富平县石川河河谷区地下水开发利用程度及水位变化特征研究

马李秀，袁 凯，刘建勇

(1.陕西省地下水保护与监测中心，陕西 西安 710003；2.陕西瀚泰水利水电勘测设计有限公司，陕西 西安 710000)

七八十年代，石川河来水多集中于雨季，冬春季经常断流。近年来，由于气候变化和人类活动的共同影响，石川河阶地区有少量径流为当地小型水利水保工程拦蓄，很难形成地表径流，造成富平段石川河河道几乎连年干枯，成为名副其实的干河。虽然区内已有桃曲坡水库、东雷抽黄二期工程等地表客水，但引水量有限。由于地表水资源的缺乏，地下水资源的开发利用就显得尤为重要，区内城乡居民生活、工农业生产的用水以地下水为主，多年连续大量开采地下水，导致地下水开发利用的程度总体较高。八十年代到2012年期间是石川河河谷区地下水开采由无序到剧增再到逐步减少的变化期，对该阶段的地下水开发利用程度、地下水位动态变化进行研究具有现实意义。

1 石川河流域概况

石川河发源于陕西铜川市印台区崾岘梁下，在西安市临潼区交口镇注入渭河，流域地跨铜川、咸阳、渭南、西安四市，总流域面积4 478 km2，其中富平县境内流域面积370 km2，占总流域面积的8.3%，除去流域内洪积扇、黄土台塬等地貌部位，河谷阶地区面积为132.31 km2。

富平县石川河河谷阶地区居关中腹地，地理坐标位于东经108°57′～109°19′，北纬34°41′～34°55′之间，北依乔山余脉，南邻渭河阶地，地理上西接咸阳三原，南接西安阎良，距渭南市约30 km，西南距西安约66 km，富平境内辖梅家坪镇(含原洪水乡)、觅子乡、庄里镇、淡村镇、南社乡、城关镇、东上官乡等七个乡镇。

石川河支流沮河发源于耀州区柳林瑶曲黑草沟，大致以北西—东南方向流经铜川市耀州区城区。该河全长77 km，流域面积916 km2，最大流量156 m3/s，灾害性洪水极端流量1 500 m3/s，枯水期流量仅0.92 m3/s，多年平均径流量1.79亿 m3。在该河流上游耀州区境内修有桃曲坡水库；另一支流漆水河发源于铜川市印台区焦坪乡的崾岘梁下，上游流向东南，至铜川市北关折向西南，在耀州城南与沮河汇合后称为石川河。漆水河全长64 km，流域面积808 km2。据耀州区水文站资料，最大洪水流量842 m3/s，枯水期流量甚微以致于断流，多年平均径流量0.36亿 m3。

2 石川河河谷区地下水开发利用程度分析

石川河河谷区开发利用地下水始于上世纪60年代中后期，最初开发利用程度较低，主要开发形式为大口井，地下水位埋藏浅，出水量大，较经济实惠，随着用水需求不断增大，井数不断增加，井深也逐渐加深，至70年代石川河河谷区井深一般在100 m以内，超过100 m的井很少，进入上世纪上世纪80年代中后期，由于大量开采地下水，造成地下水位持续下降，水量逐渐减小，在一级阶地后缘二级阶地100 m以内的浅机井基本报废，东上官乡黄村漏斗区面积逐渐扩大，南社乡局部出现漏斗。到1978年，石川河河谷阶地区8个乡镇(包括城关镇)地下水年开采总量4 015.36万 m3，其中农业开采量3 596.63万 m3，工业年开采量418.73万 m3。农业开采主要集中在东上官乡、南社乡一带，分别为893.37万 m3、962.2万 m3，开采量最小为杜村镇，年开采量168.56万 m3；工业开采主要集中在东上官乡、庄里镇，其中东上官乡开采量384.39万 m3，占工业开采量的91.8%。因此，东上官乡、南社乡漏斗是由于农业、工业开采量较大造成的。

通过分析富平县水利局提供的1978-2012年期间有关资料(表1、图1)，石川河河谷区工农业地下水开采量年际变化大，自1978年始，最大的1987年开采量达7 216.59万 m3，最小的2004年开采量仅2 433.68万 m3，最大值为最小值的近3倍。1979-2002年石川河河谷区地下水开采大致分两个阶段，

(1)第一阶段为1979-1982年，四年间农业年开采量15 077.68万 m3，年平均开采量3 769.42万 m3；工业开采量3 933.35万 m3，年平均开采量983.34万 m3；工业开采主要集中在东上官乡、庄里镇，尤以庄里镇为甚，其四年开采量2 420.81万 m3，年平均开采量605.2万 m3，占河谷区年均工业开采量的61.6%。河谷区潜水已基本疏干，在漫滩区100 m以内的浅机井也已基本报废，开采目的层由潜水转为浅层承压水，漏斗区在原来东上官乡黄村漏斗、南社局部漏斗的基础上增加了杜村、庄里漏斗区。

表1 石川河谷区1978-2012农业和工业开采地下水统计成果一览表 万 m3

图1 富平县石川河谷阶地区工农业地下水开采量年际变化图

(2)第二阶段出现在1985-2000年，这一时期是石川河河谷区开采量剧增的阶段，出现了一级阶地区南社乡温家、东上官乡康村东、觅子乡北韩村；二级阶地区南社乡新南社、东上官乡北里村，城关镇东化新胜等急剧下降的区域，有些是局部出现，有些是较为集中的漏斗区。1985-2000年16年间，累计农业年开采量65 125.58万 m3，年平均开采量4 070.35万 m3；累计工业开采量12 737.69万 m3，年平均开采量796.11万 m3；工业开采仍然集中在东上官乡、庄里镇，其中庄里镇1978-2012年工业用水量15 945.63万 m3，占工业总用水量24 940.85万 m3的63.93%。到2003年，石川河河谷区地下水开采量出现大幅回落，这与国有企业改革在地方深化推进产业调整有一定关系，自此以后开采量趋于稳定。2003年开采量为2 719.23万 m3，2006年以来，年开采量保持在3 000万 m3以上，到现状年2012年，开采量为3 598.3万 m3，为波动上升态势，年均递增3.16%，这又与国有企业改革减员增效引发的活力与西部大开发政策促进富平县域经济发展快速活跃有一定关联。

3 研究区地下水动态变化分析

根据搜集的统测井1978-2012年动态观测资料，对石川河河谷地区的潜水位多年变化特征进行分析可知，自1978年以来全区均呈现下降趋势，1996年以来部分地区下降速率稍有放缓，仅在个别地段潜水位潜水动态相对稳定。根据各处水位下降的特点及1978-2012年的地下水位埋深变幅，可将本区划分为相对稳定区、缓慢下降区、强烈下降区、急剧下降区。各处多年下降幅度及多年动态特征参见图2～图6。

图2 漫滩、一级阶地区相对稳定区

图3 一级阶地缓慢下降区

图4 一级阶地强烈下降区

图5 二级阶地急剧下降区

图6 一级阶地急剧下降区

3.1 相对稳定区

主要分布在梅家坪镇、县城西南侧城关镇靠近南社的储家社、北丹王村一带，潜水位埋深20 m左右，多年地下水水位呈轻微波动变化。受人工开采及降水影响，部分年份波动较大，如城关镇储家社观测井，1988-1996年潜水位埋深变幅在5～10 m之间波动，1997年之后，潜水位埋深基本稳定在20 m左右。

3.2 缓慢下降区

主要分布在觅子乡铁佛村，东上官焦东、县城城关莲湖村一带，地下潜水位埋深由最初的30～40 m增大到2012年的50～60 m，地下水水位总体下降幅度达30 m左右，呈现波动下降。1996年以前，具先升后降的特点，1987年作为拐点，之后下降幅度较大，至1996年以后，基本保持稳定，其中东上官焦东、县城城关莲湖村一带，由于开采强度较大等原因，加上1993-995年连续三年为偏枯年份，地下水位下降幅度较大。

3.3 强烈下降区

主要分布在庄里镇西关、南社北西肖郭村、城关迤山柳家与东上官余湾等地，地下潜水位埋深由最初的20～30 m增加到2012年的60～70 m，地下水位总体下降幅度为40～50 m，基本属于持续下降。1983-1986年与2003-2004年分别出现了一次潜水位回升过程，这与两次附近年份属丰水年或极丰水年有关。

3.4 急剧下降区

主要分布在南社乡新南社、温家村附近，觅子以南北韩至官庄一带，城关东化、东上官双河至北里村一带，地下潜水位埋深由最初的20～30 m增加到2012年的70 m左右，地下水位总体下降幅度达40～50 m，基本上持续下降，其中觅子北韩村观测井资料显示，1998年以前潜水位下降缓慢，其后潜水位下降速率较快。

3.5 地下水变化成因分析

1978-2012年，河谷区潜水位多呈现大幅度下降，下降幅度较大的地区是庄里—南午、南社、县城和东上官双河村一带，动态特征表现为持续下降。造成河谷区潜水位多年来呈现持续下降趋势的原因，除气象、水文因素外，主要是强烈开采地下潜水。河谷区在1960年以前主要是利用地表水灌溉，从1960年以后，逐渐开始发展井灌，最初以人工开挖大口浅井及锅锥井为主，到1960年代后期开始建设中深井，井深80～100 m，单井出水量80～200 m3/h。1990年以来，石川河因上游桃曲坡水库拦蓄，加之铜川市及耀州区发展，需水逐年增大，岔口以下多年持续断流，仅在丰水季节有少量径流，计划给富平配水4 565.4万 m3。从近年的运行情况来看，实际年平均供水仅2 613.6万 m3，其余均靠地下水解决，从均衡计算结果看，虽然丰水年降水入渗补给量增加，但因工农业开采量大，使得补给量始终小于排泄量，造成负均衡，使地下水位持续下降。

4 地下水开发利用中存在问题

富平县石川河河谷区工农业较发达，为县域内主要经济活动区域，对富平县域经济发展起着举足轻重的作用。由于地下水开发历史悠久，负均衡状态长期存在，导致地下水位长期持续下降，以至庄里、南社、城关、东上官等多处区域降落漏斗形成并不断扩展，总体看来，主要存在的问题是：

4.1 供给水源较单一

1990年代以来，石川河因上游桃曲坡水库拦蓄，计划给富平配水4 565.4万 m3，实际年平均供水仅2 613.6万 m3，相差1 956.8万 m3，而且集中在汛期。加之，由于地表水灌溉的季节性较强，随着农业产业结构的调整，地表水不能满足农业的适时、多频次灌溉，出现长期大量持续开采地下水的现象。因此，富平县石川河河谷区工农业用水对地下水的依赖程度仍然较高。

4.2 区域内调蓄设施不足

区域内仅有一座红星水库尚可有效利用，其余规模极小，调蓄能力严重不足，且雨洪资源难以应用。

4.3 水资源利用效率较低

目前富平县石川河河谷阶地区多为水浇地，但灌溉模式仍较落后，多为大水漫灌，水资源利用效率较低；区域内工业主要为高耗水的水泥、陶瓷等产业，用水工艺尚需提升。

5 结语

综上所述，富平县石川河河谷地区地下水开发历史很长，地下水长期处于超采状态。近年来该区域工农业比较发达，在区域经济发展中起着举足轻重的作用，工农业用水对地下水的依赖程度仍然较高，远期应做好该地区的地下水保护与科学开发利用，通过优化水资源配置，合理优化地表水、地下水用水结构，增大地表水用水量，增加地下水补给，严格控制地下水开采，以丰补歉，丰枯调节，进行地下水调蓄，从而实现地下水的采补平衡，有效涵养地下水资源，保护地下水生态环境。