中东部典型区深层地下水埋深与开采量关系分析

２０１５年３月　
第３７卷第２期　地下水　

Ｇｒｏｕｎｄ　ｗａｔｅｒ　
Ｍａｒ．，２０１５　

Ｖｏ１．３７　Ｎ０．２　

中东部典型区深层地下水埋深与开采量关系分析　
段现辉　
（河北省沧州水文水资源勘测局，河北沧州０６１０００）　

［摘　要］　随着经济的发展，河北省中东部平原区对深层地下水的开采日益严重，引发了一系列生态环境问　
题。以沧州市沦县为典型区，通过合理布设站网，达到了对逐月开采量及深层地下水埋深的监测。根据种植结构及　
水位埋深的不同进行了分区，采用一元线性回归法建立了埋深与开采量的关系。从而可以通过埋深的变化反映深层　
地下水的开采量，为“三条红线”提供了方法和技术依据。　
［关键词］　三条红线；开采量；地下水埋深；一元线性回归　
［中图分类号］Ｐ６４１．１２　［文献标识码］　Ｂ　［文章编号］　１００４—１１８４（２０１５）０２—００２９—０２　

“三条红线”是指围绕水资源的配置、节约和保护三个核　心领域，明确水资源开发利用红线，严格实行用水总量控制；　明确水功能区限制纳污红线，严格控制人河排污总量；明确　用水效率控制红线，坚决遏制用水浪费。水利部积极探索　“三条红线”划定和考核办法。沧州市沧县是一个以开采深　层地下水为主在北方平原区具有较好的代表性的典型区域。　因此，本文选取沧县为典型区探讨研究深层地下水实际开采　量与地下水埋深的关系。为“三条红线”的制定提供参考依　据。　１典型区概况　典型区沧县处于冀中平原东部，沧州市中部，东临黄骅　市，西靠献县，南接泊头市、南皮县，北界青县，东南与孟村县　毗邻，中间环抱沧州市区。东西长６６　ｋｍ，南北宽４７　ｋｍ，面　积１　５２０　ｋｍ　，总耕地面积１４０万亩。　沧县属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。全区　多年平均气温１２．７℃，多年平均降水量５５３．３　ｍｍ（１９５６～　２００５年系列），降水时空分布不均。　深层地下水的开发利用始于上世纪６０年代中期。到　１９８０年，全区深机井总数为７６０眼，１９８５年为７５４眼，１９９０　年达到８７５眼，到１９９９年深井数量达到１　６２２眼，２０１１年深　井数量已达２　０５０眼。随着深机井建设的快速发展，深层地　下水开采量也随之快速增加。据水行政主管部门统计，２０１０　年全区开采深层地下水７　８３３万ｍ　，用于农业灌溉的深层地　下水４　９２２万ｍ。，占深层地下水开采量的６４％，工业用水量　１　５９８万ｍ　，占总量的２０％，农村人畜用水１　３１３万ｍ。，占总　量的１６％。　２分析数据的来源　２．１站网　１）深层地下水站网。根据深层地下水的开发利用现状　
和均匀布设原则，在典型区区共设深层地下水动态监测井５７　
眼，站网密度为３７眼／ｌ　０００　ｋｍ　，每月２０日对深层地下水埋　
深进行监测。　
２）典型点站网。区内不同地域选择１０个村庄作为典型　
点，开展地下水开采量监测工作，其中运东区６个村庄，含２６　
眼机井；运西４个村庄，含深机井２０眼。对每眼机井的开采　
量进行跟踪监测。　
２．２数据监测　
１）埋深数据。每月２０日采用超声波或测绳对全区地下　
水埋深进行监测。　
２）开采量数据。开采量数据的获得采用两种方式：一、　
把全区分成１０个区，每个区内有一个典型点，采用以点带面　
的方式计算开采量；二、通过抽水试验计算机泵效能（出水量　
和耗电量的关系），再通过电量计算开采量。　

３埋深与开采量相关分析　
埋深与开采量的关系利用一元线性回归分析法对各月开　
采量与相应埋深进行相关分析。　
典型区深层地下水的开发利用以第三含水组为主，第三　
含水组机井数量约占深井总数的９４％，同时部分深井为第　
三、第四含水组混采。从每月的埋深监测成果看，同一地域　
第三、第四、第五含水组监测井的埋深（水位）大小没有明显　
差异。因此，区域埋深的计算不再分组计算，将第Ⅲ、Ⅳ、Ｖ　
１　ｎ　
含水组地下水作为一个系统计算其综合埋深，即Ｈ＝　∑ｈ　。　

儿１　Ｊ　

３．１分区　
区内不同地域农业种植结构和农业灌溉习惯、方式有一　
定差异，甚至部分地域差异较大，造成不同地域深层地下水　
开采量、地下水埋深有较大差异。因此，依据种植结构、农业　
灌溉习惯、方式兼顾乡镇行政区划的完整，将全区分为４个　

［收稿日期］２０１４—１２—２２　
［作者简介】　段现辉（１９７７一），男，河北赵县人，高级工程师，主要从事水文水资源工作。　

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第３７卷　第２期　地下水　２０１５年３月　
分区，分别为运西Ｉ区、运西Ⅱ区、运东Ⅲ区、运东Ⅳ区。　
３．２各分区相关分析　
１）运西Ｉ区。运西Ｉ区包括杜生、崔尔庄、高川、黄递铺　４个乡镇，面积２８７　ｋｍ　，该区农业以种植枣树为主，兼有玉　米的种植，几乎没有小麦种植。因此，深层地下水开采量较　小，深层地下水的开采主要是用于人畜饮用及工业用水。区　内设深层地下水动态监测井８眼，深层地下水年内变化幅度　小。深层地下水月开采量与埋深一元相关关系见图１。　５０　苫４５　４０　。ｓ　３０　２５　２Ｏ　１　５　２　●●　ｙ＝４　５７２２Ｘ　１　６９　２３　・　．　．・　＇／／‘　／　。　一’　图１　运西Ｉ区埋深——开采量相关图　２）运西Ⅱ区。运西Ⅱ区包括大褚村、纸房头、官厅、杜林　４个乡镇，面积３１１　ｋｍ　，该区有一定面积的枣树，玉米种植　面积大，小麦种植面积小，深层地下水开采量较运西Ｉ区大，　区内设有监测井１３眼。深层地下水月开采量与埋深一元相　关关系见图２。　Ｙ＝１　５　１　７１　Ｘ一７３２　３５　●　／　・‘／　／　：　・・・　’　●　Ｉ　Ｌ　＿　＿　＿　●　●　＿　图２　运西Ⅱ区月开采量——埋深相关图　３）运东Ⅲ区。运东Ⅲ区包括捷地、张官屯、刘家庙、仵龙　堂、旧州、汪家铺、风化店、李天木８个乡镇，面积６４５　ｋｍ　，人　口２５．８万，该区农业以种植小麦、玉米为主，深层地下水开　采强度大，该区域是沧卅ｌ漏斗的中心区，区内设监测井２２　眼。该区深层地下水月开采量与埋深一元相关关系见图３。　８０　７０　６０　５ｏ　４０　３０　２０　ｌＯ　０　＝３１．２１９ｘ　２２１１．９／．　／　・／　’　｝’　．　／…　、　图３运东Ⅲ区月开采量——埋深相关图　４）运东Ⅳ区。该区包括姚官屯、薛官屯、兴济３个乡镇，　面积２７７　ｋｍ　，人ＶＩ　１０．４万，该区农业种植以小麦、玉米为　主，但由于地势低，该区小麦灌溉利用深层水较少，大部分利　３０　用地表水灌溉，甚至不灌溉，深层地下水开采强度相对较小，　区内设监测井ｌ０眼，深层地下水月开采量与埋深一元相关　关系见图４。　

Ｙ＝４．９２６４Ｘ一２８９．４８　
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ｌ—＿　・　

：　ｆ　—　一．　・　

图４运东Ⅳ区月开采量——埋深相关图　
５）全区平均埋深与开采量的关系。不考虑区内地域差　
别及种植结构等因素的影响，将全区作为一个整体，综合全　
区开采量和平均埋深，月开采量与埋深的相关关系见图５。　

Ｙ＝７０　８９５Ｘ一４ｌ　３３．２　’　
Ｒ２＝Ｏ．６０６９—／　
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图５　试验区深层地下水月开采量——埋深相关图　
４　结语　
从分区及全区月开采量与埋深相关图看，虽然数据点有　
些分散，但数据点总体呈带状分布，说明月开采量与埋深还　
是有一定相关关系的，只是开采期（大埋深）数据点偏少，对　
线型有一定影响。全区及４个分区回归方程、相关系数以及　
误差分析可知，相关系数检验临界值ｒｎ为０．４５６（　＝０．０５，ｎ　
一
２＝１７），所有相关系数Ｒ均大于此值，呈显著相关。相关　
系数最小的为运西Ⅱ区０．６６０　２，最大的为运东Ⅲ区　
０．８１５　０，详见表１。　
表１深层地下水埋深（Ｘ）与月开采量（ｙ）回归方程表　

本文分析数据以实际监测的深层地下水埋深和开采量　
数据为基础，采用一元线性回归法分析了４个分区及整个典　
型区深层地下水埋深与开采量的关系，得出了相关系数及回　
归方程，证实了埋深和开采量存在着显著的相关关系。沧县　
作为北部平原区具有代表性的典型区域，其试验数据和方法　
进一步推广，可为“三条红线”的制定和考核提供技术和方法　
参考。