地區深層地下水位降落漏斗特征，將其變化發展分為了4個時期。第一個時期為漏斗直線發展階段(1967－1980)。1966年以前，滄州市工農業生產及城鎮生活用水完全依靠地表水和少量的淺層地下水，為應對氣候干旱，農業用水量持續上漲，以及廣大農村農業水利化程度低的情況，河北平原于1966年開始進行農田供水水文地質勘查，滄州的機井建設得到了飛速發展，地下水開采量陡升，成為了形成地下水位降落漏斗的主導因素。十幾年間，低水位期水位下降了52．04m，平均每年下降約5．38m。此間，全區14個縣城的集中開采區均已形成漏斗，其他如油田供水點等集中開采區也相繼形成漏斗。同時，青縣、滄州、泊頭、南皮、黃驊及滄州化肥廠杜林水源地形成漏斗，在－20m的等水位線范圍內與滄州漏斗形成一體，即組合成新的滄州漏斗，使漏斗的形狀由同心式規則圓形變為不規則圓形。第二個時期為漏斗穩定發展階段(1981－1995)。深機井數量在經過了一段時間的陡增之后開始變緩，到1986年，全市深機井總數達到14679眼，1990年達到15771眼，總數一直維持在15000～17000眼左右，年平均開采量也保持在4．4×108m3～5．2×108m3。這一時期，降落漏斗中心水位降深為20．42m，年降深量為1．36m，降深速度有所減緩，但是－40m等水位線封閉面積年增加量高達254．4km2，造成這種現象的原因主要為發生了地下水位降落漏斗的夷平作用。對于每一個含水系統的水來說，基本不與外界發生水力聯系或者發生微弱的水力聯系。但在漏斗區，一個含水系統里邊的兩個以上漏斗存在水力聯系，或者是不同含水系統之間存在著兩個漏斗而發生了水力聯系，主要是因為漏斗的發展使漏斗邊緣水向中心匯集，使一個系統里邊的兩個漏斗的水相互補給，甚至不同系統的漏斗之間發生了水力聯系，由于這種作用，使漏斗周圍水位降低，而中心水位下降速度減慢或者水位回升，就形成了漏斗的夷平作用［10］。這一時期，全區－40m等水位線封閉區形態顯示滄州地下水位降落漏斗由單一漏斗開始逐漸演變為多個漏斗綜合的區域性漏斗。第三個時期為漏斗急劇擴張階段(1996－2002)。隨著工農業生產的迅猛發展，需水量不斷增加，鄉鎮企業增多和農業產量陡增，都需要大量地下水作為保證。十年來，地下水年平均開采量為6．9×108m3，漏斗中心總降深量為10．56m，年降深量僅為1．06m，但是－50m等水位線封閉區面積卻從966．0km2增至6528．5km2。漏斗呈現向滄州地區北部發展的趨勢，－70m封閉線以平均7km/a向北部擴展，－80m封閉線以平均1．4km/a的速度向北部擴展，分別是其向南部擴展的5倍和4倍，主要受滄州地區北部青縣漏斗的拉動以及北部工業區和水源地較為集中的影響。而到2005年底，第III含水組地下水降落漏斗在滄州境內只存有埋深＞60m的封閉區，埋深≤60m的封閉區因外移在南北方向上已經在境內完全敞開，向北已延伸至天津、河北廊坊境內，向南延伸至山東德州和河北衡水境內［11］，漏斗形態已經由點狀漏斗群向露盆發展，降落漏斗夷平作用顯得更加明顯。第四個時期為漏斗逐漸恢復階段(2003年至今)。為配合國家對于地下水超采區治理規劃，地方管理部門頒布了關于關停市區單位自備井的相關決定，開始實施深層地下水封井計劃，滄州市區封停單位自備井工作逐漸開展，市區深層地下水的開采量逐年減少，地下水下降的趨勢也逐步得到遏制，自2005至2007年3年時間內，成功封井282眼。至2009年底滄州市區第III、第IV、第V含水組平均水位分別上升了146m、18．22m和34．28m［12］。

漏斗成因探討

地下水位下降漏斗形成原因主要是強采地下水的結果，但是同時也受氣候條件、工農業布局以及區域地質和水文地質條件控制，總結和歸納可以得出其主要影響和控制因素包含以下3個方面。

1不利的氣候條件

滄州地區氣候條件為干旱半干旱濕潤性氣候，降水年內分布不均，年際豐枯變化懸殊。據統計，1956～2003年的47年間，全市共出現偏旱和干旱年份13次，平均4年一次，并且從20世紀80年代以來進入了降水相對較枯的時期，平均年降水量減少了約30mm。為克服干旱，需要開采大量的地下水用以滿足農業生產的需求。

2特殊的地質及水文地質條件為內因

滄州市地處海河流域南系諸河下游，歷來即有"九河下梢"之稱，所以砂層顆粒較細，地下水滲透速度較為緩慢。由于淺層主要為咸水，開發利用程度低，滄州地區第III含水層為主要開采層，其補給主要來自于西部側向徑流補給，然而上游的保定、衡水地區的開采層同滄州基本一致，造成了對滄州側向補給的截流，深層地下水得不到有效補給，加速了漏斗的發展。

3工農業用水量陡增為外因

據1953～2005年統計資料顯示，全市農業灌溉面積在50年間增加了幾十倍，糧食總產由5．46×108kg增加到32．37×108kg，增長了5倍多，而中小型企業數量不斷增加也使得工業產值翻了上百倍。全市人口則由1953年的352萬人增加到2005年的679．36萬人，增長了近一倍［13］。工農業發展和人口增多都加大了地下水資源負荷程度，地下水開采量到2005年高達11．3×108m3，而按照水資源評價導則確定的方法計算滄州市深層地下水允許開采量僅為2．92×108m3，實際開采量遠遠超出了可供水量。因此，滄州深層地下水位降落漏斗的形成和演變，是在不利的氣候條件和地下水開采量陡升的外力驅動下，受特殊地質及水文地質條件控制而形成的。

地下水超采的環境響應與應對措施

地下水超采除了形成區域地下水位降落漏斗外，還引發了一系列諸如地面沉降、咸淡水面下移等的環境問題。過量抽取地下水，形成水頭差，導致含水層頂底板被不斷壓密釋水，導致含水層骨架變形，除了造成地面沉降外，還有可能由于釋出水中的氟碘離子異常引起地下水水質的下降。滄州市地面沉降發現于1971年，當時沉降量只有9mm，到2001年底，沉降中心累計沉降量已達到2236mm，并且沉降量大于2000mm的范圍已經覆蓋了整個滄州地區［14］，地面沉降導致城市建筑物損壞、管道變形，破壞水準點，造成地面積水和排水不暢等，危害巨大。此外，深層淡水含水層和淺層咸水體之間的水位差，致使上部咸水向深層淡水含水層滲透，對埋藏在下部的深層淡水造成威脅，根據監測資料分析顯示，咸淡水界面下移一般為10m左右，最大下移深度超過30m［15］，部分地區已經由于深層淡水咸化而導致其無法被利用。地裂縫頻發也是地下水超采的惡果之一。最近5年中，滄州共發現地裂縫20余處，在任丘出現的一條地裂縫，最寬處達3m，長約4km，白洋淀和滹沱河大堤也都曾發現較大的橫穿裂縫，危害防洪安全。目前滄州地區已經推行了一些水資源優化配置的舉措，如全面封停自備井，實現外流域調水等，也取得了不錯的效果，但是外流域調水打破了原有的水資源空間布局，而且全面封停自備井導致大量提水設施閑置，資源無法得到有效利用。為此，文中提出幾條水資源優化配置的建議，首先督促廠礦企業各單位提高水資源利用效率，盡量降低日用新水量，提高重復利用率;極力推行低耗水量農作物，推行節水農業，充分利用雨洪資源;地下水資源應為"限采"而非"禁采"，城鄉居民用水在農用灌溉期可主要使用外流域調水，而在非灌溉期則可以開采部分地下水，降低成本的同時還可以保證地下水循環和更新;最后應逐漸開發淺層咸水資源，使其早日能為民所用。