甘肅省城市地下水資源衰減與短缺現(xiàn)狀分析

周 斌

(甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，甘肅 蘭州730050)

甘肅省地域狹長(zhǎng)，除隴南部分谷地和疏勒河下游谷地地勢(shì)較低外，大部海拔都在一千米以上，屬山地型高原。城市主要坐落于河西走廊平原區(qū)、隴中黃土高原區(qū)、隴南中山區(qū)和甘南高原區(qū)。甘肅省境內(nèi)河流分為內(nèi)陸河(包括石羊河、黑河與疏勒河)、黃河、長(zhǎng)江三大流域，主要城市則多依江河分布，其中黃河干流有蘭州市，渭河干流有天水市，河西內(nèi)陸河有六座城市。只有慶陽(yáng)市建于董志塬。

甘肅復(fù)雜的自然條件及地域差異造成境內(nèi)城市生態(tài)環(huán)境脆弱，城市的生存與水資源的分布密切相關(guān)。甘肅省河西分布的城市多以綠洲為依托，由于水資源分布有限，存在著城市與農(nóng)村、人類經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水等普遍的用水矛盾，造成地下水資源衰減等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。隴東的慶陽(yáng)市可直接利用地下水資源極為有限，但隨著城市發(fā)展以及石油資源的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)地下水超量開(kāi)采誘發(fā)了水資源衰減以及污染等嚴(yán)重的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。

地下水資源衰減與短缺在甘肅省部分城市表現(xiàn)的非常突出，主要表現(xiàn)形式為地下水水位持續(xù)下降以及泉水消失或溢出量減少。

1 地下水位持續(xù)下降

地下水位持續(xù)下降主要分布在天水、慶陽(yáng)、定西、敦煌、武威以及蘭州市[1][2]。城市地區(qū)地下水普遍超采，是造成地下水位持續(xù)下降的主要原因(各地地下水位下降幅度見(jiàn)表1)。下面對(duì)各城市地下水位下降情況分別評(píng)述。

表1 甘肅省主要城市地下水位下降幅度一覽表[1]

1.1 天水市

天水市目前存在的由于地下水資源衰減引起的主要表現(xiàn)形式為地下水位持續(xù)下降，水質(zhì)惡化及名泉消失等。

由開(kāi)采地下水引起的水位持續(xù)下降區(qū)主要分布于西十里水源地、堅(jiān)家河—高家灣—趙崖—分路口—慕灘—潘集寨一帶及麥積區(qū)社棠鐵路以北。其中西十里水源地西三十里甸子沿藉河南岸—西十里鋪一帶水位年下降速率為1.13～2.92m，約40%的開(kāi)采井不同程度地存在“吊泵”現(xiàn)象，單井涌水量達(dá)不到設(shè)計(jì)出水能力，已經(jīng)形成了降落漏斗，而且漏斗范圍仍在緩慢擴(kuò)大，漏斗中心最大水位降深達(dá)23.68m，動(dòng)水位已降至第四系底板以下幾米到十幾米，漏斗分布范圍西起董家磨，東至西團(tuán)莊且跨越藉河，南北分別接近山邊，漏斗面積達(dá)10.7 km2(圖1);堅(jiān)家河—高家灣—趙家崖—分路口—慕灘—潘集寨一線，水位年下降速率為1.27～3.65m，造成部分開(kāi)采井報(bào)廢、馬跑泉消失、官泉水位下降等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。

圖1 天水市三十里甸子—銀坑水源地地下水降落漏斗圖[1]

1.2 慶陽(yáng)市

慶陽(yáng)市城市規(guī)劃區(qū)域位于董志塬區(qū)，其中賦存有較為豐富的黃土潛水。黃土潛水是董志塬區(qū)城市供水的主要水源。隨著塬區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，對(duì)黃土潛水資源的需求量及開(kāi)采量也在逐年增加。由于大氣降水的入滲補(bǔ)給是黃土潛水的唯一補(bǔ)給來(lái)源，因此補(bǔ)給量相對(duì)有限。開(kāi)采量的逐年增加，其結(jié)果是黃土潛水的水位逐年持續(xù)下降，出現(xiàn)黃土潛水資源枯竭的問(wèn)題。自1988年董志塬地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料顯示，城市規(guī)劃區(qū)水位持續(xù)下降，其中十里灣水源地集中開(kāi)采區(qū)的水位下降幅度達(dá)31～42m，下降速度平均達(dá)2.15m/a;規(guī)劃區(qū)南部水位下降的幅度在3～4m，平均下降0.20m/a;城區(qū)水位下降的幅度在12～14m，平均下降0.76m/a;規(guī)劃區(qū)北部水位下降的幅度在3～4m，平均下降0.20m/a;城區(qū)北部水位下降的幅度在1～2m，平均下降0.09m/a;規(guī)劃區(qū)西部水位下降的幅度0.24m，平均下降0.01m/a;規(guī)劃區(qū)東部水位下降的幅度7m，平均下降0.41m/a。

通過(guò)對(duì)規(guī)劃區(qū)外圍泉水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析，泉水動(dòng)態(tài)基本上呈兩種變化過(guò)程，位于城區(qū)東西側(cè)塬邊的泉流量隨時(shí)間呈現(xiàn)出較穩(wěn)定的微弱上升勢(shì)態(tài)，這種勢(shì)態(tài)與巴家咀水庫(kù)上水工程的不斷完善，輸水量的增加有關(guān);而位于十里灣水源地西側(cè)和南側(cè)的泉水量則表現(xiàn)為較為緩慢的衰減趨勢(shì)，這種趨勢(shì)與水源地大規(guī)模的疏干開(kāi)采而不斷消耗靜儲(chǔ)量是分不開(kāi)的，導(dǎo)致地下水徑流排泄量逐年減少。

1.3 定西市

定西市城市供水水源地位于城西的內(nèi)官～香泉盆地。

由于近十幾年來(lái)，降水量逐年減小，尤其是20世紀(jì)90年代中后期(1994年～1999年)，出現(xiàn)了歷史上罕見(jiàn)的連續(xù)干旱年，而開(kāi)采量卻逐年加大，三個(gè)盆地內(nèi)地下水水位呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)，與1973年相比，2000年內(nèi)官盆地地下水位降幅7.10～44.92m，年均水位降幅0.21～1.01m;香泉盆地地下水位降幅17.27～25.68m，年均水位降幅0.66～0.99m;臥龍川盆地地下水位降幅3.17～23.92m，年均水位降幅0.12～0.92m。

城市供水水源地?cái)U(kuò)建后，地下水位呈加速下降的趨勢(shì)，年均水位降幅在內(nèi)官盆地為1.5m，香泉盆地為2.53m(圖2)。地下水位在山前最大埋深達(dá)86.5m，較之1973年，水位下降了57m。上述數(shù)據(jù)充分說(shuō)明地下水資源超量開(kāi)采的實(shí)事，地下水開(kāi)采量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于補(bǔ)給量。

圖2 定西市香泉水源地1號(hào)井多年地下水位動(dòng)態(tài)曲線圖[1]

定西市城市供水水源地內(nèi)官—香泉盆地地下水天然補(bǔ)給資源量為1050.12×104m3/a，地下水儲(chǔ)存量為45495.75×104m3。根據(jù)疏干式開(kāi)采方案，保證期20 a的日允許開(kāi)采量總計(jì)達(dá)5×104m3/d，年均水位降幅為內(nèi)官盆地1.30m，臥龍川盆地0.91m，香泉盆地1.39m。而實(shí)際監(jiān)測(cè)資料表明，內(nèi)官盆地地下水水位降幅平均為1.5m，香泉盆地地下水水位降幅年平均為2.53m，分別超過(guò)了設(shè)計(jì)水位降幅。從目前的開(kāi)采現(xiàn)狀來(lái)看，盆地內(nèi)地下水的使用年限將達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。定西市內(nèi)官—香泉盆地地下水資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，使其地下水位持續(xù)下降，以消耗儲(chǔ)存量作為代價(jià)換取了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)受地質(zhì)條件限制，難以在本地區(qū)尋找新的替代水源地。水資源短缺問(wèn)題已嚴(yán)重制約定西市城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1.4 敦煌市

由于地下水資源不合理的開(kāi)發(fā)利用，加之城市集中供水的影響，區(qū)域南部地下水位下降幅度最大，敦煌市以南年水位降幅達(dá)0.4m以上，降落漏斗中心區(qū)年水位下降0.6m以上。造成區(qū)域地下水位下降的主要原因有二:一是渠系高標(biāo)準(zhǔn)襯砌，地表水利用率提高，地下水補(bǔ)給量減少;二是隨著城市、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)的發(fā)展，開(kāi)采機(jī)井逐年增多，地下水開(kāi)采量及開(kāi)采規(guī)模逐年增大，地下水開(kāi)采進(jìn)一步加劇了地下水位的下降。

在區(qū)域地下水位下降影響下，致使黨河綠洲濕地面積不斷減少，原積水濕地已干枯，著名的月牙泉湖水位也呈下降趨勢(shì)，湖面不斷萎縮 。由于區(qū)域地下水位下降，綠洲區(qū)20世紀(jì)60～70年代開(kāi)挖的173眼大口井己全部干枯，早期施工514眼機(jī)井也報(bào)廢了26眼，其它管井出水量亦不同程度有所減少。

地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料表明，敦煌綠洲區(qū)除北東部由于地下水開(kāi)采量相對(duì)較小而水位略有上升外，其它各地地下水水位總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。地下水位下降幅度最大的地段為七里鎮(zhèn)—沙洲鎮(zhèn)集中開(kāi)采區(qū)，年降幅達(dá)0.6m以上。

在區(qū)域地下水位下降和鹽漬化影響下，區(qū)內(nèi)草場(chǎng)植被亦出現(xiàn)退化現(xiàn)象，草場(chǎng)植被覆蓋率下降10%～15%，部分地下水淺埋帶的喜水耐鹽植被由于生長(zhǎng)條件惡化而大面積退化枯死。目前灌區(qū)鹽漬化面積達(dá)1000 hm2以上，迫使部分土地棄耕。受土地沙化、鹽漬化及水資源供給不足的影響，綠洲部分地區(qū)農(nóng)作物因缺水而減產(chǎn)10%～15%，局部部分樹(shù)木因生態(tài)水供給不足而出現(xiàn)腐心、枯死現(xiàn)象，生態(tài)環(huán)境有進(jìn)一步惡化的危險(xiǎn)。

1.5 武威市

受長(zhǎng)年過(guò)量開(kāi)采地下水影響，武威盆地平原區(qū)地下水位總體處于區(qū)域性下降狀態(tài)。根據(jù)水位資料統(tǒng)計(jì)，城市規(guī)劃區(qū)1987～2006年，水位總體呈下降趨勢(shì)。1987～1997年10年間地下水位累計(jì)下降2.67～0.43m，年平均下降了0.04～0.24m，水位下降幅度由南向北變緩。地下水年際水位動(dòng)態(tài)與自然氣候和山區(qū)來(lái)水量密切相關(guān)。1991年是極干旱年，降水量和山區(qū)河流徑流量均接近50年來(lái)最低水平，同年度地下水位下降幅度達(dá)2.57～7.76m。1993年降水量為近50年最大降水量，同年度地下水位上升1.35～4.91m。1997～2006年，地下水位下降1.12～6.78m，年平均下降了0.07～0.75m(表 2)。

表2 城市規(guī)劃區(qū)1996～2006年水位降深統(tǒng)計(jì)表[1]

1.6 蘭州市

蘭州市水位持續(xù)下降區(qū)域位于蘭州“三灘”水源地。自“三灘”水源地建成后，采用逐年增加供水井的方式擴(kuò)大開(kāi)采量，使得地下水水源地處于長(zhǎng)期超采狀態(tài)，引起了水位急速下降和水質(zhì)惡化等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。

自建成至1996年“三灘”水源地由局部小漏斗邊緣已擴(kuò)展到“三灘”水源地以外，漏斗邊緣東到五星坪、小西湖，西至深溝橋，南到韓家河、龔家灣、范家坪，北至吊場(chǎng)、安寧堡，面積約 61 km2[3]。

監(jiān)測(cè)資料表明:1987～1996年馬灘－崔家大灘漏斗中心地下水水位標(biāo)高由1517.25m下降到1488.84m，下降幅度達(dá)28.41m，迎門灘漏斗中心地下水水位標(biāo)高由1520.42m下降到 1491.04m，下降幅度為 29.38m[3]。

由于西水東調(diào)工程建成通水，自1995年后，“三灘”水源地地下水開(kāi)采強(qiáng)度逐年減少，地下水水位出現(xiàn)了回升的趨勢(shì)。

2 泉水消失

河西地區(qū)泉水溢出量減少最為明顯的是石羊河流域，1993～2005年的13年，涼州區(qū)泉水溢出量減少了72.3%。

自1965年以來(lái)，由于地下水被開(kāi)采，引起泉水量減少，泉水年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化表現(xiàn)為5～8月開(kāi)采期，泉水流量最小，有些泉溝甚至干枯。自80年代至今，武威市渠系利用率相對(duì)穩(wěn)定，機(jī)井開(kāi)采變化量不大，影響泉水溢出量的主要原因便成為山區(qū)來(lái)水量的大小，利用山區(qū)來(lái)水量與泉水溢出量相關(guān)計(jì)算結(jié)果，1995年泉水溢出量為1.65億m3。據(jù)有關(guān)資料，1950年泉水溢出量為4.38億m3，1995年比1950年減少2.73億m3，平均年遞減率2.10%。泉水灌溉面積由過(guò)去的30.6萬(wàn)畝，減至目前的2.76萬(wàn)畝，使泉水大面積灌溉已成為歷史。最典型的是位于武威市北部海藏寺的泉水溢出帶已完全干枯，下游的紅水河等泉水河流的溢出帶向下游下移了10 km。

張掖市甘州區(qū)泉水流量也有顯著的下降[1](圖3)。

圖3 張掖市甘州區(qū)泉流量多年動(dòng)態(tài)曲線圖

河?xùn)|地區(qū)最為典型的屬天水市。官泉、馬跑泉曾是天水著名的景觀泉點(diǎn)。近年來(lái)由于地下水開(kāi)采量增大，特別是秦州城區(qū)自備水源數(shù)量增加，部分建筑工地基坑開(kāi)挖采用高強(qiáng)度降水導(dǎo)致區(qū)域地下水位下降，使官泉水量驟減，面臨消失的危險(xiǎn)。而麥積區(qū)馬跑泉已在1998年消失，分析其主要原因是穎川河口一帶及泉口周邊開(kāi)采量增加;慕灘水源地啟用后高強(qiáng)度開(kāi)采地下水，加快了區(qū)域地下水位下降速率，襲奪了馬跑泉水的補(bǔ)給水源，導(dǎo)致泉水消失。

慶陽(yáng)市董志塬周邊的泉水溢出量也呈緩慢下降趨勢(shì)，與市區(qū)十里灣水源地大規(guī)模開(kāi)采地下水直接相關(guān)。

蘭州市泉水消失最明顯的是榆中盆地宛川河河谷地區(qū)，宛川河下游1996年泉水流量為435.95×104m3，由于近10年來(lái)地下水大規(guī)模開(kāi)采，至2007年泉水干枯[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

甘肅省是一個(gè)水資源十分短缺的省份，省內(nèi)主要城市出現(xiàn)的地下水資源衰減與短缺現(xiàn)象，與人類的各種工程、生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)。而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市的建設(shè)和人口的增加，造成以地下水為供水水源的城市區(qū)域水位下降趨勢(shì)將更為明顯，將成為制約城市發(fā)展的主要因素。因此，合理規(guī)劃利用有限的地下水資源，是促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然之路，亦是必須之路。

[1]甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院.甘肅省主要城市環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題調(diào)查與評(píng)價(jià)研究報(bào)[R].2007.12.

[2]張宗祜，李烈榮.中國(guó)地下水資源(甘肅卷)[M].中國(guó)地圖出版社.北京.2005.12.

[3]甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院.蘭州市1:50萬(wàn)環(huán)境地質(zhì)綜合調(diào)查報(bào)告(內(nèi)部資料)[M].2008.12.