木头城子镇地下水位变化特征及其影响因素分析

高德军

（辽宁省朝阳县水资源办公室，辽宁 朝阳 122000）

1 区域自然与农业概况

1.1 自然地理条件

木头城子镇位于辽宁省朝阳县西南部，辽西第一大河大凌河两岸，努鲁儿虎山与柏山分界交汇带，与朝阳县台子乡、胜利乡及喀左县北公营子镇接壤，距朝阳县城56 km，平均海拔238 m。全镇辖木头城子、西三家、扎兰营子、永来店等14 个行政村，社会面积约129.97 km2，其中耕地面积6.3 万亩。木头城子镇农业自然条件优越，沿大凌河有4 万多亩土质肥沃的平坦农田，14 个行政村错落分布，总体地势为西南高、东北低。区域内地形平缓，面积超过500 亩的平整耕地多达20 余块，这在山峦起伏、沟壑纵横的辽西丘陵地区是非常少见的。

1.2 农业发展状况

木头城子镇土地平坦，土质肥沃，水源条件好，6.3 万亩耕地中，70%为水浇地，十分适合农耕发展。木头城子镇是著名的棉花产区，棉花种植面积占整个朝阳县的30%以上，其他主要农作物还包括小麦、水稻、玉米、高粱、西瓜、蔬菜等。近些年，随着农村产业结构的调整，规模化的商品猪、肉牛和产蛋鸡养殖发展迅速，果树、经济林的栽植面积也不断扩大，农民在种植、养殖方面收入的多元化趋势越来越明显。根据2019年木头城子镇国民经济和社会发展统计资料，全镇户籍人口28355 人，人均年收入18346 元，其中种植、养殖业人均年收入7342 元。

1.3 水文水资源条件

木头城子镇位于北温带大陆性季风气候区，具有半湿润易干旱的气候特点。年均降雨量520 mm，不足全省平均降雨量的3/5。但由于地处大凌河河谷，地下水资源相对丰富。经朝阳市水文局技术人员勘测计算，木头城子镇年均水资源总量3895.6 万m3，年均地表水资源量为751.7 万m3，年均地下水资源量为3143.9 万m3。地下水主要补给为天然降水及大凌河来水的连续性渗透。

2 区域地下水位变化特征

结合朝阳市水文局技术人员的指导要求，木头城子镇在大凌河两岸具有一定代表性的木头城子、西三家、扎兰营子、永来店、药神沟等地设置了五个地下水位监测点，重点监测地下水位年度和年际变化情况，得到地下水位变化的详细数据，由此分析区域地下水位变化的影响因素。地下水位监测点分布见图1。根据对五个地下水位监测点监测数据的统计处理，得到了木头城子镇区域内地下水位年度变化特征和年际变化特征。

图1 地下水位监测点分布图

2.1 地下水位年度变化特征

木头城子镇的地下水位变化受天然降水与大凌河水渗透及地下水人工抽取的影响，呈现典型的潜水动态特征，年度地下水位变化趋势明显。表1 直观地展示了2018年度木头城子镇地下水位（均值）变化状况：从3月开始，区域农业活动逐渐恢复，需水量逐渐增加。天然降水的不足导致地下水大量开采，而大凌河尚处于枯水期，渗透补给有限，地下水位快速下降。到了5月，天然降水和大凌河来水明显增加，农业生产抽取地下水的量减少，渗透补给加大，地下水位恢复性上涨，8月份达到最大值。9月份以后，天然降水和大凌河来水季节性减少，农业活动用水量保持不变，地下水位开始下降，但水位仍高于1～3月份。

2.2 地下水位年际变化特征

根据五个监测点相关监测数据，2010年～2019年10 a 间木头城子镇地下水位（均值）变化状况见表2。在这10 a 间，木头城子镇地下水位埋深先从2010年的14.2 m下降到2016年的19.7 m，而后水位逐渐提高，至2019年升至16.8 m。发生这样的地下水位变化原因是多方面的，包括自然降水和大凌河来水的年际变化、农业产业结构的调整以及高效节水农业产业规模的扩大等。

表1 2018年度木头城子镇地下水位（均值）变化特征

3 区域地下水位变化的影响因素

3.1 自然地质因素

木头城子镇所处的大凌河河谷冲积带，地下岩质为第四纪松散岩，表层为亚沙土和粉细沙，渗水性能好，使得降水及河系补给明显影响着地下水位动态变化的趋势，区域包气带厚度及其岩性则影响着地下水位对降水和河流渗透的响应。2010年～2019年木头城子镇平均包气带厚度、降雨渗透补给系数及河水渗透补给系数见表3。

表3 2010年～2019年木头城子镇包气带厚度、降雨渗透补给系数及河水渗透补给系数

区域包气带厚度的变化，直接影响了降雨渗透补给系数及河水渗透补给系数。包气带厚度值变大时，地表水渗透路径延长，降雨渗透补给系数及河水渗透补给系数都变小，渗透阻力变大，地下水实际补给量相应减少。反之则地下水实际补给量增大。

3.2 气象水文因素

在朝阳县乃至整个朝阳市，木头城子镇都是地下水埋深较浅的地区。而地下水埋深越浅，水位变化受地表水渗透和蒸发量的影响越大。2013年，木头城子镇的记录降水比2010年少了105 mm，大凌河受区域降水减少及上游来水不足，提供的河系水渗透也相应降低，而蒸发量却因高温大幅增长，直接导致地下水位下降了2.7 m。2016年，朝阳地区遭遇了多年未遇的特大干旱，降水不到正常年份的45%，大凌河也多处断流，地表蒸发量更是较正常年份升高31%，带来的是木头城子镇地下水位埋深达到创纪录的19.7 m。而后的三年，自然降水、大凌河来水和地表蒸发量基本与正常年份相当，地下水得到有效的渗入补充，水位也出现了逐年上涨的趋势。

3.3 人为生产活动因素

根据五个监测点监测数据，该镇地下水位变动与人为生产活动的地下水抽取有直接关联。2010年前，区域工农业生产活动对地下水抽取强度基本稳定，地下水位保持在一个小幅波动的状态。2010年，区域内需水量大的水稻、西瓜等高附加值作物种植面积大幅增加，对地下水的抽取量相应猛增。为抵御旱情，打井的密度和深度有所提高，2010年～2019年，全镇机电井的数量由165 眼增加到210 眼，井深由平均16.8 m 增加到21.5 m。地下水抽取量由982.4 万m3增加到1108 万m3，带来了区域地下水位大幅下降达到5.5 m。2016年后，为保护地下水资源，该镇适度调整产业结构，减少高耗水农作物种植面积，地下水抽取量降低，地下水位得到逐步提升。

4 结论与建议

4.1 结论

木头城子镇地下水位变化受自然地质、气象水文和人为生产活动三大因素的影响，其中的自然地质因素和气象水文因素非人力所能控制，要避免区域地下水位的大幅变动，最有效的办法是调控人为生产活动的地下水抽取。

4.2 建议

1）通过召开宣讲大会、设置主题墙报、制定乡规民约等方式，在广大干部群众中树立节水意识，明确保护地下水资源在造福子孙、推动地方社会经济可持续发展等方面的深远意义，构建自觉保护地下水资源的社会氛围。

2）会同水利水文部门，通过科学观测和数据论证，掌握区域地下水资源状态，监控地下水位升降动态，确定区域地下水采补平衡总量关系，根据自然降水补充量设置地下水开采警戒限量，落实每眼机电井的地下水开采总量控制，有效防止地下水的过量抽取。

3）大力发展节水农业，包括适当控制棉花、水稻、小麦、西瓜等高耗水作物种植面积，发展设施农业，推广小拱棚、地膜覆盖等节水种植方式，以喷灌和滴灌取代农田的大水漫灌，给输水渠道铺设土工膜降低输水渠系水的渗透等。

4）加大畜禽养殖废水的科学处理力度，提高处理后的中水利用率，实现水资源利用的多元化和最大化。

5）尽可能多地利用地表水资源。在沿河山区沟道修建蓄水塘坝，拦蓄降雨地表径流；在沿河靠近农田的滩地挖掘蓄水池塘，截留雨季河道洪水。以此作为农业和畜禽养殖业用水补充，减少地下水的抽取量，促进区域地下水位的恢复性上涨，实现人与地下水资源的和谐共赢。