運(yùn)城市地下水漏斗區(qū)現(xiàn)狀及治理措施探析

姚 亮

(山西省運(yùn)城市水文水資源勘測分局，山西 運(yùn)城 044000)

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運(yùn)城市地下水漏斗區(qū)現(xiàn)狀及治理措施探析

姚 亮

(山西省運(yùn)城市水文水資源勘測分局，山西 運(yùn)城 044000)

運(yùn)城市位于山西境內(nèi)，生活及工業(yè)水全部為地下水，隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口不斷增加，各地區(qū)用水量大幅度增長。歷年來地下水嚴(yán)重超采導(dǎo)致出現(xiàn)地下水漏斗現(xiàn)象，地下水位下降，引起地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害問題。本文對運(yùn)城市地下水下降規(guī)律、地下水漏斗區(qū)范圍、漏斗區(qū)中心水位及面積變化規(guī)律進(jìn)行分析，提出通過地表水源替代、增加地下水補(bǔ)給量、節(jié)水灌溉和加強(qiáng)漏斗區(qū)日常管理等措施，減小地面沉降，保護(hù)地面建筑，保證人民生產(chǎn)生活的正常開展。

地下水；超采；漏斗區(qū)；地面沉降

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口不斷增加，用水量也大幅度增加。據(jù)水利有關(guān)部門調(diào)查，運(yùn)城市本地水資源匱乏，年際變化大，且分布不均勻等特點(diǎn)，常年農(nóng)田灌溉、居民用水等造成該市出現(xiàn)地下水漏斗區(qū)現(xiàn)象，造成地下水位大幅度下降，勢必造成該市出現(xiàn)地面沉降、水資源枯竭、地下空洞等地質(zhì)環(huán)境問題。因此，研、、分析出現(xiàn)的原因，提出阻止地面沉降的補(bǔ)救措施，保障人民生活正常運(yùn)行，保護(hù)地上建筑物等都具有重要意義。

1 運(yùn)城市概況

1.1 地形地貌

運(yùn)城市位于山西省境西南部，總面積14 233 km2，該地區(qū)地形較為復(fù)雜，且具有明顯的高差變化，海拔最高為2 321.8 m，自北向南有呂梁山系、汾澮谷地、涑水盆地等、黃河谷地等[1]。

1.2 水文氣象

運(yùn)城市地屬暖溫帶半干旱季風(fēng)氣候，受季風(fēng)氣候的影響春季溫暖少雨，夏季高溫降水量大，秋季氣候溫和，冬季盛行偏北風(fēng)，干冷。運(yùn)城市水系屬黃河流域，過境河有黃河、汾河；境內(nèi)有白沙河、毫清河等大小20余條。該地區(qū)內(nèi)湖泊較多，湖水水體面積較小，且為苦硝水，盛產(chǎn)鹽和芒硝[2]。

2 水資源利用現(xiàn)狀

2.1 水資源總量

根據(jù)運(yùn)城市第二次水資源評價(jià)成果，全市自1956年以來，平均水資源總量約為133 362萬 m3，其中：河川徑流量為58 690萬 m3，地下水降水入滲補(bǔ)給量99 931萬 m3，河川基流量為25 259萬 m3。根據(jù)2006年運(yùn)城市人口及耕地面積，人均擁有水資源量266 m3，畝均占有量168 m3。

2.2 水資源可利用量

據(jù)統(tǒng)計(jì)，運(yùn)城市水資源利用率較高，約為80 916萬 m3，其中地表水占30%，地下水占70%。水資源可循環(huán)利用量約為9 661萬 m3(其中礦化度≥2 g/L為2 227萬 m3)。全市水資源可利用率為60.7%。

2.3 水資源供需狀況

運(yùn)城市人口、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值、水資源用水量1984年分別為381.4萬人、114.41億元、6.99億 m3，2002年增長為488.5萬人、194.4億元、11.98億 m3。

近年來，運(yùn)城市人口增長速度加快，經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水以及居民用水量急劇增加，造成水資源供需矛盾加劇。具體體現(xiàn)在：供需水量不平衡，需水量增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于供水量的速度；在工農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)域，用水量較其他地區(qū)大，兩者之間的矛盾尤為突出；急劇增加的人口加速了水資源惡化的進(jìn)程，嚴(yán)重制約著地下水資源的增加。

3 運(yùn)城市地下水漏斗區(qū)現(xiàn)狀

地下水資源過度開采，容易導(dǎo)致大范圍地下水位的下降，周圍水位高的地下水容易流入到水位低處，從而出現(xiàn)漏斗現(xiàn)象。漏斗現(xiàn)象容易使地面建筑產(chǎn)生不均勻的沉降，建筑物發(fā)生下陷、傾斜、倒塌等現(xiàn)象，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。若含鹽和硝量大的地區(qū)出現(xiàn)漏斗現(xiàn)象，其更容易發(fā)生倒灌的地質(zhì)災(zāi)害。

3.1 地下水漏斗區(qū)形成的原因

地下水過度開采，使地區(qū)多個(gè)區(qū)域出現(xiàn)超采現(xiàn)象，超采區(qū)經(jīng)長時(shí)間的地下水流動以及周圍地表水的滲入，形成大的地下水漏斗區(qū)域。為了更清晰的分析地下水漏斗現(xiàn)象，以涑水盆地為例分析其形成原因[3]。涑水盆地是山西省重要的糧棉生產(chǎn)基地，糧棉灌溉所需水資源主要來自地下水。由于上層淺層水水質(zhì)較差，不宜作為農(nóng)灌水源，故盆地中深層水為主要開采層位。表1所示涑水盆地的漏斗形成過程。

表1 運(yùn)城市涑水盆地漏斗演變過程統(tǒng)計(jì)表

3.2 地下水漏斗區(qū)的范圍

中深層地下水是運(yùn)城市工農(nóng)業(yè)及城鎮(zhèn)生活用水的主要水源，多年來由于大量掠奪式開采，夏縣-鹽湖區(qū)-永濟(jì)一帶已經(jīng)形成永久性的地下水下降漏斗。據(jù)2015年運(yùn)城市中深層地下水年末水位等值線圖分析，涑水盆地形成了一個(gè)310 m水位閉合圈的降落漏斗，漏斗區(qū)的分布和范圍與上年基本一致，分布在夏縣裴介-鹽湖區(qū)城區(qū)-永濟(jì)一帶。

圖1 涑水盆地漏斗中心水位年際變化圖

圖2 涑水盆地漏斗區(qū)中心面積年際變化圖

圖3 歷年漏斗剖面圖(長軸方向)

圖4 歷年漏斗剖面圖(短軸方向)

3.3 涑水盆地漏斗區(qū)現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，涑水盆地漏斗區(qū)目前處于波動性階段，雖然有關(guān)部門采取相關(guān)措施減小漏斗區(qū)，但是每年的變化依然是較大的。如圖1和圖2所示漏斗中心水位年際變化圖和面積年際變化圖。由圖可見，涑水盆地漏斗中心水位基本呈上升趨勢，相應(yīng)的，漏斗面積歷年來基本呈下降趨勢。

2015年末運(yùn)城市地下水下降漏斗面積為1 466 km2(310 m等水壓線圈內(nèi)面積)，比上年末漏斗面積1 512 km2縮小了77 km2。漏斗區(qū)水位較上年有所回升，升幅為0.69 m。2015年末漏斗中心水位為259.11 m(運(yùn)城城區(qū))，年初水位為257.35 m，漏斗中心水位回升幅度較大，與上年相比變幅為1.77 m。2015年運(yùn)城市地下水位降落漏斗統(tǒng)計(jì)表見表2。

運(yùn)城市中深層承壓水下降漏斗水位變化剖面圖見圖3和圖4。從2010年開始，由于運(yùn)城城區(qū)一帶壓采關(guān)井，夏縣墻下一帶農(nóng)業(yè)灌溉持續(xù)開采地下水，致使漏斗中心最低水位向東偏移至夏縣墻下一帶。

4 地下水漏斗區(qū)治理措施

4.1 地表水源替代

4.1.1 引黃工程

近年來擴(kuò)建的引黃工程途經(jīng)運(yùn)城，為了實(shí)現(xiàn)對地下水源的置換，使超采地下水的相關(guān)井灌區(qū)利用地表水源，同時(shí)減少城區(qū)地下水開采。出現(xiàn)漏斗現(xiàn)象的地區(qū)可以采用地表水向地下水回灌的方法來提高地下水位。

4.1.2 污水處理回用

可再生水資源是替代地下水資源的途徑之一，建立可循環(huán)的污水處理系統(tǒng)，對生活用水、工業(yè)廢水等資源進(jìn)行物理、化學(xué)處理，多次過濾并去除有害物質(zhì)，供給居民生活、農(nóng)業(yè)灌溉等用途，這一方法能夠有效地減小地下水開采量，提高地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

表2 2015年運(yùn)城市地下水位降落漏斗統(tǒng)計(jì)表

4.2 增加地下水補(bǔ)給量

4.2.1 增加地表水的儲存量，改善生態(tài)環(huán)境

通過攔蓄降水，引水入慶，雨洪資源利用等方法，增加區(qū)域地表水資源量，逐步改善區(qū)域氣候特征，應(yīng)用生態(tài)修復(fù)技術(shù)，逐步恢復(fù)植被，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。

4.2.2 人工回灌地下水，逐步恢復(fù)地下水位

出現(xiàn)漏斗現(xiàn)象的地區(qū)地下水位明顯下降，地表建筑物出現(xiàn)明顯地不均勻沉降，一般可以采用地下水回灌的方法提高漏斗地區(qū)地下水位，保證居民生活正常進(jìn)行。地下水回灌包括天然回灌和人工回灌，人工回灌建立回灌設(shè)施，滲濾速度較天然回灌更快。

4.2.3 限采和禁采

根據(jù)地下水評價(jià)結(jié)果，依據(jù)地下水開采量小于等于補(bǔ)給量原則，對超采區(qū)有計(jì)劃的限制開采或禁止開采。

4.3 節(jié)水灌溉

強(qiáng)化農(nóng)田灌溉管理，大力提高灌溉水的有效利用率，摒棄大水漫灌的模式，改進(jìn)溝畦技術(shù)，發(fā)展噴灌 、微灌，提高天然水的利用率，與非水利措施相結(jié)合，發(fā)揮多種措施的綜合效益。

4.4 加強(qiáng)日常管理

4.4.1 加強(qiáng)并完善取水許可制

水務(wù)局、水利廳等水利行政主管部門需加強(qiáng)并完善取水許可制度，嚴(yán)格執(zhí)行各行政方案。地下水利用量較大的建設(shè)項(xiàng)目，在施工之前必須得到水利行政機(jī)關(guān)許可證明，作為取水申請審批的必備條件；完善計(jì)劃用水管理制度，根據(jù)開采計(jì)劃和壓縮目標(biāo)，設(shè)置地下水開采計(jì)劃，簽訂目標(biāo)責(zé)任狀，落實(shí)到每個(gè)取水單位。增加地下水監(jiān)測力度，改進(jìn)創(chuàng)新監(jiān)測系統(tǒng)，定期對用戶及單位用水量檢查，避免用水單位過度開采地下水和浪費(fèi)水資源。

4.4.2 完善地下水監(jiān)測

適當(dāng)調(diào)整監(jiān)測井?dāng)?shù)量和監(jiān)測點(diǎn)密度，使監(jiān)測站網(wǎng)的布設(shè)更加科學(xué)合理，并適時(shí)監(jiān)測地下水水質(zhì)、水位等要素，為超采區(qū)的地下水管理，制定限采方案提供依據(jù)。

4.4.3 運(yùn)用經(jīng)濟(jì)措施，強(qiáng)化地下水管理

加大地下水資源費(fèi)的征收力度，實(shí)行計(jì)量收費(fèi)。對超計(jì)劃取水單位可以實(shí)行加價(jià)收費(fèi)，并扣除下一年取水計(jì)劃的監(jiān)管措施；城市供水管道覆蓋區(qū)域，提高自備井的稅收，降低自來水的成本造價(jià)，使城市供水單位的水源更多地取自地表水，并高于外來水的運(yùn)輸、加工等成本，利用經(jīng)濟(jì)手段促進(jìn)城市水源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和城市自備井關(guān)停與地下水限采工作。

5 結(jié)語

漏斗區(qū)地下水的管理與保護(hù)是一項(xiàng)既傳統(tǒng)又全新的事業(yè)，是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，又是不斷總結(jié)、積累的過程。地下水超采是運(yùn)城市開發(fā)利用水資源保護(hù)的主要問題，過度開采導(dǎo)致漏斗現(xiàn)象的發(fā)生，給地面建筑、居民安全等造成嚴(yán)重危害。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)地下水的管理、密切聯(lián)系群眾積極保護(hù)水資源，大力宣傳超采地下水引起的危害等工作，提高居民保護(hù)水資源的意識。

[1]楊燁，盧莉莉.運(yùn)城市水資源現(xiàn)狀和存在問題及其政策[J].山西水利科技.2005,3:38-40.

[2]陳興忍. 運(yùn)城市地下水環(huán)境問題及保護(hù)對策[J].地下水.2008,30(6)：100-101.

[3]孫孝波，孫珂，翟朋云，等.地下水漏斗區(qū)形成機(jī)理研究[J].地下水.2012,34(4)：29-30.

[4]程功.大慶市地下水漏斗區(qū)治理建議[J].黑龍江水利科技.2014,12(4)：283-284.

[5]周志祥，等. 地下水水位降落漏斗演化特征與控制[J].油氣田地面工程.2007,26(11):6.

2016-12-27

姚亮(1982-)，女，山西臨猗人，助理工程師，主要從事地下水動態(tài)監(jiān)測與分析工作。

P641.8

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1004-1184(2017)03-0057-03