城市化对呼和浩特市潜水补给影响研究

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.03.15

摘要/Abstract

摘要：

城市化对地下水补给的影响已严重干扰了区域地下水均衡,引发了各种生态环境问题。在呼和浩特市自然地理及水文地质调查的基础上,运用GIS并结合地下水均衡计算的方法,探究城区扩张下以呼和浩特市为中心的研究区潜水补给量的变化。结果表明:从1986—2014年,研究区城镇面积扩大了约3.58倍。在城市化引起的地下水开采量增大、土地利用方式改变、景观河改造等因素影响下,研究区潜水疏干面积从11.9 1 km²扩大到104.76 km²,年侧向补给量减少9 061.15×10⁴ m³;降水入渗补给量减少843.85×10⁴ m³;农灌水回渗补给量减少279.44×10⁴m³;河道渗漏补给量减少86.38×10⁴m³;城市供水管网漏失入渗量增加1 752×10⁴m³。对比1986年和2014年,研究区潜水补给量从13 225.01×10⁴ m³减少至4 707.03×10⁴ m³,减少了64.4%,其中减少比例最大的是侧向补给量和降水入渗补给量。城市化使呼和浩特市潜水补给量大大缩减,迫切需要合理规划城市发展和地下水资源开采。

关键词: 地下水, 城市化, GIS, 地下水均衡, 呼和浩特市

Abstract:

The impact of urbanization on groundwater recharge has seriously interfered with regional groundwater balance and triggered various ecological and environmental problems. Based on natural geographic and hydrogeological surveys, we study the urban expansion-related changes in the unconfined groundwater recharge of the area around Hohhot, using GIS combined with groundwater budget calculation. The results show that the urban Hohhot had expanded by about 3.58 times from 1986 to 2014. Influenced by factors such as increasing groundwater exploitation, land use change and landscape river renovation, the drainage area of the study area had expanded from 11.44 km² to 104.76 km².Lateral recharge, rainfall-infiltration recharge,irrigation-water recharge and river-seepage recharge had reduced for 9,061.15×10⁴ m³, 843.85×104 m³, 279.44×104 m³ and 86.38×10⁴ m³,respectively, whereas urban water supply network leakage infiltration had increased for 1,752×10⁴ m³. Comparing 1986 with 2014, unconfined groundwater recharge of the study area had reduced from 13,225.01×10⁴ m³ to 4,707.03×10⁴ m³(i.e., 64.4%), with the most important factors being lateral recharge and rainfall infiltration recharge. Urbanization has greatly reduced the unconfined groundwater recharge in Hohhot, and properly-planned urban development and groundwater resource exploitation are necessary.

Key words: groundwater, urbanization, GIS, groundwater budget, Hohhot City

中图分类号:

P641

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图/表 13

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		1986年
土地利用类型		林地	草地	耕地	城镇	未利用地	水域	合计
2014年	草地	5 697	127 449	104 616	24 066	66 141	3 330	331 299
	耕地	37 107	241 416	727 452	12 465	147 591	2 961	1 168 992
	水域	477	8 469	5 301	657	6 777	1 611	23 292
	城镇	78 534	450 054	892 323	715 662	559 863	19 863	2 716 299
	未利用地	8 352	52 596	43 398	5 067	123 183	1 395	233 991
	林地	3 159	2 367	9 036	63	5 103	27	19 755
	合计	133 326	882 351	1 782 126	757 980	908 658	29 187	4 493 628
	变化面积	-113 571	551 052	-613 134	1 958 319	674 667	-5 895	-
	变化比例/%	-85.18	-62.45	-34.41	-258.36	-74.25	-20.20	-
	变化倍数	0.148 1	0.375 5	0.656 0	3.583 6	0.257 5	0.798 0	-

		1986年
土地利用类型		林地	草地	耕地	城镇	未利用地	水域	合计
2014年	草地	5 697	127 449	104 616	24 066	66 141	3 330	331 299
	耕地	37 107	241 416	727 452	12 465	147 591	2 961	1 168 992
	水域	477	8 469	5 301	657	6 777	1 611	23 292
	城镇	78 534	450 054	892 323	715 662	559 863	19 863	2 716 299
	未利用地	8 352	52 596	43 398	5 067	123 183	1 395	233 991
	林地	3 159	2 367	9 036	63	5 103	27	19 755
	合计	133 326	882 351	1 782 126	757 980	908 658	29 187	4 493 628
	变化面积	-113 571	551 052	-613 134	1 958 319	674 667	-5 895	-
	变化比例/%	-85.18	-62.45	-34.41	-258.36	-74.25	-20.20	-
	变化倍数	0.148 1	0.375 5	0.656 0	3.583 6	0.257 5	0.798 0	-

断面编号	渗透系数/ (m/d)	断面长度/m	含水层厚度/m	α/ (°)	水力坡度/‰	侧向补给量/ (m³/d)
1	100	7 813.80	40.0	65	5.02	142 200.69
2	100	1 658.40	25.0	52	2.95	9 637.92
3	100	1 646.32	18.0	90	1.93	5 719.31
4	100	934.36	14.0	85	1.78	2 319.56
5	75	1 696.11	15.0	80	1.83	3 438.81
6	疏干区	4 579.88	0	-	-	0
7	75	4 960.80	7.5	90	4.99	13 924.34
8	75	5 599.14	15.0	70	6.29	37 231.48
9	75	1 742.04	20.0	45	9.42	17 405.45
10	35	4 548.91	17.5	45	5.05	9 949.23
11	35	1 296.93	12.5	45	1.89	758.30
12	15	914.43	12.5	90	2.59	444.07
13	7.5	2 041.60	12.5	90	2.94	562.71
14	15	1 345.20	12.5	60	3.41	744.85
15	35	6 904.99	7.5	45	4.04	5 177.96
16	35	3 291.63	15.0	75	5.36	8 947.02
17	75	1 509.34	25.0	85	2.68	7 555.57
18	35	3 811.12	20.0	40	3.29	5 641.75
合计	-	56 295.00	-	-	-	271 659.02

断面编号	渗透系数/ (m/d)	断面长度/m	含水层厚度/m	α/ (°)	水力坡度/‰	侧向补给量/ (m³/d)
1	100	7 813.80	40.0	65	5.02	142 200.69
2	100	1 658.40	25.0	52	2.95	9 637.92
3	100	1 646.32	18.0	90	1.93	5 719.31
4	100	934.36	14.0	85	1.78	2 319.56
5	75	1 696.11	15.0	80	1.83	3 438.81
6	疏干区	4 579.88	0	-	-	0
7	75	4 960.80	7.5	90	4.99	13 924.34
8	75	5 599.14	15.0	70	6.29	37 231.48
9	75	1 742.04	20.0	45	9.42	17 405.45
10	35	4 548.91	17.5	45	5.05	9 949.23
11	35	1 296.93	12.5	45	1.89	758.30
12	15	914.43	12.5	90	2.59	444.07
13	7.5	2 041.60	12.5	90	2.94	562.71
14	15	1 345.20	12.5	60	3.41	744.85
15	35	6 904.99	7.5	45	4.04	5 177.96
16	35	3 291.63	15.0	75	5.36	8 947.02
17	75	1 509.34	25.0	85	2.68	7 555.57
18	35	3 811.12	20.0	40	3.29	5 641.75
合计	-	56 295.00	-	-	-	271 659.02

断面编号	渗透系数/ (m/d)	断面长度/m	含水层厚度/m	α/ (°)	水力坡度/‰	侧向补给量/ (m³/d)
1	100	10 578.6	20.0	45	1.51	22 590.20
2	疏干区	27 171.1	0	-	-	0
3	7.5	1 730.5	2.5	45	2.73	62.64
4	15	1 645.7	7.5	20	3.02	191.23
5	35	2 548.4	5.0	15	2.76	318.57
6	35	4 227.6	2.5	5	1.63	52.55
7	35	3 401.9	2.5	10	1.33	34.50
8	75	1 509.9	15.0	5	0.62	91.79
9	35	3 481.3	7.5	0	0.42	66.65
合计	-	56 295.0	-		-	23 408.13