陶 虹，丁 佳，劉文波

（1.陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，陜西 西安 710054；2.中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，北京 100081）

0 引言

關(guān)中盆地位于我國(guó)西北部，是世界新亞歐大陸橋的中心，是國(guó)務(wù)院《關(guān)中—天水經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》的核心部分。盆地內(nèi)土壤肥沃、農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，素有“八百里秦川”之稱，是我國(guó)重要的糧食主產(chǎn)區(qū)之一。其地下水開(kāi)發(fā)利用追溯求源，已有數(shù)千年的歷史，而動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)則起源于20世紀(jì)50年代中期。地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)為政府決策部門提供了大量的數(shù)據(jù)，在保障區(qū)域供水安全及地質(zhì)災(zāi)害防治方面起到了重要作用。但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，目前監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)已不適應(yīng)獲取精度越來(lái)越高、范圍越來(lái)越廣的動(dòng)態(tài)信息要求。2010年10月，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局立項(xiàng)新開(kāi)“關(guān)中盆地城市群城市地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目，作為城市地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)，其子項(xiàng)目關(guān)中盆地地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)建設(shè)2011年首先啟動(dòng)。

1 關(guān)中盆地監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

關(guān)中盆地地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)由西安、咸陽(yáng)、寶雞、渭南、銅川5個(gè)城市局域網(wǎng)組成，各局域網(wǎng)由市級(jí)監(jiān)測(cè)站管理，其轄區(qū)內(nèi)的野外監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)整理由各市站具體負(fù)責(zé)，上報(bào)省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，由省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)匯總、整理，上報(bào)中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院［1］。

2011年盆地內(nèi)共有長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)221個(gè)，控制面積約850km2，監(jiān)測(cè)300m深度內(nèi)的第四系松散層孔隙水潛水和承壓水。其中河谷階地212個(gè)、秦嶺山前洪積扇4個(gè)、黃土臺(tái)塬5個(gè)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布極不均衡，位于以西安、咸陽(yáng)、寶雞、渭南、銅川等城市為中心的集中供水水源地共211個(gè)，占監(jiān)測(cè)點(diǎn)總數(shù)的95.5％，區(qū)域上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)控制甚少，僅為10個(gè)，占監(jiān)測(cè)點(diǎn)總數(shù)的4.5％。

2 地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

關(guān)中盆地地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采用建設(shè)監(jiān)測(cè)剖面線與編制地下水動(dòng)態(tài)類型圖［2］相結(jié)合的方法。根據(jù)盆地內(nèi)含水系統(tǒng)特征布設(shè)控制性監(jiān)測(cè)剖面線，縱橫剖面線結(jié)點(diǎn)為骨干監(jiān)測(cè)點(diǎn)。然后根據(jù)地下水動(dòng)態(tài)類型分區(qū)，圍繞監(jiān)測(cè)剖面補(bǔ)充完善監(jiān)測(cè)點(diǎn)，形成關(guān)中盆地地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

2.1 建設(shè)監(jiān)測(cè)剖面

盆地內(nèi)含水系統(tǒng)分為黃土臺(tái)塬孔隙—裂隙含水系統(tǒng)、沖積平原孔隙含水系統(tǒng)、秦嶺山前洪積平原孔隙含水系統(tǒng)、渭北巖溶含水系統(tǒng)等4個(gè)含水系統(tǒng)。橫向監(jiān)測(cè)剖面從南到北布設(shè)4條，分別控制4個(gè)不同的含水系統(tǒng)，縱向剖面5條，分別控制盆地內(nèi)城市或重要經(jīng)濟(jì)區(qū)地下水動(dòng)態(tài)變化特征。形成4橫5縱共9條剖面線［11］（圖 1）。

2.2 編制地下水動(dòng)態(tài)類型分區(qū)圖

影響地下水動(dòng)態(tài)的因素主要有地形地貌、含水層結(jié)構(gòu)特征、水位埋深、土壤類型、土地利用、降水量、地表水體及人工開(kāi)采等，對(duì)各種因素進(jìn)行綜合分析后生成四張地下水動(dòng)態(tài)影響要素圖，即水文地質(zhì)分區(qū)［3］、非飽和帶特征分區(qū)、地下水補(bǔ)給分區(qū)、地下水局部影響分區(qū)。

圖1 關(guān)中盆地地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)剖面線布置圖Fig.1 Layout for the section plane of the groundwater dynamics monitoring in Guanzhong Basin

水文地質(zhì)分區(qū)圖：根據(jù)關(guān)中盆地含水層巖性、成因及地下水動(dòng)力特征將盆地內(nèi)松散巖類孔隙水劃分為4個(gè)含水巖組，即分布于渭河及其支流階地的沖積砂、砂礫石與亞粘土互層孔隙含水系統(tǒng)，分布于秦嶺及北山洪積扇的洪積漂石、砂礫石與亞粘土互層孔隙含水系統(tǒng)，分布于黃土臺(tái)塬的風(fēng)積黃土孔隙含水系統(tǒng)，分布于渭北的基巖裂隙巖溶含水系統(tǒng)。根據(jù)含水巖組劃分結(jié)合關(guān)中盆地地下水富水性分區(qū)，富水性分區(qū)分為極強(qiáng)富水區(qū)（單位涌水量20～40t/h·m）、富水—強(qiáng)富水區(qū)（單位涌水量5～20 t/h·m）、中等富水區(qū)（單位涌水量1～5t/h·m）、弱富水區(qū)（單位涌水量0.5～1t/h·m）4級(jí)區(qū)。共劃分出52個(gè)水文地質(zhì)小區(qū)。

非飽和帶分區(qū)圖：由地下水埋深圖和土壤巖性圖疊加合成，土壤巖性分區(qū)分為黃土區(qū)、粘性土區(qū)、砂卵礫土區(qū)三類區(qū)，地下水埋深分區(qū)分為0～10m、10～20m、20～50m、50～80m、＞80m 共 5個(gè)區(qū)間，共分為72個(gè)小區(qū)。

補(bǔ)給分區(qū)：關(guān)中盆地地下水補(bǔ)給主要來(lái)源于以下四個(gè)方面：（1）大氣降水的垂直滲入；（2）山前河流垂直滲漏；（3）渭河豐水期河水滲漏補(bǔ)給；（4）渠灌入滲。是在土地利用圖和地下水補(bǔ)給來(lái)源的基礎(chǔ)上疊加合成的，共分為22個(gè)區(qū)。

局部影響分區(qū)：關(guān)中盆地地下水補(bǔ)給分區(qū)將關(guān)中盆地劃分為灌溉補(bǔ)給區(qū)、降水入滲補(bǔ)給區(qū)、渭河側(cè)滲補(bǔ)給區(qū)、降水入滲及徑流補(bǔ)給區(qū)5類區(qū)域，共分為65個(gè)小區(qū)。

將四要素圖進(jìn)行疊加，得到關(guān)中盆地地下水動(dòng)態(tài)類型分區(qū)圖（圖2）。疊加過(guò)程中形成的面積小于1km2的小區(qū)進(jìn)行分析后與相鄰區(qū)合并，全區(qū)最終分為118個(gè)動(dòng)態(tài)類型分區(qū)。地下水動(dòng)態(tài)分區(qū)圖是監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，只有每個(gè)地下水類型區(qū)都有監(jiān)測(cè)井控制，才能真正監(jiān)測(cè)到地下水動(dòng)態(tài)區(qū)域變化。

2.3 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)孔的布設(shè)

（1）充分利用已有監(jiān)測(cè)井。

（2）每一個(gè)地下水動(dòng)態(tài)類型分區(qū)至少放置一對(duì)監(jiān)測(cè)孔，分別監(jiān)測(cè)該區(qū)域內(nèi)的潛水和承壓水［4］。

（3）在人類工程活動(dòng)劇烈區(qū)、地質(zhì)環(huán)境敏感區(qū)和地下水開(kāi)采引發(fā)環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題突出及可能引發(fā)環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題區(qū)域加密監(jiān)測(cè)孔布設(shè)。

將現(xiàn)有長(zhǎng)觀井中井孔質(zhì)量較好，能夠利用的監(jiān)測(cè)孔投影到地下水動(dòng)態(tài)類型分區(qū)圖上，在沒(méi)有監(jiān)測(cè)孔分布的動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)補(bǔ)充新的監(jiān)測(cè)孔，在某一動(dòng)態(tài)類型小區(qū)內(nèi)若存在較多監(jiān)測(cè)點(diǎn)則進(jìn)行適當(dāng)刪減。

優(yōu)化后的監(jiān)測(cè)網(wǎng)共有監(jiān)測(cè)點(diǎn)239個(gè)［10］，其中利用原有監(jiān)測(cè)孔165個(gè)，新增加監(jiān)測(cè)孔74個(gè)。監(jiān)測(cè)孔位于秦嶺及北山山前洪積平原19個(gè)，渭河河谷區(qū)173個(gè)，黃土塬區(qū)47個(gè)（包括渭北巖溶4個(gè)）。潛水監(jiān)測(cè)井120個(gè)，承壓水監(jiān)測(cè)井119個(gè)（圖3）。

圖2 關(guān)中盆地地下水動(dòng)態(tài)類型分區(qū)圖Fig.2 Zoning map of the Groundwater dynamics types in Guanzhong Basin

圖3 關(guān)中盆地地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)布置圖Fig.3 Layout of the Groundwater dynamics monitoring network in Guanzhong Basin

3 監(jiān)測(cè)網(wǎng)的應(yīng)用

2010年10月，我國(guó)華北、黃淮、西北等部分省份持續(xù)干旱，關(guān)中盆地為主要旱區(qū)之一，從2010年10月至2011年 1月底累計(jì)降水 30.4～70.2mm，較2001～2009年同期減少18.92～43.58mm，已形成冬春連旱，農(nóng)田作物受旱面積達(dá)31.4×104hm2，其中重旱3.1×104hm2。針對(duì)干旱的嚴(yán)峻形勢(shì)和地下水監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)狀，中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院部署了專門用于服務(wù)應(yīng)急抗旱技術(shù)支撐的地下水監(jiān)測(cè)工作，啟動(dòng)了嚴(yán)重缺水地區(qū)地下水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，要求重點(diǎn)加強(qiáng)地下水位監(jiān)測(cè)頻次，實(shí)時(shí)編制抗旱找水打井區(qū)域地下水位圖件。優(yōu)化后關(guān)中盆地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)在此項(xiàng)目中發(fā)揮了重要作用。

2011年2月至8月，根據(jù)優(yōu)化后的關(guān)中盆地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，結(jié)合旱區(qū)加密統(tǒng)測(cè)井，進(jìn)行了高頻次地下水位統(tǒng)測(cè)，編制了陜西省關(guān)中盆地應(yīng)急抗旱淺層地下水水位等值線及埋深圖（圖4）。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)表明［9］，2011年2月至5月，關(guān)中盆地的渭河河谷階地區(qū)由于限制開(kāi)采地下水，水位以上升為主，特別是在城市集中供水水源地，水位上升幅度更大，升幅最大的地區(qū)位于西安市灃皂河水源地為2.55m；秦嶺洪積扇區(qū)地下水接受山區(qū)徑流補(bǔ)給予充分，水位呈波動(dòng)變化略有下降，平均降幅0.32m；黃土塬區(qū)水位升降幅度較大，其中咸陽(yáng)、寶雞黃土塬區(qū)地下水補(bǔ)給量大于開(kāi)采排泄量，水位以上升為主；渭南北部黃土塬和西安南部黃土塬（白鹿塬），水位以下降為主且降幅較大，是關(guān)中盆地的主要干旱區(qū)，平均降幅1～5m，最大水位降幅為8.52m，位于渭南市北部蒲城三合鄉(xiāng)。

圖4 關(guān)中盆地地下水位等值線及潛水埋深圖Fig.4 Contour map of Groundwater level and buried depth in Guanzhong basin

4 結(jié)論

關(guān)中盆地地下水位監(jiān)測(cè)歷史較長(zhǎng)，但監(jiān)測(cè)井集中分布于城市供水水源地，對(duì)區(qū)域地下水動(dòng)態(tài)特別是城市之間農(nóng)田區(qū)地下水動(dòng)態(tài)控制不夠。本文采用建設(shè)監(jiān)測(cè)剖面與編制地下水動(dòng)態(tài)類型圖相結(jié)合的方法，共布設(shè)239個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，利用原有監(jiān)測(cè)點(diǎn)165個(gè)，新增監(jiān)測(cè)點(diǎn)74個(gè)。新設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)能較全面地控制關(guān)中盆地地下水區(qū)域動(dòng)態(tài)變化，使監(jiān)測(cè)信息更為科學(xué)合理，提高了盆地內(nèi)整體監(jiān)測(cè)水平。新建監(jiān)測(cè)網(wǎng)在2011年“嚴(yán)重缺水地區(qū)地下水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目”中試運(yùn)行，以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)確定了主要干旱區(qū)位于渭南市北部及西安南部黃土臺(tái)塬，為關(guān)中盆地應(yīng)急抗旱找水打井提供地下水動(dòng)態(tài)技術(shù)支撐。

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