浅谈地下水降落漏斗

1、浅谈地下水降落漏斗浅谈地下水降落漏斗学院：水文水资源学院专业：水文学及水资源班级：水文一班姓名：付晓花学号：121301010011指导教师：束龙仓教授1 / 8浅谈地下水降落漏斗浅谈地下水降落漏斗一、引言据中国环境报报道，2005年全国地下水降落漏斗188个。在具备系统统计数据的171个地下水降落漏斗中，漏斗面积扩大的有65个（面积扩大了6736平方公里）、漏斗面积缩小的有57个（面积缩小了2175平方公里）、漏斗面积保持稳定的有49个。西安具有八水绕长安的丰富水源，曾造就了13朝古都的辉煌。但在上世纪90年代前期，“八水”入不敷出，无法满足西安城市生活用水需求，八成以上的工、农业用水都靠抽

2、采地下水，即打井取水。常年严重超采，使得西安城区承压水位急剧降低，形成了面积200多平方公里的地下水下降漏斗区，覆盖西安主城区建成区面积的一半。较严重的南郊小寨、大雁塔一带，地下水位已降至100米以下。名闻遐迩的西安大雁塔是古城西安的标志性建筑和著名的旅游景点，1962年被列为第一批国家重点文物保护单位。它始建于唐永徽三年（公元652年），是唐高宗李治为安置高僧玄奘从印度带回来的佛经而建造的。在1300多年的风风雨雨中，大雁塔经历了70多次地震，再加上历史上频繁的战争和近代超量开采地下水等原因，塔身出现倾斜现象。新中国成立后，政府有关部门曾几次组织对大雁塔进行监测，1964年测得塔身倾斜873

3、毫米，1983年测得塔身倾斜998毫米，同时发现塔身及其周围地面每年下沉70至80毫米。虽说“十塔九斜”，但造成大雁塔加速倾斜的主要原因，还是地下水的过度抽取。测量数据显示，大雁塔从公元652年始建至1941年倾斜413亳米，共经历了1289年。之后却在短短55年间，倾斜度增加了近600毫米。特别是上世纪80年代至90年代，大雁塔的倾斜速度最快。这一时期，由于经济的快速发展，城市人口的急剧增加，西安市城市用水量也随之急剧增加，加之天气干旱，河流水量减少，大雁塔周围各大单位和居民吃水困难，就自己打井,无限制开采地下水。山于常年严重超采，使得西安市承压水位大幅度下降，引起地面大范围的不均匀沉降，危

4、及大雁塔建筑，加速了大雁塔倾斜下沉。自黑河水成为西安主要饮水水源后，为了保护和涵养地下水资源，西安市开始封停、填埋各类自备井，并从2009年起实施地下水回灌，加速地下水位的回升。西安市先后建成6处地下水回灌示范点，而6处回灌井各有侧重：长安大学两处回灌井和中核262厂回灌井距大雁塔不远，希望以此尽快抬升地下水位，逐渐“扶正”大雁塔；西安工程技术学院回灌井和西安理工大学回灌井，则分别位于电视塔地下水漏斗区和胡家庙沉降漏斗中心；三水厂回灌井位于西郊地下水漏斗区。通过封井、回灌地下水，西安市地下水位已开始缓慢回升，地面沉降和地裂缝发展得到遏制。地下水回灌除了抬升地下水位、修复地面沉降带来的环境地质问

5、题，还起到储存水源的作用。二、地下水降落漏斗的形成在生产井开采过程中地下水向滤水管处汇集，形成局部地下水降落漏斗-。随着抽水时间的延续,漏斗中心水位降深逐渐加大，降落漏斗范围也将增大,直至汇水量与出水量达到平衡,漏斗呈现稳定状态。开采过程停止，地下水流场将逐渐恢复到其原有的状态，地下水降落漏斗也将逐渐消失。由以上过程可以看出，地下水降落漏斗的形成是地下水开采过程中产生的一种必然现象。当地下水补给量与开采量达到平衡是，地下水位维持稳定；偶尔的、暂时的超量开采，地下水降落漏斗会逐渐恢复；长期的、大量的超采地下水，地下水位来不及恢复，地下水降落漏斗会越来越大，带来一系列问题。矿井开挖或地质变迁破坏地

6、下水隔水层，也会造成地下水急剧下降，形成地下水降落漏斗。三、地下水降落漏斗的利与弊（-）地下水降落漏斗的利地下水资源是一种可持续开采、可再生的资源，地下水降落漏斗本身并不是地质灾害，而是地下水开采过程中产生的一种水文地质现象。漏斗是可以控制和恢复的，只有在控制不当的情况下才会引发一系列地质环境问题。科学合理的控制地下水开采强度，可以保证在不产生明显环境影响的条件下，获取理想的地下水资源量，使资源开发与环境保护相协调。1、漏斗的出现才能保证取水不论是城市供水水源地还是农业的井灌区，都希望科学合理地挖掘取水建筑物的潜力，保障按量供水也就是保证了工农业生产和人民生活水平的需求。漏斗的出现是从水井中取

7、水的必然结果。2、漏斗的出现可以获得额外的补给水源随着地下水库概念的提出，我们可以将地下水降落漏斗理解为地下水库，漏斗的出现形成了地下水库库容，地下水降落漏斗的变化改变着地下水库库容的大小。漏斗的形成有利于接受各种补给。（1）获得地表水体的额外补给：漏斗的发展和扩大，会使原来不发生补给关系的地表水体发生补给。如：西安城市的供水水源地均是傍河水源地，当漏斗区取水扩大后，漏斗范围也随之增大，当扩大到河床时这些水源地就获得了河水的补给。（2）获得降水入渗和灌溉水入渗的补给：在少量开采地下水的情况下，地下水漏斗很不明显。这两部分的补给对地下水的影响只是使该地的地下水位升高，水量增加，但随着时间的延长而

8、变成径流流向下游或全部消耗于蒸散发。地下水降落漏斗形成后，在漏斗范围内的两种补给，可以全部转化为开采量，将两种入渗补给全部夺取。3/8浅谈地下水降落漏斗可以获得下部承压水的补给，承压水漏斗可以获得潜水补给，这是毋庸置疑的。如果在形成漏斗后潜水和承压水的水位出现水位差时，水位高的一方会通过隔水层天窗向另一方流动而形成补给关系。（3）获取地下水本身的补给。漏斗未形成前，地下水按补给区-径流区-排泄区的规律运动，基本可分割成条带状即单宽流量，互不干扰。漏斗形成后改变了这种状态，取水建筑物的四周，均向中心汇流。原来只接受上游地下水的补给，漏斗扩大后，使其左右两侧地下水流拐向漏斗区，下游的地下水也倒向漏

9、斗区，因而增加了开采量。（二）地下水降落漏斗的弊当然，地下水降落漏斗也有不利影响。1、漏斗区内水位的大幅度下降，会增加开采成本，水位的不断下降,会带来机井、电机、水泵的更新换代;另外，提水要消耗能量，能耗与抽水量和扬程的乘积成正比,在同样的开采量情况下，水位不断下降也需要水泵扬程的不断增加,消耗的能量也随之增大，所以会增大开采成本。2、漏斗的发展扩大可能引入新污染源。当纳入补给的地表水受到污染时，漏斗扩大后将引入新的污染源；当漏斗扩大到沿海地区引起海水倒灌时也会使水质变差。3、对漏斗区农业的影响:取水量困难，机泵更新，能耗增加，加重农民负担。4、产生不良地质现象的危害:如发生地面沉降,地裂缝，

10、有的还可能诱发滑坡。地下水的大量抽取，使地下水位落差变大,这种落差会促使其补给速度相应地加快,补给水垂直或者倾斜地冲刷其经过的路径，携带大量的泥沙向下移动，引起地面下沉和裂缝。而界定地下水降落漏斗是否构成环境地质问题或者造成地质灾害应主要从以下几方面考虑:一是要看地下水降落漏斗的最大降深是否超过了含水层的极限开采深度;二是要看漏斗规模是否稳定;三是要看区域地下水下降是否引发灾害性环境条件变化。总之，地下水漏斗是地下水下开采强烈引起的必然结果。对地下水漏斗产生的利弊要做全面的分析。根据不同情况区别对待，要扬长避短，扬其利,避其弊，使这对矛盾着的事物尽力使其处于平衡状态，使其更好地为人类服务。四、

11、地下水水位下降的主要因素#/8浅谈地下水降落漏斗（一）气象因素降雨是浅层含水岩组的主要补给来源之一。降水量，相对湿度减少，减少了地下水的补给量，气温、蒸发量增高相对加大了地下水的排泄,这是造成浅层含水岩组地下水水位下降的重要客观因素。（二）地下水不合理的超量开采地下水动态特征是在水文、气象、地质条件等各种因素影响下综合的结果。地下水的补给与排泄在天然条件下形成多年平衡状态,呈周期性的循环变化，但由于工农业生产的快速发展,地下水的开采量大于补给量，则使原来的平衡状态被打破，导致水位下降。因而,人为开采地下水是造成浅层地下水水位下降的乂一重要因素。（三）地下水开采强度的不均一性由于水文地质条件、开

12、采条件的制约及需水量的差异性，集中开采区形成了浅层地下水水位下降，这是浅层地下水水位下降漏斗形成的乂一重要因素。五、地下水降落漏斗的控制与恢复地下水降落漏斗的形成与发展是与地下水开采强度、区域水文地质条件密切相关的）在一定的水文地质条件下，如果开采量小于最大允许开采量，地下水降落漏斗将在某一特定值达到稳定；当开采量大于最大允许开采量时，降落漏斗将不断扩大，但此时减少开采量至最大允许开采量以下，降落漏斗将缩小并最终稳定在一定范围内。如西安市通过采取封停、填埋各类自备井，并从2009年起实施地下水回灌,加速地下水位的回升，使大雁塔的“改斜归正”，地面沉降和地裂缝发展得到遏制，对于加强地下水环境修复

13、保护等发挥了积极作用。而西安市每天自来水用水量约90万立方米，而6个回灌点每天回灌量约1200立方米，如果回灌井附近高层住宅出现水压不足，会适当减少回灌量或暂停回灌，所以不会出现与百姓“争水”的现象。可见，地下水降落漏斗是开采地下水的必然结果，而且降落漏斗是可控制的,那么就可以利用它为人类服务，提供更多的地下水资源。在含水层厚度大,地下水径流条件良好的地区，通过加大开采量,可以形成一定降深、一定范围的地下水降落漏斗。由于疏干了特定区域内的地下水，增加了蓄水空间，该降落漏斗可以更多地接受地表水入渗补给，并可截取更多的地下水径流量,从而增加地下水可开采量。有效地控制和利用地下水降落漏斗、应该首先考

14、虑以下两个要条件：一是要有良好的水文地质条件，包括含水层厚度大、颗粒粗，地下水径流条件好；二是要有充足的补给水源，包括地表水入渗补给和地下水的侧向径流补给。六、结论总之，地下水资源是一种可持续开采、可再生的资源，地下水降落漏斗是地下水开采过程中引起的必然结果，它具有利弊两面性，而且是可以控制和恢复的,只有在控制不当的情况下才会引发一系列地质环境问题。为此，我们应对地下水降落漏斗产生的利弊做全面的分析，根据不同情况区别对待。我们应优先保证生活用水、统筹兼顾生产和生态用水的原则，科学合理地控制地下水开采强度，可以保证在不产生明显环境影响的条件下,获取最理想的地下水资源量，使资源开发与环境保护相协调，确保经济和社会发展的正常需要，使其更好地为人类服务。参考文献：1霍建光.地下水下降漏斗利与弊的探讨J.山西水利科技，2000,(136)：7475刘柱国.浅析地下