地下水流场演变阶段特征与标识

一、20世纪60年代地下水流场天然特征

20世纪60年代石家庄平原区天然状态下地下水流场的流向自西北向东南运动(图4-9)，区域浅层地下水位普遍大于0m，最高处位于滹沱河冲洪积扇顶部，约为80m。在研究区东部邻接衡水一带，浅层地下水位10～20m。在山前平原浅层地下水位埋深普遍小于3.0m，宁晋泊等洼淀周边的地下水位埋深小于1.0m。滹沱河冲洪积扇的晋州-辛集一带，地下水位埋深为3～5m。

图4-9 石家庄平原区天然状态浅层地下水流场分布特征(单位：m)

(据张兆吉等，2009)

二、地下水位埋深演变阶段性特征与标识

1.总体特征

在20世纪50～60年代，石家庄平原区地下水流场处于天然状态，流场流向为西北流向东南，区域平均地下水位小于3m，局部低洼地段有泉水大量溢出。60年代以来，由于山区、山前大规模拦蓄出山地表水和平原区地下水开采强度不断增大，不仅导致研究区内河流常年干涸，而且，包气带厚度20世纪60年代仅为3～5m，截至2010年已增至39m左右。目前，研究区第I含水层组几近疏干，第II含水组也已开采殆尽，在宁晋-赵县和石家庄等地区形成了稳定的地下水位降落漏斗，漏斗区的地下水流向与整个流场的流向显著不同，由原先的自西向东流动转变为向漏斗中心汇流。区域地下水的水力梯度由20世纪50年代的1.2‰～2.0‰，演变成现在的1.5‰～4.7‰，有些地段水力梯度大于5.0‰。

2.20世纪60年代特征

从图4-10和图4-11可见，在地下水流场天然阶段，石家庄平原区及下游区浅层地下水位埋深大部分区域均小于5m，所占研究区比率达到96.8%。其余地区地下水位埋深也在10m以下，且仅分布在西部山前行唐县及下游赵县等部分区域。从整体上表现出从西部山前地带至东部平原边界地下水位埋深由深及浅的变化特征。

20世纪60年代，石家庄平原区地下水流场的标识性特征是：全区地下水位埋深均小于10m，且以0～5m分布区为主(图4-10，图4-11)。

图4-10 近50年来石家庄平原区浅层地下水位不同埋深分布面积的演变特征

(据中国地质调查工作项目《石家庄-西柏坡经济区地质环境调查》。下同)

图4-11 1963年石家庄平原及其下游区浅层地下水位埋深分布特征

3.20世纪70年代(地下水超采初期阶段)特征

1972年研究区发生了百年一遇的特大干旱，年降水量仅226.1mm，只有当地多年降水量的43.91%，比1920年和1930年百年不遇大旱年份的降水量还小，1920年，1930年降水量分别为241.3mm和296.5mm。不仅如此，1974～1975年又发生连续干旱，年降水量分别为345.1mm和374.3mm，由此，造成石家庄平原区大规模打井抗旱，农业机井数量急剧增加，农业灌溉水源中地下水所占比例大幅上升，地下水系统开始出现超采现象，由此导致地下水位埋深大幅增大，小于5m的分布区面积消失殆尽，占全区比例从20世纪60年代的96.8%急剧减少至9.6%。而5～10m埋深的分布区面积则呈迅速扩大趋势，占全区比率从3.2%增加至67.3%(图4-10)。

地下水超采初期阶段石家庄平原区地下水流场的标识性特征是：由于农业开采量急剧增加，地下水总开采量开始逐步超过当地地下水可开采资源量，导致区内小于5m的地下水位埋深分布区面积急剧缩小，地下水位埋深以5～10m的分布区为主(图4-12)，出现大于10m的地下水位埋深分布区，面积达1889km²，占全区面积的23.1%。

图4-12 1975年石家庄平原及其下游区浅层地下水位埋深分布特征

4.20世纪80年代(地下水位降落漏斗形成阶段)特征

进入20世纪80年代，在石家庄市区和宁晋-赵县一带，分别形成稳定的浅层地下水位降落漏斗，而且，漏斗中心水位埋深和漏斗面积都不断增加。区域地下水位埋深较超采初期大幅增加，主要表现在石家庄平原大部分区域的地下水位埋深已达10～20m，占全区面积的比率由1975年的23.1%增加至69.4%。而地下水位埋深小于10m分布区面积由1975年的5516km²，缩小至2172km²。

地下水位降落漏斗形成阶段，石家庄平原区地下水流场的标识性特征是：地下水位降落漏斗呈现稳定发展、规模不断扩大特征，区内小于10m的地下水位埋深分布区面积急剧缩小，地下水位埋深以10～15m的分布区为主(图4-13)，出现地下水位埋深大于20m的分布区，占全区面积的4.2%。

图4-13 1985年石家庄平原及其下游区浅层地下水位埋深分布特征

5.20世纪90年代(地下水严重超采阶段)特征

进入20世纪90年代，区内河流全部长期干涸，气候频发干旱，地下水补给量显著减少，且远小于开采量，地下水超采程度达到有史以来最为严重的状态，以致石家庄平原大部分区域的地下水位埋深均在20m以上，特别是20～30m埋深区面积占全区的比率达到51.7%。而小于20m的分布区面积由1985年的7852km²，缩小至3574km²。

地下水严重超采形成阶段，石家庄平原区地下水流场的标识性特征是：地下水超采加剧，第I含水层组基本被疏干，地下水超采呈现区域性加剧特征，小于20m的地下水位埋深分布区面积急剧缩小，地下水位埋深以20～30m的分布区为主(图4-14)，出现地下水位埋深大于30m的分布区，占全区面积的4.7%，局部出现大于40m的分布区。

6.21世纪初(地下水压采严管阶段)特征

进入21世纪，在实施南水北调加大地表水使用力度的同时，严管地下水开采量被政府高度重视，石家庄平原区农业开采量和地下水严重超采区的开采量都逐年减少。由此，石家庄平原区浅层地下水位急剧下降趋势得到初步缓解。目前该区10～30m的浅层地下水位埋深分布区面积仅为48.56%，大于30m 的埋深区面积扩大较明显(图4-15)，2009年以来开始趋于稳定，地下水位降落漏斗中心水位埋深呈逐年回升趋势。

地下水压采严管阶段石家庄平原区地下水流场的标识性特征是：地下水位降落漏斗中心水位埋深呈逐年回升趋势，超采区范围扩展速率明显减缓，区内地下水位埋深以30～40m的分布区为主(图4-15)。

图4-14 1995年石家庄平原及其下游区浅层地下水位埋深分布特征

图4-15 2005年石家庄平原及其下游区浅层地下水位埋深分布特征