2022年廊坊市地下水水位動態變化分析

艾長江

（河北省廊坊水文勘測研究中心，河北 廊坊 065000）

廊坊市可利用地表水資源量極為短缺，地下水是當地生產、生活的重要水源。由于對地下水的過分依賴，全市局部范圍呈現了較嚴重地下水超采問題，引發一系列環境地質與生態問題，如地下水水質污染、地裂縫、地面沉降等。因此，分析廊坊市地下水動態演變情勢，討論地下水位變化影響因素，對于闡明區域地下水規律、合理地應對環境變化對地下水資源的影響、延續水資源的可持續利用具有深刻意義［1］。

根據廊坊市地下水監測井2022 年地下水水位、埋深等資料，分析地下水動態特征規律，總結廊坊市地下水水位年內變化特點，強調地下水監測的作用和意義，為廊坊市地下水資源的科學保護、合理利用提供重要依據。

1 研究區概況

1.1 自然地理條件

廊坊市地處河北省中部、環渤海腹地，北與北京市相鄰，東與天津市交界，南毗滄州市，西與保定市及雄安新區接壤，總面積6 429 km2，為省轄地級市［2］，轄6 個縣（香河、大廠、永清、固安、文安、大城）、2 個縣級市（三河、霸州）、2 個市轄區（廣陽、安次）、國家級經濟技術開發區和廊坊臨空經濟區。2021年末，全市常住總人口553.82萬人。

廊坊市屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，年平均氣溫12.0 ℃，多年平均降水量554.9 mm，年平均日照時數約2 660 h。廊坊市自然資源蘊藏豐富，除北部三河市境內有76 km2低山丘陵外，全城近99%面積為平原，地勢平緩，平均海拔13 m，土質肥沃，光熱資源豐富，雨熱同期，利于農作物生長［3］。廊坊市地處海河流域中下游，水系發達，流經本市大、小河流20余條，平均每年攔蓄地表水資源量3.33億m3，地下水資源可利用量7.74億m3。

1.2 水文地質條件

依據地下水賦存條件和含水介質的孔隙特征，廊坊市地下水劃分為兩大類含水巖組，即碳酸鹽巖類巖溶含水巖組和松散巖類孔隙水含水巖組。

碳酸鹽巖類巖溶含水巖組主要分布于三河市東北部蔣福山區，巖性以奧陶系灰巖、寒武系、震旦系白云巖為主，富水性強，單位出水量6～150 m3/（h·m），但分布不均，含水層厚度30～150 m不等。

松散巖類孔隙水含水巖組主要由第四系松散沉積物組成，廣泛分布在中南部平原地帶。其中，廊坊市北部平原位于河北平原北部山前沖洪積平原上，屬于泃河、潮白河沖洪積平原水文地質區，因未曾進行正式水文地質勘探，尚未劃分含水組。含水巖性為細砂、粗粉砂～含礫中粗砂，厚度20～57 m不等，開采深度＜100 m，淺中層混合開采，經確定為淺層地下水。

廊坊市南部平原屬于永定河、大清河、子牙河沖積、湖積平原水文地質區，含水層多由亞砂土、砂、卵礫石組成，粒度粗、厚度大，水動力特征為潛水、微承壓水、承壓水，自西北向東南由單一的全淡水結構漸變為淺層淡水、中層咸水、深層淡水組成的多層水質結構，從上至下劃分為Ⅰ～Ⅳ含水組。通常在華北平原地下水研究中，將第Ⅰ、Ⅱ含水層組統稱為淺層含水層系統，第Ⅲ、Ⅳ含水層組統稱為深層含水層系統［4］。

1.3 數據來源

廊坊市地下水自動監測工作始于2018 年。為符合地下水觀測數據統一性、區域代表性以及可對比性的要求，本研究收集的資料采用省級監測站190 處，其中淺層74 處、深層116 處，國家級監測站66 處，其中淺層61 處、深層5 處，均為自動監測井，每4 h觀測1次水位埋深。

各層位監測井數量詳見表1，監測井地理分布如圖1所示。

圖1 2022年廊坊市地下水監測井分布

表1 2022年各層位地下水監測井數量分布眼

1.4 降水、蒸發數據

2022 年，廊坊市年平均降水量532.2 mm，與多年平均降水量541.9 mm 基本一致，屬平水年份，降水集中在6—8月，占全年總量的81.5%，降水最大月是7月，其次為8月，降水最小月為12月。根據河北省廊坊水文勘測研究中心在土門樓水文站觀測的蒸發資料可知，2022 年全市蒸發總量1 002.6 mm，5、6月蒸發量較大。廊坊市2022 年逐月平均降水量及蒸發量，如圖2所示。

圖2 廊坊市逐月平均降水量、蒸發量

2 地下水動態變化結果與分析

2.1 淺層地下水變化

2022年廊坊市各區縣市淺層地下水監測井月均水位在-4.30～7.37 m。各區縣市月最高水位出現較多的是2—3月，月最低水位出現較多的是5、6月；全市淺層地下水監測井月平均水位最高為2 月，最低為6 月。各監測站年平均最高水位14.81 m（大廠縣祁各莊譚臺站），年平均最低水位-19.27 m（固安縣楊家圈站）。各監測站月平均最高、最低水位變幅0.13～13.21 m，平均變幅2.58 m，其中水位變幅3.00 m 以上的站點39 個，占監測井總數的29.5%，主要分布在北三縣，其他水位變幅較大的站點主要分布在農灌區、水廠，文安縣、大城縣基本無水位變幅3.00 m 以上的站點，區域水位變幅相對較小。廊坊市各區縣市淺層地下水月均水位，如圖3所示。

圖3 廊坊市各區縣市淺層地下水月均水位

廊坊市地下水監測井月均埋深年內變化如圖4所示，基于ArcGIS 軟件利用Kriging 法分別對2022年淺、深層地下水埋深進行空間插值，得到空間分布，如圖5—6所示。

圖4 廊坊市地下水監測井月均埋深變化

圖5 廊坊市淺層地下水埋深空間分布

圖6 廊坊市深層地下水埋深空間分布

2022年，廊坊市各區縣市淺層地下水埋深在3.32～21.78 m，平均埋深10.10 m，單站監測井最大埋深出現在固安縣楊家圈站（31.49 m），最小埋深出現在大城縣南趙扶揚水站（0.71 m）。地下水埋深季節變化明顯，總體表現為雨季前埋深不斷增大，雨季減??；3—6 月持續增大，6 月平均為10.63 m，為年內最大值；6—8月明顯減小，8—10月呈略微抬升狀態，12月達到下半年最小值。從圖5可以看出，廊坊市淺層地下水埋深在固安縣西南部、三河市中部較大，在香河縣南部、安次區東部、文安縣和大城縣境內較小。

2.2 深層地下水變化

深層井各區縣市月平均水位在-61.55～-6.39 m，最高水位出現較多的是3—4月，最低水位出現在6—8 月，廊坊市深層地下水月平均水位最高為3 月，最低為6 月。各單站監測井年平均最高水位6.87 m（三河市北務村揚水站），年平均最低水位-95.01 m（霸州市清北揚水站）。各站月平均最高、最低水位變幅在0.79～15.76 m，平均變幅4.15 m，其中水位變幅5.00 m以上的站點35個，占總監測站數的30.7%，主要分布在三河、大廠、文安、大城4縣市，其他水位變幅較大的站點主要分布在農灌區、揚水站，廣陽區、固安縣、安次區基本無水位變幅5.00 m以上的站點，區域水位變幅相對較小。廊坊市各區縣市深層地下水月平均水位，如圖7所示。

圖7 2022年廊坊市各區縣市深層地下水月平均水位

2022 年，廊坊市各區縣市深層地下水埋深在21.70～66.87 m，平均埋深45.80 m，單站監測井最大埋深出現在霸州市清北揚水站（100.38 m），最小埋深出現在三河市北務村揚水站（12.12 m）。從圖4可以看出，深層地下水埋深變化同樣有季節規律，大體表現為雨季前埋深不斷增大，雨季不斷減??；3—6月，持續增大，6月平均為50.65 m，為年內最大值；6—12月，逐漸減小，12月達到下半年最小值。從圖6廊坊市深層地下水埋深空間分布可知，北三縣市地下水埋深整體較淺，除北三縣市外，從廊坊市東南部向西北部深層地下水埋深逐漸變淺，在大城縣東部、文安縣東北部和霸州市東南部較大。

3 地下水動態變化及漏斗區

2022年，廊坊市淺層地下水水位變化呈現下降-上升-下降模式。淺層地下水能夠直接接受降雨及地表水的補給，其水位動態變化受降雨影響明顯。春季降水較少，淺層地下水得到的補給有限；進入汛期降水增多，淺層地下水接受大量降水和地表水補給水位抬升；汛期過后降水劇減，淺層地下水水位難以再大幅上漲。2022年降水量最高月是7月，淺層地下水月較高水位出現月是1—3及12月，已有研究表明，潛水蒸發是淺層地下水消耗的重要途徑［5］，蒸發量大小與氣象條件密切相關。雖然5—9 月降水較多，但蒸發量也大，如降水量最大的7 月降雨量達182.9 mm，蒸發量為112.8 mm；淺層地下水埋藏較淺的地區，潛水蒸發量大。農業方面，廊坊市主要農作物小麥、玉米等澆灌時間一般是在每年春季和秋季，澆灌月大致為3—6、9—11 月，在此期間農業灌溉開采對淺層地下水消耗較大，雨季的降水補給良好，地表水存蓄多，通過降水、灌渠滿足作物需水量較多，抽取地下水進行灌溉的水量減少，在此期間淺層地下水能夠得以恢復。9月后降水量過低，較6—8月明顯減少，農作物因灌溉繼續開采利用地下水，因此在9月之后出現一段埋深增大現象。綜上原因，淺層地下水水位在年內出現下降-上升-下降的變化現象。

廊坊市深層地下水水位年內變化為上升-下降-上升模式。埋深較淺的承壓水受降水、蒸發的影響較大，其原理和水位變化與淺層地下水相似；埋深較大的承壓水受降水直接補給影響較小，其蒸發也幾乎為零，其水位變化主要受上層地下水補給和開采的影響，不同層度承壓水水位變化幅度已得以體現。1—4 月，淺層地下水正常越流補給深層承壓水，加上蒸發較小、農業灌溉開采量少，所以承壓水最高水位多出現在3—4 月。此后農業灌溉開采，深層承壓水水位逐漸下降。6—9 月降水量高，大量淺層地下水補給承壓水，加上灌溉取用水減少，6—9月承壓水水位逐漸抬升。另外，不同層度承壓水月均最高水位、最低水位出現月較為一致，可能是由于深層補給滯后于中、淺層補給表現在不足單月的時間尺度，廊坊市農灌區對承壓水依賴較大，其耗用掩蓋了地下水越層補給以單月時間尺度滯后的現象。承壓水月最低水位出現在6 月，因此時淺層地下水受農業灌溉、蒸散發消耗較大而對承壓水的補給變少，加上處于持續性的農業需水開采，因此出現較低水位。觀測全部站點發現，承壓水在非雨季接受的補給量少及開采使用（特別是文安、大城一帶以深層地下水作為灌溉、民用主要水源）的情況下，各單站監測井承壓水月最低水位基本全部出現在6月。

過去，廊坊市地表水可利用量極少，工農業生產和居民生活用水過多依賴地下水，巨額需水量使得該地區地下水長時期處于超采狀態，許多區域出現地下水降落漏斗。依據廊坊市地下水埋深圖可知，廊坊市淺層地下水降落漏斗主要是固安-霸州漏斗區；深層地下水降落漏斗主要有霸州西部漏斗區、大城漏斗區和廊坊市區漏斗區。由于廊坊市30 多年的地下水超采和循環補給再生的緩慢，以上各個漏斗已基本發展為常年性漏斗。廊坊市開發開采的地下水，約75%用在了農業灌溉。固安-霸州淺層地下水漏斗區為農業開采型漏斗區，具體區域包括霸州西部、永清南部、固安中南部，漏斗中心位于固安馬莊，中心水位埋深超過30 m。霸州西部深層地下水漏斗區為工業、農業、生活開采型漏斗，位于勝芳鎮及其外圍，中心水位埋深超過100 m。大城深層地下水漏斗區為農業開采型漏斗［5］，主要位于大城境內，中心水位埋深超過70 m。

4 結論

與地表水資源相比，地下水資源具有儲藏范圍廣、分布均勻、水質無污染、供水使用率高等特點，在保障廊坊市人民飲水安全、工農業正常生產、應對極端天氣等方面具有重要作用。通過對2022 年廊坊市地下水監測資料分析，得出以下幾點結論：①2022年廊坊市各區縣市淺層地下水埋深在3.32～21.78 m，平均埋深10.10 m，在固安縣南部及三河市中部較大；深層地下水埋深在21.70～66.87 m，平均埋深45.80 m，廊坊市區、霸州西部、大城縣部分地區較大。②2022 年淺層地下水監測站中，月最高水位多出現在2—3 月，月最低水位多出現在5—6 月；深層地下水監測站中，月最高水位多出現在3—4 月，月最低水位多出現在6 月。③地下水水位、埋深變化主要受降水、蒸發、開采等因素綜合影響。3 月之后降水量較小、開采量增加導致地下水位逐月下降，從6 月開始受降水補給和開采量減小影響地下水位回升。④不同層位水位月度特征值出現時間說明地下水水位響應于人類開采活動的影響因子愈加明顯。

除已提及影響因素外，地下水系統的復雜性和影響因子的多樣性使地下水水位動態研究還需要更多角度的多層次分析，如地下水動態的年際變化規律，有待今后積累長系列地下水動態監測數據后再做深入研究。此外，廊坊市當前地下水監測站網密度和分布還有待進一步完善，現有的監測井分布除城區以外，部分縣市的監測井梳理不夠，對地下水動態分析精度存在一定影響。建議今后區域地下水監測工作中，從地下水動態分析的需求出發，布局地下水監測站網。廊坊市地下水漏斗區問題嚴重，建議從水資源供需矛盾解決入手，充分利用再生水資源、雨水資源，改善用水結構、發展農業節水，優化使用南水北調工程水源，對于改善生態環境、經濟社會可持續發展有重要意義。