山東省地下水超采區(qū)環(huán)境地質(zhì)問題與綜合治理工作實踐探討

徐嘉璐

(水發(fā)規(guī)劃設(shè)計有限公司，山東 濟南 250100)

地下水作為水資源的重要組成部分，具有水質(zhì)較好、廣泛分布、水量穩(wěn)定等特點，是理想的供水水源，也是自然生態(tài)環(huán)境的控制性要素。山東作為我國的經(jīng)濟大省，地下水一直是重要的供水水源。以2014年統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例，山東省地下水開采量為85.99億 m3，占總供水量的40.1%。近年來隨著省域經(jīng)濟社會發(fā)展和人口不斷增加，用水需求也隨之增長，地下水超采現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，進而引發(fā)區(qū)域地下水位持續(xù)下降、地面沉降和水質(zhì)惡化等一系列生態(tài)環(huán)境問題。為保障地下水源儲備總量，實現(xiàn)全省水資源可持續(xù)利用，開展地下水超采綜合整治具有重要的戰(zhàn)略意義。筆者結(jié)合從事山東省南水北調(diào)受水區(qū)及地下水超采綜合治理試點技術(shù)評估工作的實踐，對近年來山東省開展的一系列地下水超采治理工作進行總結(jié)梳理，重點對治理措施及取得成效、實施過程中存在的問題進行了分析，并針對具體問題提出具體建議。以期為遠(yuǎn)期地下水超采治理工作提供借鑒。

1 山東省地下水超采區(qū)環(huán)境地質(zhì)問題概述

地下水開發(fā)利用在山東省具有悠久的歷史，自上世紀(jì)80年代初期以來，山東省地下水開采量多數(shù)年份均超過100億 m3。根據(jù)山東省地下水超采區(qū)評價成果，全省地下水超采量為6.38億 m3，超采區(qū)面積為10 433.17 km2。地下水超采嚴(yán)重，部分地區(qū)地下水位持續(xù)下降，引發(fā)地面沉降、海咸水入侵以及泉水干枯等問題。

1.1 地面沉降

地面沉降是一種可由多種因素引起的地面高程緩慢降低的環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象，引起地面沉降的原因很多，其中地下水超采是重要的因素之一，由于缺乏有效管理、無節(jié)制的長期集中過量開采地下水，開采量遠(yuǎn)大于補給量，造成地下水水位持續(xù)下降，局部地區(qū)出現(xiàn)含水層疏干等現(xiàn)象[1]。據(jù)統(tǒng)計，山東省發(fā)生地面沉降面積約 20 239 km2，其中：地面沉降強發(fā)育區(qū)6個，主要分布在德州、聊城、濱州、東營、濰坊等5個市，面積約1 216 m2，占比6%；地面沉降中等發(fā)育區(qū)8個，主要分布在德州、聊城、濱州、東營、淄博、濟寧、菏澤等7個市，面積約1 698 km2，占比8%[2]。以上地面沉降中、強等發(fā)育區(qū)均存在不同程度的地下水超采，地下水超采是引發(fā)大面積地面沉降的主要因素。

1.2 海咸水入侵

在沿海地區(qū)，大量開采地下水導(dǎo)致地下水水位大幅度下降，引發(fā)海水入侵，海水侵入沿岸含水層并逐漸向內(nèi)陸滲透[3]。渤海濱海地區(qū)海水入侵嚴(yán)重，山東沿海海水入侵距離一般距岸12～25 km，煙臺、威海部分監(jiān)測區(qū)海水入侵范圍有所擴大[4]。

1.3 泉水干枯

對泉域地下水的過渡開發(fā)利用引發(fā)泉水流量減少甚至干枯。濟南泉群于1972年出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，隨著地下水開采量的持續(xù)增加，泉水經(jīng)歷了中等水位較小流量季節(jié)性出流、低水位長期性斷流及持續(xù)低水位泉水枯竭三個階段，并于2001年創(chuàng)持續(xù)斷流926天的最高紀(jì)錄。

2 山東省地下水超采治理措施及取得成效

山東省在2015年劃定了地下水限采區(qū)和禁采區(qū)，并逐步開始實施地下水超采治理工作，主要從實施工程措施和加強機制體制管理等方面開展了一系列治理工作，取得了較好的治理成效。工程措施主要包括節(jié)水灌溉、水源置換、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)與農(nóng)藝節(jié)水、機井封停等；機制體制主要包括水權(quán)水市場建設(shè)、水價改革及計量監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)等。

2.1 工程措施

2.1.1 節(jié)水灌溉與農(nóng)藝節(jié)水

節(jié)水灌溉包括農(nóng)田水利建設(shè)和高效節(jié)水灌溉，高效節(jié)水灌溉包含低壓管灌、噴灌、微灌等灌溉方式。農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)包括農(nóng)田保蓄水技術(shù)、節(jié)水耕作栽培技術(shù)、適水種植技術(shù)、水肥一體化滴灌、無土栽培等技術(shù)。2017-2019年期間，分別在德州、濟寧、濰坊、淄博等市地下水超采綜合治理試點開展節(jié)水灌溉工程建設(shè)及農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)推廣，累計發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積22.79萬畝，推行水肥一體化工程0.34萬畝，共實現(xiàn)地下水壓采能力948.24萬 m3。

2.1.2 水源置換

通過發(fā)掘當(dāng)?shù)氐乇硭礉摿Γ浞掷猛庹{(diào)水源以及非常規(guī)水源，將地下水超采嚴(yán)重區(qū)域地下水置換成地表水。如南水北調(diào)東線一期工程、山東省引黃工程等外調(diào)水工程受水區(qū)，通過合理配置水源，提高外調(diào)水源、當(dāng)?shù)氐乇硭春头浅Ｒ?guī)水源利用量，減少地下水源開采量，實現(xiàn)地下水超采治理。2013年南水北調(diào)東線一期主體工程建成通水，近年來隨著供水管網(wǎng)、水廠等配套工程的建設(shè)，外調(diào)水源得以充分利用，2017-2019年，山東省受水區(qū)平均消納南水北調(diào)水量6.57億 m3。

2.1.3 調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

在地下水水超采區(qū)，選擇部分區(qū)域，調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，壓減高耗水品種種植、改種低耗水農(nóng)作物或耕地輪作、休耕等方式，實現(xiàn)減少地下水源開采量。德州市平原縣在部分河道管理范圍內(nèi)實行退耕還林，陵城區(qū)開展試驗農(nóng)場工程，將原種植的小麥、玉米等高耗水糧食作物改種苜蓿及東北大豆等需水量較少的作物；濟寧市汶上縣選取部分試點種植耐旱小麥品種。以上試點通過調(diào)整種植結(jié)構(gòu)2 516.7畝，實現(xiàn)節(jié)水17.4萬 m3。

2.1.4 機井封停

機井是目前開采地下水最主要的方式，具有種類多、分布廣等特點。在落實替代水源的基礎(chǔ)上，機井封停是推進地下水超采治理工作的重要工程措施。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2019年底，山東省地下水超采區(qū)已封停機井8 600余眼，壓減地下水超采量4.85億 m3。

2.2 機制體制建設(shè)

2.2.1 水權(quán)水市場建設(shè)及水價改革

水權(quán)水市場建設(shè)及水價改革作為近年來我國水利體制改革的重要內(nèi)容，同時也是推進地下水超采區(qū)治理機制體制建設(shè)的組成部分。水權(quán)水市場建設(shè)通過建立水資源產(chǎn)權(quán)制度，培育完善水市場，科學(xué)確定工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活及生態(tài)用水量，將用水量逐級分配至不同用水戶。明確水資源使用確權(quán)登記及水權(quán)交易流轉(zhuǎn)制度，引導(dǎo)用水戶將水權(quán)額度內(nèi)節(jié)余水量進行交易。水價改革通過建立健全反映市場供求、資源稀缺程度、生態(tài)環(huán)境損害成本和修復(fù)效益的水價形成機制，充分發(fā)揮經(jīng)濟杠桿作用，促進節(jié)約用水，進一步緩解水資源緊缺局面。

自2017年以來，德州市寧津縣作為地下水超采區(qū)綜合治理國家試點，將水權(quán)水市場建設(shè)及水價改革作為地下水超采治理機制體制建設(shè)的重點任務(wù)，以用水總量為控制，進行初始水權(quán)分配，出臺《寧津縣水權(quán)交易管理辦法》，建成水權(quán)交易平臺，實現(xiàn)水權(quán)交易的落地；研究制定《寧津縣農(nóng)田水利工程供水價格管理實施辦法》，明確不同等級農(nóng)田水利工程供水價格的定價方式、成本構(gòu)成、監(jiān)審程序、收費使用、提價分成等管理要求，同時積極推進區(qū)域綜合水價改革，促進社會節(jié)水。通過水權(quán)水市場建設(shè)及水價改革，提高了用水戶水資源權(quán)屬和節(jié)水意識，引導(dǎo)解決地下水超采問題，2017-2018年，寧津縣實施農(nóng)業(yè)水權(quán)改革面積67萬畝，形成地下水壓采能力30萬 m3；完成水價改革面積33.3萬畝，形成地下水壓采能力102萬 m3。

2.2.2 計量監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)

地下水動態(tài)監(jiān)測和開采計量是實施地下水精細(xì)化管理的前提，是實行地下水開采總量控制和最嚴(yán)格管理的基礎(chǔ)[5]。地下水超采區(qū)計量監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)依托國家地下水監(jiān)測工程項目和已有監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，通過統(tǒng)一規(guī)劃布設(shè)地下水監(jiān)測站點，實現(xiàn)對超采區(qū)地下水位、水質(zhì)及開采量等情況的動態(tài)監(jiān)測，為地下水超采治理和監(jiān)督管理提供技術(shù)支撐。2017-2019年，德州市平原縣建設(shè)地下水監(jiān)測井11眼，新增地下水水源監(jiān)測系統(tǒng)38處；濟寧市汶上縣設(shè)立地下水動態(tài)觀測井28眼，地下水水質(zhì)監(jiān)測點28處。隨著各治理試點增設(shè)監(jiān)測計量設(shè)施的建設(shè)完成，對超采區(qū)地下水動態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測也逐步完善。

3 治理工作中存在問題與建議

目前，山東省地下水超采治理已經(jīng)取得了一定成效，壓采效果較明顯。但在推進地下水超采治理工作的過程中，仍存在一系列問題。

3.1 機井封停與啟用需進一步規(guī)范

隨著地下水超采治理工作推進，大量機井需要停止使用；部分機井以封存?zhèn)溆玫男问酵Ｓ?，作為?yīng)急備用水源啟用。為貫徹落實最嚴(yán)格水資源管理制度，保護地下水，進一步規(guī)范機井封停與啟用管理是十分必要的?，F(xiàn)狀各地區(qū)機井封停技術(shù)要求不同，封井臺賬內(nèi)容、形式不統(tǒng)一，封存?zhèn)溆脵C井的維護與啟用責(zé)任未落實。建議盡快出臺技術(shù)及管理文件，規(guī)范機井封停及啟用方式，研究建立長效管理機制。

3.2 外調(diào)水配套設(shè)施建設(shè)需進一步完善

山東省地處華北地區(qū)，地表水資源相對短缺，外調(diào)水使用是地下水壓采成功的關(guān)鍵因素。由于受水廠、供水管網(wǎng)等配套工程建設(shè)相對滯后的影響，目前南水北調(diào)受水區(qū)消納水源能力受到限制，水源置換程度受到一定影響；受引黃、引江必要調(diào)蓄工程缺乏的影響，在外調(diào)水源充沛情況下，也難以充分利用。建議加快外調(diào)水源配套工程及調(diào)蓄工程的建設(shè)，加大外調(diào)水源的使用量，盡可能多置換地下水源。

3.3 地下水監(jiān)測計量需進一步加強

地下水計量基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，尚未建立有效的地下水開采監(jiān)測計量系統(tǒng)，尤其是農(nóng)業(yè)灌溉地下水開采量的監(jiān)測，是地下水管理較突出的短板，數(shù)據(jù)缺失導(dǎo)致無法對地下水超采治理效果進行有效評估。由于多數(shù)農(nóng)業(yè)灌溉機井未安裝計量設(shè)施，目前較為廣泛使用“以電折水”的計量方式，但受水泵、供電企業(yè)、以電折水系數(shù)選擇等影響因素的制約，計量數(shù)據(jù)差別較大，須對數(shù)據(jù)進行校驗及修正，以實現(xiàn)精準(zhǔn)計量。建議組織開展農(nóng)業(yè)灌溉開采地下水監(jiān)測計量研究，提高“以電折水”計量成果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

(1)山東省經(jīng)濟社會發(fā)展用水需求超過當(dāng)?shù)氐叵滤砷_采量，導(dǎo)致區(qū)域地下水超采，引發(fā)地下水位下降、地面沉降、水質(zhì)惡化等生態(tài)環(huán)境問題。

(2)為保障地下水源儲備總量，實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，山東省劃定了地下水限采區(qū)和禁采區(qū)，開始實施地下水超采治理工作。通過節(jié)水灌溉與農(nóng)藝節(jié)水、水源置換、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、機井封停等工程措施建設(shè)，以及水權(quán)水市場、水價改革、計量監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)等機制體制建設(shè)，減少了地下水開采量，遏制了地下水超采趨勢。

(3)當(dāng)前在地下水超采綜合治理過程中仍存在一些問題，包括機井封停與啟用不規(guī)范、外調(diào)水配套設(shè)施建設(shè)不完善及監(jiān)測計量不精確等，需加快推進以上問題的研究，確保實現(xiàn)地下水壓采目標(biāo)。