大同市地下水超采區(qū)動態(tài)變化特征及治理措施探討

(山西省大同市水文水資源勘測分局，山西 大同 037008)

大同市位于山西省最北端，北、東與內蒙古自治區(qū)及河北省相接，西、南與本省朔州市、忻州地區(qū)為鄰，地理座標為東徑112°34′05″～114°32′32″，北緯39°02′43″～40°44′34″，總面積14 097 km2。

1 地下水超采區(qū)現(xiàn)狀分析

大同市城郊地下水超采區(qū)面積506 km2，其中嚴重超采區(qū)面積163 km2，包括城區(qū)、南郊區(qū)、大同縣，主要有御河城北水源地、御河城南水源地、智家堡水源地、十里河西水磨水源地、平旺水源地和馬魏辛莊水源地以及大同縣的黨留莊水源地和二、三十里鋪水源地等在內的主要供水水源區(qū)。北起孤山、南到落里灣至北村一線、東至周士莊-倍加皂-黨留莊鄉(xiāng)一帶、西近盆地邊界。

超采區(qū)年均可開采量7 406萬 m3，年均實際開采量15 157萬 m3，年均超采量7 751萬 m3。

2 地下水超采區(qū)動態(tài)分析

2.1 超采區(qū)地下水水位年內動態(tài)變化

地下水補給來源主要是降水量，降水量年內分配極不均勻，汛期降水量大，而非汛期降水量小，盡管每年的汛期6～9月降水量多，但由于補給的滯后性和夏季的集中開采，導致地下水位出現(xiàn)了2個“V”字型低峰期，每年10月至次年4月初水位才逐漸回升，一般在3月底4月初出現(xiàn)峰值，而4月中旬至5月底，7月中旬至9月底，農業(yè)開采量增加，水位一般呈下降趨勢。本次對大同市地下水超采區(qū)內的西河河站2015年地下水觀測資料進行分析，亦符合上述規(guī)律，具體見圖1。

圖1 2015年西河河站地下水水位過程線

2.2 超采區(qū)地下水水位年際動態(tài)變化

本次選取安家小村(2000～2015年)、西河河(2001～2015年)2個站作為典型觀測站，對大同市城郊地下水超采區(qū)年際地下水動態(tài)進行典型分析：

2000-2008年由于地下水開采量逐年增大，地下水位整體呈下降趨勢，安家小村站地下水位下降14.70 m，平均下降速率1.84 m/a；西河河站地下水水位下降5.94 m，平均下降速率為0.74 m/a。2008-2015年由于政府部門對超采地下水采取綜合治理措施，有效控制地下水水位的下降，區(qū)內部分站點地下水位略有回升，安家小村站地下水位下降4.47 m，平均下降速率為0.64 m/a；西河河站地下水水位上升4.74 m。超采區(qū)典型站地下水動態(tài)特征及地下水站點水位統(tǒng)計見表圖2～圖3。

圖2 安家小村站歷年年末地下水水位過程線

圖3 西河河站歷年年末地下水水位過程線

3 大同市城郊漏斗區(qū)

3.1 大同市城郊漏斗區(qū)概況

大同市工業(yè)及城鎮(zhèn)供水水源地由于多年來的大量集中開采，使得區(qū)域內地下水位持續(xù)下降，2015年末形成了1 000 m水位線的閉合圈,面積為107 km2的4個地下水位降落漏斗，分別為城西漏斗、御河鐵路橋漏斗、城南漏斗和白馬城漏斗。

3.2 漏斗區(qū)發(fā)展過程

3.2.1 城西漏斗

1982年十里河西水磨出現(xiàn)了機車廠、柴油機廠兩個地下水位降落漏斗，漏斗面積分別為3.2 km2和2.3 km2，1990年兩個漏斗合并，面積為21.17 km2，中心水位為1 006.3 m，2015年漏斗中心水位為992.88 m，水位年下降速率0.54 m/a，閉合圈水位由1982年的1 012 m下降到2015年的1 000 m。

3.2.2 御河鐵路橋漏斗

1984年御河鐵路橋下出現(xiàn)了1.4 km2的降落漏斗，漏斗中心水位1 029.57 m，2015年漏斗中心水位為981.56 m，水位年下降速率1.55 m/a，閉合圈水位由1984年的1 032 m下降到2015年的1 000 m。

3.2.3 城南漏斗

1991年城南水源地出現(xiàn)了9.9 km2的智家堡漏斗，漏斗中心水位1 003.98 m，2015年漏斗中心水位986.91 m，閉合圈水位1 000 m，水位年下降速率為0.71 m/a。

3.2.4 白馬城漏斗

1988年城北白馬城出現(xiàn)了1.6 km2的降落漏斗，漏斗中心水位1 038.16 m，2015年漏斗中心水位984.15 m，水位年下降速率2.00 m/a，該漏斗2015年以1 000 m等值線閉合，比1988年降低了44 m，漏斗中心有向南移趨勢，2015年漏斗中心由金家灣南移至馬家小村。

綜上所述，城區(qū)四個漏斗中心水位全部呈下降趨勢，漏斗閉合圈由2008年的1 010 m下降至2015年的1 000 m，漏斗區(qū)總面積107 km2。大同市漏斗區(qū)發(fā)展趨勢具體見表1和表2以及圖4～圖6。

表1 大同市地下水降落漏斗區(qū)特征值統(tǒng)計表

3.3 漏斗區(qū)發(fā)展演變特征

通過闡明多年地下水動態(tài)監(jiān)測資料及以上漏斗發(fā)展過程,大同市超采區(qū)漏斗發(fā)展演變具有以下主要特征：

3.3.1 漏斗區(qū)發(fā)展具有由點到面的特點

臨近的小漏斗在擴展的過程中逐漸形成區(qū)域性大漏斗。如現(xiàn)在的城西大漏斗是由臨近的2個小漏斗擴展而成，經(jīng)過近20多年的發(fā)展演變，全市地下水漏斗區(qū)已經(jīng)由分散趨于集中，形成4個大漏斗區(qū)。

3.3.2 漏斗區(qū)中心發(fā)展具有延展性

自漏斗區(qū)形成以來，漏斗中心的位置雖有變動，但變化范圍卻不大，它們在時空上的分布與發(fā)展具有延展性。如白馬城漏斗區(qū)地下水位多年來最低的區(qū)域一直是白馬城附近的山前平原區(qū)，而漏斗中心范圍卻是在馬站、馬家小村及金家灣一帶。

3.3.3 漏斗區(qū)具有水平擴縮迅速、垂向升降遲緩的特點

漏斗區(qū)在水平方向上的變化速度明顯大于垂直方向上的變化速度。如市內漏斗區(qū)，2015年與2005年相比，漏斗總面積擴大了7.2%，而城西、御河鐵路橋、城南、白馬城漏斗中心地下水位依次下降了1.2%、2.4%、0.9%、1.0%。

表2 大同市地下水漏斗區(qū)演變過程統(tǒng)計表

3.4 漏斗區(qū)發(fā)展原因

大同市地下水漏斗區(qū)形成的原因是多方面的，經(jīng)分析研究，主要表現(xiàn)在以下幾點：

3.4.1 長期大量超采地下水是漏斗區(qū)發(fā)展的主要原因

20世紀80年代以來，隨著經(jīng)濟與工農業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，對水資源的需求越來越大，大同市地表水供水量的減少，地下水開采量出現(xiàn)增長趨勢。大同市南郊區(qū)(含城區(qū))平原區(qū)地下水開采量2001～2005年平均15 728.9萬 m3，2006～2010年平均16 454.7萬 m3，2011～2014年平均18 216.6萬 m3。

另外，開采布局不合理是全市平原區(qū)地下水開發(fā)利用中的突出問題，有大部分超采量集中在漏斗區(qū)所分布的區(qū)域，而漏斗區(qū)面積僅約占大同盆地平原區(qū)面積的17.1%。

圖4 大同市歷年漏斗區(qū)中心水位趨勢圖

圖5 大同市歷年漏斗區(qū)閉合圈水位趨勢圖

圖6 大同市歷年漏斗區(qū)面積趨勢圖

3.4.2 降水量連續(xù)偏少加速了漏斗區(qū)的形成和發(fā)展

降水入滲是平原區(qū)地下水的主要補給來源。漏斗區(qū)的發(fā)展與降水量密切相連，漏斗區(qū)范圍受降水量的變化而變化。由于大同市降水連續(xù)偏枯，2001～2005年平均降水量為360.1 mm，比較長系列(1956～2000年)多年平均降水量377.8 mm偏少4.7%，這期間漏斗區(qū)發(fā)展緩慢；2006～2010年降水量更加偏小，平均降水量為337.6 mm，較長系列偏少10.6%，這期間漏斗區(qū)發(fā)展比較迅速；2011～2014年降水先枯后豐，漏斗區(qū)相應地先擴后縮，變化十分明顯。

4 控制地下水開采調控方案

4.1 超采區(qū)地下水調控目標

4.1.1 調控目標

對于地下水超采區(qū)，要求提出各種調控方案，明確規(guī)劃的定量目標，規(guī)劃目標。結合當?shù)貙嶋H情況和不同時期的要求，可分為以下幾類：

第一類：壓縮超采、緩慢發(fā)展(指壓縮超采量，減緩超采區(qū)的發(fā)展速度)；

第二類：壓縮開采、略有盈余(指規(guī)劃的開采量小于可開采量。超采區(qū)的狀況得到逐步改善)；

第三類：涵養(yǎng)水源、良性循環(huán)(指地下水資源環(huán)境恢復，地下水循環(huán)系統(tǒng)為良性循環(huán))。

4.1.2 具體措施

(1)人工回灌方案。主要是明確回灌水源、水量以及回灌的位置，分析回灌效果。

(2)替代水源方案。主要明確替代水源的位置、水量及工程等情況如提出地下水與地表水聯(lián)合調控方案等。

(3)節(jié)水方案。

(4)產(chǎn)業(yè)結構調整方案。

(5)自然恢復方案，工程措施中的蓄水以及利用地表水工程自然滲漏修復方案。

4.2 地下水超采區(qū)控制方案

4.2.1 禁采區(qū)

大同市老城區(qū)禁采區(qū)：東起御河西路，西至迎賓街、南起魏都大道、北至操場城街，面積約5.7 km2。

大同城郊地下水超采區(qū)大西高鐵沿線禁采區(qū)：東起寺兒村磚廠，南至南郊果樹場北，沿線長約4.8 km，禁采區(qū)面積2.9 km2。

4.2.2 限采區(qū)

大同市城郊地下水限采區(qū)范圍為大同市城郊中型孔隙淺層地下水超采區(qū)除大同城郊超采區(qū)大同老城區(qū)禁采區(qū)、大同城郊超采區(qū)大西高鐵沿線禁采區(qū)外的區(qū)域，分布在大同市城郊，包括城北水源地、城南水源地、城西水源地在內的主要供水水源區(qū)以及御東新區(qū)。北起孤山、南至落里灣-北村一線、東至周士莊-倍加皂-黨留莊鄉(xiāng)一帶、西近盆地邊界，面積497.4 km2。

5 超采區(qū)地下水治理保護措施

5.1 嚴格控制地下水開采活動

禁采區(qū)內禁止新開鑿深井。對已有深井、勘探孔或廢棄的開采井，由有關部門有計劃地組織封填，并對封井、水源置換給予資金支持。

限采區(qū)不得增加地下水取水井數(shù)量，并逐年削減地下水取水量。

在地下水位降落漏斗區(qū)、巖溶地下水分布區(qū)等不同限制開采區(qū)，采取停采或人工回補等方法使地下水位逐步恢復。

5.2 合理配置水資源

5.2.1 加快替代水源工程建設實施

應該改革污水處理廠建設運行的體制和機制，加大礦坑水利用力度，積極建設替代水源，用地表水、黃河水、中水來置換地下水。在替代水源到達區(qū)域，由地方政府組織實施關井壓采。

5.2.2 優(yōu)化水資源配置

根據(jù)地下水現(xiàn)狀問題，分析替代水源條件，提出超采區(qū)內地下水開采布局調整和水資源合理配置的具體建議?！按笏W(wǎng)”工程實施后，大同市水資源條件將得到明顯改善，而地下水位多年來持續(xù)下降，含水層中有巨大的水量調蓄空間，通過合理的回灌措施，將地表水、集蓄的雨

水、攔截的當?shù)睾樗然毓嘌a給地下含水層，增加地下水的資源儲量，提高水資源的利用效率。

5.3 健全、完善地下水資源管理制度

5.3.1 加強日常監(jiān)督管理

建立健全的法制體制。進行機制創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和體制創(chuàng)新，開展計量監(jiān)控，理順價格體系，完善監(jiān)督考核。

5.3.2 嚴格執(zhí)行鑿井、開采量審批制度

強化取水許可管理和建設項目水資源論證制度。對于新建井、更新井均要執(zhí)行鑿井審批制度，任何單位和個人不得隨意鑿井。對于超采區(qū)，除生活用水外，其它用水要嚴格限制，無論新建井、更新井與原有的水井，都要根據(jù)情況確定其開采量，并要安裝計量器具加以監(jiān)督。

5.4 強化節(jié)約用水

在全面推進節(jié)水型社會建設、加快“大水網(wǎng)”主體工程和配套工程建設的同時，根據(jù)水資源條件，因地制宜地提高其他水源的利用水平，為地下水壓采創(chuàng)造條件。在要求城鎮(zhèn)污水達標排放的前提下，根據(jù)污水處理廠及用戶的分布、水質水量要求，規(guī)劃一般工業(yè)、城市景觀等盡可能利用污水處理達標后的再生水，替代部分地下水開采量，實現(xiàn)優(yōu)水優(yōu)用、分質供水。

5.5 加強水環(huán)境保護

5.5.1 加大地下水保護區(qū)的管理力度

在地下水的直接補給區(qū)，應劃定保護區(qū)，在保護區(qū)范圍內嚴禁“三廢”的排放，保證水源水質不受污染；禁止開山取石、破壞植被、開礦挖煤或其他礦產(chǎn)品、禁止截潛取水等破壞性活動，保證水源水量不受影響。

5.5.2 加大水環(huán)境保護的宣傳力度

通過宣傳提高全社會惜水、愛護水的意識，從而逐步使水資源保護工作深入人心。