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        運(yùn)城市地下水超采及其環(huán)境影響和對(duì)策探析

        2016-10-21 08:46:11李紅軍
        地下水 2016年5期
        關(guān)鍵詞:運(yùn)城市開采量供水量

        李紅軍

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

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        運(yùn)城市地下水超采及其環(huán)境影響和對(duì)策探析

        李紅軍

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

        針對(duì)運(yùn)城市地下水超采問題,對(duì)運(yùn)城市地下水開發(fā)利用情況進(jìn)行分析,在詳細(xì)闡述運(yùn)城市地下水超采區(qū)分布狀況的基礎(chǔ)上,對(duì)各超采區(qū)進(jìn)行了評(píng)價(jià),并進(jìn)一步探討了運(yùn)城市地下水超采引起的一系列環(huán)境問題,根據(jù)分析結(jié)果,提出了該區(qū)域地下水超采問題應(yīng)采取的相應(yīng)控制措施,為“十三五” 期間運(yùn)城市地下水資源開發(fā)利用與保護(hù)提供有力支撐。

        地下水超采;環(huán)境影響;控制措施

        地下水作為運(yùn)城市的主要供水水源,在運(yùn)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的重要性不言而喻。多年來,由于不盡合理的大量開發(fā)利用地下水,已形成了2個(gè)大型地下水超采區(qū),并進(jìn)一步引發(fā)了諸多環(huán)境問題。對(duì)這些問題的分析探討以及在此基礎(chǔ)上提出的相應(yīng)控制措施,對(duì)運(yùn)城市地下水資源的可持續(xù)開發(fā)利用及有效保護(hù)具有十分重要的意義。

        1 研究區(qū)域概況

        1.1地形地貌

        運(yùn)城市全市總面積14 233 km2,區(qū)內(nèi)地形比較復(fù)雜,相對(duì)高差明顯,最高峰為垣曲境內(nèi)的舜王坪,海拔高度2 321.8 m,最低為黃河岸邊的古城,海拔高度245 m,比差達(dá)2 076.8 m??v觀全貌,區(qū)內(nèi)自北向南有呂梁山系、汾澮谷地、峨嵋臺(tái)地、涑水盆地、中條山系、黃河谷地及垣曲山間盆地等。其中峨嵋臺(tái)地(包括鳳凰垣)占全市面積的17.7%,三大斷陷盆地(谷地)面積6 503 km2(含灘地水面面積),占全市面積的45.7%,山地丘陵(包括山間小盆地)面積占全市面積36.6%[1]。

        1.2水文地質(zhì)

        本區(qū)水系屬黃河流域,過境河流有黃河、汾河;境內(nèi)河流有涑水河、白沙河、亳清河、允西河、板澗河等大小20余條。全市共有中型水庫 4 座,小型水庫 90 座[2]。

        根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水的賦存條件并結(jié)合具體情況,區(qū)內(nèi)地下水基本類型可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、碳酸鹽巖裂隙巖溶水及變質(zhì)巖和巖漿巖類裂隙水四類。

        地下水主要開采類型為汾澮谷地及涑水盆地第四系松散巖類孔隙水。

        2 地下水開發(fā)利用

        2014年運(yùn)城市實(shí)際供水量139 881萬 m3,地表水源供水量67 533萬 m3;地下水供水量71 436萬 m3,占全市總供水量的51.07%。近年來,地下水供水量幾乎連年占運(yùn)城市總供水量的一半以上,2010年之前甚至連續(xù)多年占到總供水量的70%以上,以2004年為例,全市實(shí)際供水量105 478萬 m3,地下水供水量81 124萬 m3,占全市總供水量的76.91%。

        “十二五”期間,這一比例顯著下降,2011年運(yùn)城市地下水供水量占總供水量的51.75%,但這主要是由于近五年來,地表水供水量顯著增加,2004年運(yùn)城市地表水源供水量23 051萬 m3,“十二五”期間,地表水源供水量平均達(dá)到70 000萬 m3以上,2013年最大為77 536萬 m3,故地下水開采量雖有減少,但幅度并不顯著。

        運(yùn)城市2004—2014年總供水量和地下水開采量見圖1。

        圖1 運(yùn)城市2004—2014年總供水量和地下水開采量

        3 超采區(qū)劃分與評(píng)價(jià)

        3.1超采區(qū)劃分

        根據(jù)《山西省地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)報(bào)告》內(nèi)容,以2001~2010年為評(píng)價(jià)期,運(yùn)城市地下水超采區(qū)按水位動(dòng)態(tài)法[3]劃分為汾澮谷地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)和涑水盆地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)。

        汾澮谷地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)分布于新絳縣、稷山縣、河津市,超采區(qū)面積為1 114 km2,為區(qū)域性大面積超采。

        涑水盆地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)分布于永濟(jì)、鹽湖區(qū)、臨猗縣、夏縣、聞喜縣和絳縣一帶,超采區(qū)面積為2 873 km2,其中嚴(yán)重超采區(qū)面積725 km2。嚴(yán)重超采區(qū)分布有三處,分布在工業(yè)較集中、人口密集的鹽湖區(qū)以西;鹽湖區(qū)以北—夏縣一帶;以及鳳凰垣以南絳縣一帶。

        3.2超采區(qū)評(píng)價(jià)

        運(yùn)城市汾澮谷地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)為農(nóng)業(yè)灌溉集中開采區(qū),補(bǔ)給量豐富,但多年開采實(shí)踐證明,區(qū)內(nèi)地下水開采量大于補(bǔ)給量,水位持續(xù)下降。根據(jù)2001~2010年評(píng)價(jià)期水位下降速率分區(qū)圖分析,該超采區(qū)地下水可開采量11 912萬 m3/a,多年平均開采量14 890萬 m3/a,超采量2 978萬 m3/a,開采系數(shù)為1.25,評(píng)價(jià)期地下水位下降速率0.95 m/a。

        涑水盆地是山西省重要的糧棉生產(chǎn)基地,地下水是該盆地主要的供水水源地。根據(jù)2001-2010年評(píng)價(jià)期水位下降速率分區(qū)圖分析,運(yùn)城市涑水盆地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)地下水可開采量25 817萬 m3/a,多年平均開采量44 725萬 m3/a,超采量18 908萬 m3/a,開采系數(shù)為1.73,評(píng)價(jià)期地下水位下降速率1.34 m/a,其中嚴(yán)重超采區(qū)地下水位下降速率2.13 m/a。

        4 地下水超采的環(huán)境影響

        4.1地下水位持續(xù)下降

        在上述兩個(gè)地下水超采區(qū)內(nèi)各選1眼代表性監(jiān)測(cè)井進(jìn)行水位變幅分析。

        汾澮谷地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)選用稷山縣下柏長觀井的觀測(cè)資料進(jìn)行分析。稷山縣下柏a18號(hào)長觀孔2000~2010年水位下降速率為0.49 m/a,水位動(dòng)態(tài)曲線見圖2。

        圖2 汾澮谷地長觀孔2000~2010年水位動(dòng)態(tài)曲線

        涑水盆地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)選用一般超采區(qū)內(nèi)的臨猗縣楊斜長觀井的觀測(cè)資料進(jìn)行分析。臨猗縣楊斜a31號(hào)長觀孔2000~2010年水位下降速率為1.37 m/a,水位動(dòng)態(tài)曲線見圖3。

        圖3 涑水盆地長觀孔2000~2010年末水位動(dòng)態(tài)曲線

        多年來由于大量掠奪式開采,涑水盆地夏縣-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。

        4.2水質(zhì)惡化

        工業(yè)廢污水的大量排放,生活污水排入地下水以及農(nóng)業(yè)污灌水的滲入,是地下水污染的直接原因[4]。而地下水位的持續(xù)下降,會(huì)改變區(qū)域地下水動(dòng)力條件,加速廢污水對(duì)地下水的污染,從而加劇地下水水質(zhì)惡化[5]。

        根據(jù)2014年運(yùn)城市地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果,全市孔隙水水質(zhì)較差,Ⅳ類水占總監(jiān)測(cè)點(diǎn)40.6%,Ⅴ類水占總監(jiān)測(cè)點(diǎn)的12.5%,地下水污染直接減少了地下水的可利用量,同時(shí)還可能危害到人體健康安全。

        4.3咸水倒灌

        地下水的超采還引起了鹽湖、硝池的高礦化水倒灌咸化地下水的問題,該問題已成為運(yùn)城市嚴(yán)重的水環(huán)境問題之一。這一問題的出現(xiàn)是由于地下水漏斗區(qū)局部水位低于硝池、鹽池水位,咸淡水介面內(nèi)侵、上移而成[6]。

        咸水倒灌不僅減少了地下淡水資源,損失了鹽池與硝池大量的礦產(chǎn)資源,還會(huì)引起耕地的鹽堿化,人畜飲水困難等問題[7]。

        4.4生態(tài)與地質(zhì)環(huán)境影響

        地下水超采除了造成地下水本身的水量水質(zhì)問題,還引發(fā)了生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)環(huán)境方面的問題。

        例如在運(yùn)城市涑水河源頭的絳縣舜王坪地區(qū),土地裸露面積已達(dá)46%以上。在大面積降落漏斗區(qū),地表植物生長困難,再加上人類活動(dòng)的影響,土地沙化加劇。同時(shí)在大面積區(qū)域性地下水降落漏斗區(qū),還會(huì)形成地面沉降[8]。

        根據(jù)地震部門提供的數(shù)據(jù)資料,運(yùn)城市地面沉降量見表1。

        表1 運(yùn)城市地面沉降量

        5 控制措施

        根據(jù)以上分析,運(yùn)城市地下水超采區(qū)的治理應(yīng)首先遏制超采和水位持續(xù)下降的態(tài)勢(shì),其次要壓縮地下水超采量,以求實(shí)現(xiàn)采補(bǔ)平衡,合理開發(fā)利用和保護(hù)地下水資源,最后要涵養(yǎng)水源,改善水生態(tài)環(huán)境。

        在此基礎(chǔ)上,控制方案考慮如下:

        5.1劃分禁采區(qū)

        運(yùn)城市涑水盆地超采區(qū)鹽湖濕地禁采區(qū)。運(yùn)城鹽湖是山西運(yùn)城地區(qū)最大的天然湖泊,已列為山西省重要的濕地保護(hù)區(qū)之一。根據(jù)地下水禁采區(qū)劃分原則和鹽湖濕地保護(hù)要求,將鹽湖區(qū)柳馬村以南、解州鹽化廠以東、董家莊以北、長平村以西的區(qū)域設(shè)置為地下水禁采區(qū),總面積約9.4 km2。

        運(yùn)城市涑水盆地超采區(qū)聞喜至夏縣大西鐵路沿線禁采區(qū)。北起鹽湖區(qū)杜東莊東,南至陶上村西南,沿線長約9.3 km,禁采區(qū)面積5.6 km2,年地下水開采量約90萬 m3。

        運(yùn)城市涑水河盆地超采區(qū)鹽湖至永濟(jì)大西鐵路沿線禁采區(qū)。東起鹽湖區(qū)北張村西,西至永濟(jì)普樂村南,沿線長約24.7 km,禁采區(qū)面積14.8 km2,年地下水開采量約250萬 m3。

        5.2劃分限采區(qū)

        運(yùn)城市汾河谷地孔隙淺層地下水限采區(qū)范圍為運(yùn)城市汾河谷地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)的全部區(qū)域,分布在汾澮谷地大部分區(qū)域,面積1 114 km2。運(yùn)城市涑水盆地孔隙淺層地下水限采區(qū)范圍為運(yùn)城市涑水盆地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)除運(yùn)城市涑水盆地超采區(qū)內(nèi)禁采區(qū)外的全部區(qū)域,分布在涑水盆地大部分區(qū)域,面積2 843.2 km2。

        5.3水源替代

        汾澮谷地孔隙淺層地下水限采區(qū)的替代水源為西范提黃、北趙提黃東擴(kuò)、禹門提黃工程、禹門口東擴(kuò)工程、小浪底供水工程,涑水盆地孔隙淺層地下水限采區(qū)的替代水源為小浪底供水工程、夾馬口引黃、尊村引黃、黃河古賢水利樞紐工程。

        5.4污水回用與節(jié)水灌溉

        在城市及周邊地區(qū),通過廢污水處理工程,將廢污水處理成可利用的水,增加地下水壓采的替代水源量。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、滴管,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。

        [1]南陽紅.運(yùn)城市水環(huán)境問題及防治對(duì)策研究[J].山西水利.2008(5):30-31.

        [2]張珍.運(yùn)城市地下水超采引起生態(tài)環(huán)境變遷及對(duì)策[J].山西水利科技.2007(3):22-23.

        [3]郭秀紅,趙輝.淺談地下水超采區(qū)劃分[J].中國水利.2015(1):41-43.

        [4]李培月,吳健華.地下水環(huán)境問題及其防治對(duì)策[J].環(huán)境科學(xué)與管理.2010,35(4):60-71.

        [5]倪深海,鄭天柱,徐春曉.地下水超采引起的環(huán)境問題及對(duì)策[J].水資源保護(hù).2003(4):5-6.

        [6]耿曉梅.遼寧省地下水環(huán)境問題[J].遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技.2007,27(3):5-6.

        [7]楊強(qiáng),李金軒,丁偉翠.淺析地下水污染的主要途徑、危害及防治[J].地下水.2007,29(3):100-101.

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

        2016-04-07

        李紅軍(1969-),男,山西運(yùn)城人,工程師,主要從事地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和管理工作。

        P641.8

        B

        1004-1184(2016)05-0088-03

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