洛阳市地下水动态分析

洛阳市地下水动态 作者：倪章勇摘要：洛阳市地处洛阳盆地的西部，地下水开采量日益增大，造成盆地内区域性地下水位不断下降。1999年洛阳市规划在洛河洛阳市区段建立五级水面工程，目前已有三期水面工程建成蓄水。其拦水作用使本区水文地质条件发生重大变化，盆地部分地区地下水开始回升。为保护盆地的地质环境，合理开发利用地下水资源，需要研究地下水动态的规律，判断地下水水位的变化趋势，了解地下水资源的性质，并对可能发生的环境地质问题作出评价。本文在阐述洛阳市水文地质条件得基础上，利用48个观测孔的水位资料，分析了浅层地下水的动态特征。包括多年动态特征以及其空间分布、年内的动态变化特点。并利用excel做了水位动态的多元回归分析，用相关系数判断了影响因子的主次，通过逐步回归优化了方程，并研究了时间序列的自回归分析。 关键词：洛阳市 地下水 动态特征 多元回归 水面工程 地下水开采 洛阳盆地位于河南省西部黄河南岸，西起延秋、东至黑石关，呈北东—北东东向延伸近百公里，南北宽约10余公里，伊、洛河贯流其间。洛阳市就位于洛阳盆地的西部，洛阳是举世闻名的历史文化名城，素有“九朝古都”之称，在中华民族五千年文明史上，曾几度繁荣，占有重要的历史地位。洛阳作为国家重点建设城市，是一座以机械、电力、冶金、纺织、建材、橡胶、化工、玻璃、电子等多种工业的工业城市，具有较强的工业经济基础和雄厚科技实力。洛阳市现有8个傍河水源地，日开采量达60万m3/d。 随着国民经济的飞速发展，城市规模日益扩大，人口不断增多，地下水开采量日益增大，已造成盆地内区域性地下水位不断下降。同时，伊河、洛河相继修建了水利工程并投入使用：1999年洛阳市规划在洛河洛阳市区段建立五级水面工程，目前已有三期水面工程建成蓄水。洛河水面工程的拦水运用，使本区水文地质条件发生重大变化，盆地部分地区地下水开始回升。 为实现地区经济可持续发展目标，保护盆地的地质环境，合理开发利用地下水资源，急需对洛阳地下水资源重新评价，而地下水动态的研究，掌握地下水正常动态规律，有助于了解地下水资源的性质，为该区地下水合理开发利用服务。通过对序列的分析研究可以进行水位预测，对可能发生的环境地质问题作出评价。 “在与环境相互作用下，含水层各要素（如水位、水量、水化学成分、水温等）随时间的变化，称为地下水动态”[1] 地下水动态是一个复杂的自然过程，在一特定的环境中多种因素下地下水均衡的外观表现。本文主要分析地下水水位动态，具体内容如下： 1、进一步分析洛阳盆地水文地质条件，包括空间地质结构，地下水的导水性、各含水层之间水力联系及地下水的开采现状、地下水的补径排条件的变化等。 2、绘制典型年份等水位线图，分析洛阳市地下水位的多年变化规律。 3、分析水面工程对地下水系统的影响范围和幅度。 4、划分地下水动态类型，分析其影响因素和形成机制。 5、通过各种回归分析确定地下水动态的影响因子及其影响能力，并且建立拟合的方程进行地下水动态预测。

第二章 区域自然地理、地质条件概况 第一节 自然地理条件 2.1.1、交通位置 洛阳盆地地处河南省西部，北西南东分别被邙山、崤山、熊耳山、嵩箕山所环绕，盆地面积1300km2。研究区西起新安——宜阳，东至巩义黑石关、北起孟津，南接伊川。行政区划主要隶属于洛阳市区及偃师、巩义、新安、孟津、宜阳、伊川等县市的部分地区，地理座标：东经112°15′~112°57′，北纬34°32′~34°47′，总面积2000 km2。重点研究区为伊洛河河谷平原西部区，面积约400km2。 研究区交通便利，陇海铁路，焦枝铁路干线，在区内交汇。连霍高速公路、310、207国道交错，公路网络四通八达，地理位置较为优越。见研究区位置图（图2－1） 图2－1 研究区位置图 2.1.2、地形地貌 洛阳盆地北依邙山，南抵嵩山，西有小秦岭，中东部为伊洛河冲积平原，构成三面环山，向东敞开的箕形地形。总地势呈西高东低，南北高中间低，由中心至周边，地形渐次升高，由低到高地貌类型依次为伊洛河河谷平原区、黄土丘陵（台塬）区、基岩山区，且整体由西向东倾斜。北部为邙山，中部为伊洛河河谷平原区，山丘与河谷平原之间为洪积扇及洪积倾斜平原。 本区地形起伏，地貌类型复杂。按成因，物质组成和形态特征，可以分为黄土丘陵、黄土台塬、洪积扇及洪积倾斜平原、洪流平地、河谷二级阶地、一级阶地、漫滩冲积平原。主要的河谷阶地及冲积平原为伊洛河河谷平原，呈北东向展布，平坦开阔，西高东低，阶地、漫滩呈阶梯状相连，沿河两侧不对称分布。 2.1.3、气象水文 1、气象 本区属于暖温带季风气候区，表现典型的大陆性气候，冬长寒冷雨雪少，春季干旱风沙多，夏季炎热雨集中，秋季晴和日照长。据气象资料，多年平均气温 14.3℃，多年平均降水量545.98mm，降水时空变化较大，一般集中在7、8、9三个月，约占全年降水量的50％，多年平均蒸发量为 1451.7mm。 (图2－2) 图2－2 洛阳市多年平均气象要素图 .2、水文 研究区属黄河流域的伊洛河水系，主要河流有洛河、伊河及洛河支流涧河和瀍河。主要干渠有中州渠、伊东渠。 洛河发源于陕西省洛南县，属黄河支流，经宜阳于延秋街流入区内，从西南向东北穿过本区，在偃师与伊河汇合。其河床一般宽54－70m，水深0.5－1.5m。洛河长年有水，每年7——9月份为汛期，水位受季节性变化明显，据1971－2003年白马寺水文站资料统计：多年平均径流量45.04m3/s，最大洪峰流量5380 m3/s；多年平均含砂量8.4kg/m3。（图2-3）伊河是洛河最大支流，发源于栾川县伏牛山北麓，经伊川流入区内，从龙门呈西南――东北向流动。受伊河陆浑水库影响，动态变化较大，龙门水文站观测资料，最大流量为120m3/s，最小流量为13.63m3/s，多年平均径流量22.89m3/s，径流量为9.05×108m3；而枯水年（1972年）最大流量72.5m3/s，最小流量为零，年径流量为3.4×108m3。洛河、伊河在偃师市杨村附近汇合为伊洛河，于巩义市神北汇入黄河。 图2-3 洛河白马寺站多年平均水文要素图 涧河属洛河支流，位于研究区西部，由新安县进入市区，于兴隆寨村汇入洛河。据涧河新安县水文站资料，历年平均径流量1.0×108m3，接受一部分城市污水，水质较差。瀍河亦属洛河支流，位于工作区北西部，多年平均径流量0.28×108m3，近年来枯水期几近干枯。第二节区域地质条件 2.2.1、地层 盆地内第四纪沉积较完整，第四系广泛分布于黄土台塬及伊洛河冲积平原区。伊洛河冲积平原区由砂卵石及粉质粘土组成，呈多层结构，其成因类型有冲积、洪积、湖积，而黄土台塬、丘陵地区则由单一的黄土或黄土与下伏砂卵石、砂质粘土组成，其成因有风积、洪积等。据物探、钻探查明，洛阳盆地基底（前新生界）最大埋深达3500m以上，最深处在洛阳市区一带。在周边局部地区也有前第四纪的地层出露。 查阅区域地层年代表，本区出露的地层由老到新主要有：元古界（Pt）、寒武系（Є）、奥陶系中统（Ｏ2）石炭系中上统（Ｃ2＋3）、二叠系（P）、三叠系（Ｔ），新生界（Kz）及第四系（Q）。缺失志留系、泥盆系。本文研究的重点地层是第四系。（如图2－4） 2.2.2、 构造 1、主要地质构造 洛阳盆地系一断陷盆地。盆地南为嵩山背斜，北部有垂直断距近数千米的首阳山断裂，形成了盆地基底南高北低的掀斜形态。 因历经多次构造变动，盆地基底断裂构造发育，主要发育有东西向、北东向、北西向三组断裂：近东西向构造体系的控制下，决定了本区的基本轮廓和展布，导致区内地貌形态展布多为东西向或近东西向，其中的首阳山断裂，该断裂是构成洛阳盆地的北部边界，对新生代地层及水文地质条件具明显的控制作用；北西向的断裂构造主要有：新安－平顶山（伊川）断裂、龙门－米庙断裂、鲁庄－断裂等； 北东向断裂在区内有石陵－孟津断裂，南缘有连地－关林断裂，平乐－西虢断裂。这些断裂切断了邙山，所形成的下降地块沟通了洛阳盆地和济源盆地（图2—5）。 2、新构造运动 新生代以来构造运动以差异性、间歇性升降运动为其基本特征，这正是大型断裂继续活动的结果。盆地区长期相对下降，接受沉积，形成河谷平原地貌景观，为孔隙水的赋存提供良好的储存空间。

图2－5 区域地质构造图 图2-4 第四系地层柱状图 第三章 水文地质条件 第一节 地下水赋存条件 3.1.1、地下水类型 洛阳盆地是一个较完整的水文地质单元，周边由山地、黄土丘陵组成，中部为伊洛河冲积平原。地下水的赋存条件及分布规律主要受气象、水文、地形地貌、地层岩性及地质构造等控制。 据含水介质类型将区内地下水分为三种类型：即松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和碳酸盐岩类裂隙岩溶水。黄土丘陵、黄土台塬、洪积扇、河谷阶地区主要分布着不同成因的松散岩类，赋存着松散岩类孔隙水。基岩山区的地层岩性主要为碳酸盐岩、碎屑岩，也有少量岩浆岩及变质岩。其中碳酸盐岩中赋存有碳酸盐岩裂隙岩溶水，而碎屑岩及岩浆岩变质岩中则赋存有碎屑岩类孔隙裂隙水。根据含水层埋藏深度和水力性质及开采条件，将本区松散岩类孔隙地下水分为两种类型： 1、浅层地下水（相当于第一、二含水层组）此间无稳定隔水层，伊洛河冲积平原区浅层地下水埋藏浅，水量丰富，是本次调查的主要对象，亦是区内工农业用水的主要开采层。 2、中深层地下水（相当于第三含水层组），埋深大于350米，位于第一隔水层之下。 第一含水层组为全新统、上更新统（Qhal+pl、Qp3al+pl）含水层组，为河流冲洪积相，含水层岩性主要为砂及砂卵砾石层，呈下粗上细的二元结构，主要分布于伊洛河河谷地带； 第二含水层组为中更新统（Qp2al+l），分布于黄土丘陵区及洛阳盆地中西部，主要为河湖相沉积，岩性为含泥质砂砾卵石层，局部半胶结状，该层组于工作区局部或全部被疏干； 第三含水层组为下更新统（Qp1al+l），主要分布于洛阳盆地内，为河湖相沉积，岩性为砂及砂砾石层，靠近山前为砂卵砾石。 3.1.2．地下水分布规律 在碳酸盐岩分布区，裂隙溶洞发育，赋存有裂隙岩溶水，在碎屑岩类分布区，赋存有孔隙裂隙水。由于山区地势起伏很大，沟谷深切，不利于降水入渗补给及地下水储存。因此基岩山区地下水一般较贫乏。