郑州城区地下水水位动态特征研究

Science &Technology Vision
科技视界“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,在某一特定的环境中多种因素下地下水均衡的外在表现。

随着郑州市经济的快速发展,地下水开采量也日益增大,地下水大量开采,同时也带来一系列的环境地质问题,主要表现为区域地下水水位持续下降。

自20世纪80年代以来,随着经济和社会的快速发展,郑州市水资源开发利用过程中的供、用、耗、排关系等发生了较大的变化,生活、生产、生态环境用水需求量迅速增加,造成郑州市水资源严重短缺,地下水位急剧下降。

由于郑州市地下水位的急剧下降,区域形成大面积的地下水降落漏斗,如郑州市城区浅层、中深层降落漏斗,漏斗面积分别为153.65km 2和72km 2。

而降落漏斗很容易诱发地面沉降。

为防止这一环境地质问题的发生,有必要分析地下水动态规律,明确地下水水位的变化趋势。

1概况
1.1自然地理
郑州市北临黄河,西依嵩山,东南为广阔的黄河冲积平原。

郑州市地势总体上是由西南向东北倾斜,形成高、中、低三个阶梯,由中山、低山、丘陵过渡到平原,山区、丘陵与平原分界明显。

郑州市总面积7446.2km 2,地理坐标:东径112°42′~114°14′,北纬34°17′~34°58′。

但是本文重点调查研究的范围只是郑州市城区,面积约为352km 2。

1.2气象、水文1.2.1气侯特征
郑州市属北温带大陆性季风气候。

冷暖气团交替频繁,春、夏、秋、冬四季分明。

年平均气温14.3℃,最热月和最冷月的平均气温差26~27℃,以1月份最低,7月份最高。

1.2.2降水的时空分布
全市多年平均降水量629.63mm,最大降水量发生在1964年为1041.3mm,最小降水量发生在1997年为380.6mm。

(1)降水的年际变化:受温带大陆性季风气候的不稳定性和天气系统的多变性,郑州市降水的年际变化较为剧烈,主要表现为最大与最小年降水量的比值(即极值比)较大,年降水量变差系数Cv 较大和年际间丰枯变化频繁等特点。

郑州市区雨量站年降水量的极值比一般为2.6~3.6。

Cv 值的大小反映出降水量的多年变化规律,Cv 值越小,降水量年际变化越小;Cv 值越大,降水量年际变化越大。

郑州市年降水量变差系数一般为0.24~0.32。

(2)降水的年内分布:多年平均降水年内分配的特点表现为汛期集中,季节分配不均匀和最大最小月相差悬殊等。

1.2.3水文
郑州市区主要属于淮河流域,其大部分水流也是淮河支流,包括贾鲁河、东风渠、金水河三条,另有东风渠的支流熊耳河过境。

而索须河和七里河分别是郑州北部和郑州市郊主要的泄洪排涝河道[2]。

1.3水文地质条件
含水层系统是以含水层为基本单位的一组具有固定边界、互有联系的、同一时代或不同时代的若干含水岩组。

它有固定的边界,可以仅与一个地下水系统相对应,也可以有若干个地下水系统组成,或者它仅仅是某个地下水系统的一部分[3]。

松散岩类孔隙含水层系统是郑州
市最主要的、分布范围很广泛的含水层系统,按埋藏深度可划分为浅层、中深层两个含水层亚系统。

(1)浅层含水层亚系统是指埋藏在60m 以上的地下水,郑州城区含水层单元为全新统、上更新统中细砂层,局部为粉砂,厚10~20m。

单井涌水量100~1000m 3/d,渗透系数6.76~17.86m/d。

(2)中深层含水层亚系统是指埋藏在60~350m 之间的层状孔隙承压水。

郑州市含水层岩性以中细砂为主,其次为粗砂、粉细砂,厚度一般25~50m,最厚可达104.2m。

单井实抽水量25~118m 3/h,降深4~40.6m,换算水量1000~1878m 3/d。

地下水总的流向是由北向南、由西向东径流。

其中黄河以南的郑州城区及中牟西部,地下水由北向南径流,地下水位埋深3~8米。

由于受城区人工开采影响,在郑州城区已形成降落漏斗,地下水由四周向漏斗中心径流,郑州城区漏斗中心水位埋深达43米。

2水位年际动态特征
2.1开采量变化特征
浅层地下水的开采量在2000年达到最高峰(图1),近些年来,开采量由减少的趋势,2002年开采量低于1993年。

而中深层地下水开采特征(图2)是:从1971年到2004年,地下水开采量经历两次大的高峰值,为1981年是34年来开采量最大值;而1995年开采量有个小高峰,这是因为在1995年后,在政府的管理下,节约用水,尽量减少开采量,使得开采量逐年下降,直至2004年是34年来的最小值[4]。

图11993-2002年间郑州市浅层地下水的开采量
图21971-2004年郑州市中深层地下水开采量
作者简介:陈婷(1987—),女,助理工程师,主要从事水文地质工作。

郑州城区地下水水位动态特征研究
陈婷危超储小东苏玮
(江西省地质环境监测总站,江西南昌330000)
【摘要】本文在阐述郑州市水文地质条件的基础上,通过48个观测孔的水位资料,分析了浅层、中深层地下水的动态特征,包括多年动态特征以及空间分布、年内的动态变化特点,显示:(1)地下水年际动态主要受人工开采的影响。

按水位下降速率的不同划分,可划分为大于3.0m/a 、1.0~3.0m/a 、0.3~1.0m/a 和小于0.3m/a 四类。

(2)区内浅层地下水的年内动态主要受气象、水文和开采因素的制约,其补给以贾鲁河、东风渠等的侧渗和大气降水为主。

地下水的动态类型丰富。

【关键词】郑州市;地下水;动态特征;
地下水开采. All Rights Reserved.
Science &Technology Vision 科技视界2.2水位动态特征
1995年后,随着水资源管理及节水力度的加大,地下水开采量逐年下降。

在1997~2002年间,郑州市浅层地下水开采量增加,在2000年浅层水的开采量达最大,从而对于小范围的城区来说,地下水的开采量也会增加,地下水位呈现下降趋势。

但由于郑州城区各不同地方的影响因素不同,地下水位下降速率也不尽相同[5]。

通过分析各孔的水位资料,可以按水位下降速率的不同划分,共划分为急剧下降型(大于3.0m/a)、快速下降型(1.0~3.0m/a)、缓慢下降型(0.3~1.0m/a)和稳定型(小于0.3m/a)四类。

现叙述如下:2.2.1急剧下降型(大于3.0m/a)
主要分布在郑州城区靠近河流的地方,主要是地下水向河流排泄及开采的共同作用使得浅层地下水位下降。

而中深层地下水主要分布在郑州城区中心地带,靠近水源地,,水位的下降主要受开采因素的影响。

地下水位的多年平均下降速率竟达4.583m/a 和5m/a。

2.2.2快速下降型(1.0~3.0m/a)
主要分布在降落漏斗中心附近,比如沟赵乡附近的漏斗和城区西南角的降落漏斗区。

由于前几年的大量开采的影响,形成大面积的降落漏斗区。

而在这几年中,浅层地下水开采量增加,使得以前形成的降落漏斗中心的水位下降速率增大。

其地下水位的多年平均下降速率分别为1.625m/a 和2.125m/a。

2.2.3缓慢下降型(0.3~1.0m/a)
主要是在受季节变化的同时逐步下降。

分布于城区远离水源地和河流的地方。

在夏季蒸发量增大,用水量增多,使得开采量增大,水位降低;在冬季蒸发量最小,使得水位回升。

其中ZK-2(即是碧沙岗公园的水位观测孔)位于城区降落漏斗中心,但是其浅层地下水位下降速率较缓慢的原因是:植被面积大,绿地的蓄水作用,和对绿地的灌溉[5]。

这两图中地下水位的多年平均下降速率分别为0.875m/a 和0.6875m/a。

2.2.4稳定型(小于0.3m/a)
位于贾鲁河和贾鲁支河之间以及灌区,河面工程的下游,离河面工程比较远。

这类曲线的动态变化较稳定。

其主要受季节变化的影响,其水量开采比较小且较为稳定。

在每年的放水时期,水位抬升,形成一次波峰。

还与含水层系统的结构有关,通过长时间的运移和滤波作用,使其水位动态趋于稳定。

由于郑州城区大部分面积处于中深层的降落漏斗区,其水位下降速率都比较大,没有符合这种类型的点。

这两图中浅层地下水位的下降速率分别是0.075m/a 和0.2125m/a。

3水位年内动态特征
根据影响地下水位动态变化的主要因素,城区内地下水动态可以划分为以下几个类型。

由于收集资料中只有2005年的蒸发资料,而月蒸发量没有太大的变化。

因此为研究的方便,暂用2005年的蒸发资料代替2002年的蒸发资料进行分析。

3.1气象-水文型
主要分布在贾鲁河和贾鲁支河间两侧的河流影响地带,该区主要受降水、蒸发的影响,其次是河流影响,一般距河边线2~5km,水位变幅一般在1.0~2.5m 之间。

区内年最高水位与大的集中降水期一致,最低水位则出现与蒸发量最大,降水量最小的月份相对应。

整个高水位期和低水位期又分别与河流汛期和枯水期相一致(图3)。

图3ZK-32孔2002年地下水埋深图
3.2气象-灌溉型
主要分布在东风渠引黄灌溉区及其他地表水灌溉区,浅层水主要
受气象和灌溉控制(图4)。

年变幅一般在2.0~3.0m 之间,局部地区受开采的影响。

年内最高水位出现在降雨量集中期,与降水量大致相对应。

受河流的影响,在5~6月份水位稍有下降。

2月中旬~4月中旬为引黄灌期。

无降水、灌溉时段,浅层水受蒸发和径流的影响而缓慢下降。

图4ZK-1孔2002年地下水埋深图
3.3气象-开采型
主要广泛分布在郑州城区地下水开发利用程度较高的地方(如城区西北角)。

主要受降水入渗补给,而排泄以人工开采和向河流排泄为主。

一般年内水位动态特征变化为:上半年人工开采水位下降—汛期降水入渗补给水位上升—汛期结束后至年底因降水少,农田灌溉开采停止或少量开采,而使水位保持相对稳定(见图5)。

由于3月后水位随蒸发量增大而缓慢下降,6~9月开采量的增大,使得水位急剧下降,但水位埋深较大,降水入渗补给滞后,9月后开采量减少,水位回升至来年3月。

3.4径流-开采型
区内中深层地下水,岩溶水,基岩裂隙水都属于径流-开采型,地下水补给来源主要为地下水侧向径流补给,由于其补给条件差,补给区较远,地下水动态影响因素主要是人工开采,开采量增大,水位下降,开采量减少,水位就回复一部分(见图6)。

图5ZK-2孔2002年地下水埋深图
图6Z-7孔2002年地下水埋深图
3.5回灌-开采型
为遏制地下水滥采现象,郑州市将自备井纳入规范管理,封停黑井,规范管理必用的地下井。

同时,坚持地下水回灌,保持地下水的基本采补平衡。

郑州市的纺织、啤酒、饮料等行业在取水的同时,定期坚持由使用单位购买自来水回灌地下。

为此,
这类型主要分布在郑州城
303
. All Rights Reserved.
Science &Technology Vision
科技视
界(上接第286页)3.2凸榫的高度计算
由公式6及公式8可以推出:
H t =
K c ·∑H-0.5·σ2+σ3()B 2·f
σP
=
K c ·∑H-0.5·σ2+σ3()B 2·f
0.5·σ1+σ3()·K P
(12)
3.3凸榫的宽度计算
1)按截面弯矩求解:
B t =
3σP H t 2
f t
√(13)2)按截面剪力求解:B t =
σP H t σj []
(14)
式中,f t 为混凝土抗拉强度设计值;σj []为容许剪应力。

为同时满足抗剪抗弯要求,取二式计算结果的最大值作为设计凸榫的宽度。

4凸榫的体型设计
采用防滑凸榫扶壁式机构可以大幅度提高抗滑力,减小断面尺寸,
节省工程投资,提高经济效益。

该种结构为新型结构,虽然理论充分,但
【】
[1]陈仲颐,周景星,王洪瑾,等.土力学[M].北京:清华大学出版社,1994.
[2]何思明,朱平一,张小刚.带抗滑键的挡土墙设计[J].岩石力学与工程学报,2003,22(7):1211-1215.
[3]梅国雄,宰金珉.考虑位移影响的土压力近似计算方法[J].岩土力学,2001,22(1):83-85.
[4]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.[5]尉希成.支挡结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.[6]陈忠达.公路挡土墙设计[M].北京:人民交通出版社,1999.
[责任编辑:程龙
]
(上接第257页)果继续上浮工资,从而为员工保持良好的工作绩效提供“持续动力”。

6结束语
企业人力资源是企业最重要的无形资产,人力资源管理机制是企业核心竞争力的重要体现
,企业要努力建立起一整套与我国经济发展相适应,有利于企业发展,能够吸引人才,留住人才,培养和开发优秀人才,充分调动企业经营者、专业技术人员和广大员工积极性的企业人力资源管理新机制,实现人力资源的最优配置,提升企业的竞争力,
促进企业的可持续发展。

[1]刘纪玉.国有煤矿企业人力资源管理现状及对策[J].人力资源管理,2011(12).[2]刘兆清.国有煤矿企业人力资源管理浅议[J].能源技术与管理,2007(04).
[3]刘秀英.国有煤矿人力资源管理存在的问题和对策研究[J].科技资讯,2011(16).
[责任编辑:丁艳]
(上接第203页)用细微的竹丝帘代替画纸,改变传统的创作手法,尝试不一样的艺术画面感,实现艺术家的创作理想,具有别样的韵味。

3小结与展望
综上所述,目前市场上常见的植物标本类工艺品主要有压花类产品、蝶恋花类产品、叶脉画、中药材拼贴画等,这些产品满足了人们亲近自然,回归自然的需求,已被越来越多的人们所接受和喜爱。

但是,从另外一个角度思考,不同的地区分布有不同的植物,如果能实现特定地域特定植物的标本工艺品创作,将纯粹追求艺术美感的植物标本类工艺品设计,探索转变为特定地域特殊植物具有地方特色的标本类
工艺品创作,将作品开发成为具有当地特色的旅游产品,改变各地区旅游产品千篇一律的现象,在如今越来越多人们加入生态旅游大军的时刻,开发具有地方特色的当地特有植物标本类工艺品也许是一个值得尝试的实践。

[1]赵国防,宗晶莹.试论压花艺术及发展前景[J].天津农林科技,2012,5:21-23.[2]曹广雪.美轮美奂的叶脉画制作[J].化学教学,2013,8:36-38.
[3]孙卫华.浅析我国当代旅游纪念品的设计开发[J].美术大观,2010,9:116-117.
[责任编辑:丁艳]
区棉纺厂一带,基本不改变水位的正常动态,冬灌夏用,回灌期间水位抬升(见图7)。

图7ZK-15孔2002年地下水埋深图
4结语
区内地下水主要是松散岩类孔隙水系统,其含水层按埋深可以分为浅层和中深层两个亚系统,通过对48个观测孔(36个浅层地下水,12个深层地下水)水位资料进行统计分析,可以得出以下结论:
1)地下水年际动态主要受人工开采的影响。

地下水的开采量的变
化,使得地下水位总体呈现下降趋势。

按水位下降速率的不同划分,共划分为急剧下降型、快速下降型、缓慢下降型和稳定型四类。

2)区内浅层地下水的年内动态主要受气象、水文和开采因素的制约,其补给以贾鲁河、
东风渠等的侧渗和大气降水为主。

可以分为气象-水文型、气象-灌溉型、气象-开采型、径流开采型和回灌开采型五类。

[1]
王大纯,张人权,等.水文地质学基础[M].地质出版社,1995,6.[2]河南省地质矿产局.河南省区域地质志[Z].1982,7.
[3]河南省郑州地质工程勘察院.河南省郑州北郊水源地供水水文地质勘探报告[R].1995,8.
[4]河南省水利厅.河南省水资源公报[Z].1998-2004.
[5]赵孟芹,孙永贺.三江平原地下水动态及影响因素分析[J].黑龙江水专学报,2004,9,31(3):7-9.
[6]苏英,陈玲侠.咸阳城区地下水位动态分析及预测[J].干旱地区农业研究,2005,11,23(6):179-183.
[责任编辑:薛俊歌]
. All Rights Reserved.。