李紅軍
(山西省運城市水文水資源勘測分局,山西 運城 044000)
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運城市地下水超采及其環(huán)境影響和對策探析
李紅軍
(山西省運城市水文水資源勘測分局,山西 運城 044000)
針對運城市地下水超采問題,對運城市地下水開發(fā)利用情況進行分析,在詳細闡述運城市地下水超采區(qū)分布狀況的基礎上,對各超采區(qū)進行了評價,并進一步探討了運城市地下水超采引起的一系列環(huán)境問題,根據分析結果,提出了該區(qū)域地下水超采問題應采取的相應控制措施,為“十三五” 期間運城市地下水資源開發(fā)利用與保護提供有力支撐。
地下水超采;環(huán)境影響;控制措施
地下水作為運城市的主要供水水源,在運城市經濟社會發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境保護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個大型地下水超采區(qū),并進一步引發(fā)了諸多環(huán)境問題。對這些問題的分析探討以及在此基礎上提出的相應控制措施,對運城市地下水資源的可持續(xù)開發(fā)利用及有效保護具有十分重要的意義。
1.1地形地貌
運城市全市總面積14 233 km2,區(qū)內地形比較復雜,相對高差明顯,最高峰為垣曲境內的舜王坪,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2 076.8 m??v觀全貌,區(qū)內自北向南有呂梁山系、汾澮谷地、峨嵋臺地、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
本區(qū)水系屬黃河流域,過境河流有黃河、汾河;境內河流有涑水河、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]。
根據區(qū)內地下水的賦存條件并結合具體情況,區(qū)內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。
2014年運城市實際供水量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。
運城市2004—2014年總供水量和地下水開采量見圖1。
圖1 運城市2004—2014年總供水量和地下水開采量
3.1超采區(qū)劃分
根據《山西省地下水超采區(qū)評價報告》內容,以2001~2010年為評價期,運城市地下水超采區(qū)按水位動態(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、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,其中嚴重超采區(qū)面積725 km2。嚴重超采區(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)評價
運城市汾澮谷地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)為農業(yè)灌溉集中開采區(qū),補給量豐富,但多年開采實踐證明,區(qū)內地下水開采量大于補給量,水位持續(xù)下降。根據2001~2010年評價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,評價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基地,地下水是該盆地主要的供水水源地。根據2001-2010年評價期水位下降速率分區(qū)圖分析,運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,評價期地下水位下降速率1.34 m/a,其中嚴重超采區(qū)地下水位下降速率2.13 m/a。
4.1地下水位持續(xù)下降
在上述兩個地下水超采區(qū)內各選1眼代表性監(jiān)測井進行水位變幅分析。
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資料進行分析。稷山縣下柏a18號長觀孔2000~2010年水位下降速率為0.49 m/a,水位動態(tài)曲線見圖2。
圖2 汾澮谷地長觀孔2000~2010年水位動態(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)內的臨猗縣楊斜長觀井的觀測資料進行分析。臨猗縣楊斜a31號長觀孔2000~2010年水位下降速率為1.37 m/a,水位動態(tài)曲線見圖3。
圖3 涑水盆地長觀孔2000~2010年末水位動態(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)-永濟一帶已經形成永久性的地下水下降漏斗。
4.2水質惡化
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,會改變區(qū)域地下水動力條件,加速廢污水對地下水的污染,從而加劇地下水水質惡化[5]。
根據2014年運城市地下水水質監(jiān)測成果,全市孔隙水水質較差,Ⅳ類水占總監(jiān)測點40.6%,Ⅴ類水占總監(jiān)測點的12.5%,地下水污染直接減少了地下水的可利用量,同時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,該問題已成為運城市嚴重的水環(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資源,還會引起耕地的鹽堿化,人畜飲水困難等問題[7]。
4.4生態(tài)與地質環(huán)境影響
地下水超采除了造成地下水本身的水量水質問題,還引發(fā)了生態(tài)環(huán)境與地質環(huán)境方面的問題。
例如在運城市涑水河源頭的絳縣舜王坪地區(qū),土地裸露面積已達46%以上。在大面積降落漏斗區(qū),地表植物生長困難,再加上人類活動的影響,土地沙化加劇。同時在大面積區(qū)域性地下水降落漏斗區(qū),還會形成地面沉降[8]。
根據地震部門提供的數(shù)據資料,運城市地面沉降量見表1。
表1 運城市地面沉降量
根據以上分析,運城市地下水超采區(qū)的治理應首先遏制超采和水位持續(xù)下降的態(tài)勢,其次要壓縮地下水超采量,以求實現(xiàn)采補平衡,合理開發(fā)利用和保護地下水資源,最后要涵養(yǎng)水源,改善水生態(tài)環(huán)境。
在此基礎上,控制方案考慮如下:
5.1劃分禁采區(qū)
運城市涑水盆地超采區(qū)鹽湖濕地禁采區(qū)。運城鹽湖是山西運城地區(qū)最大的天然湖泊,已列為山西省重要的濕地保護區(qū)之一。根據地下水禁采區(qū)劃分原則和鹽湖濕地保護要求,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)域設置為地下水禁采區(qū),總面積約9.4 km2。
運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。
運城市涑水河盆地超采區(qū)鹽湖至永濟大西鐵路沿線禁采區(qū)。東起鹽湖區(qū)北張村西,西至永濟普樂村南,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)
運城市汾河谷地孔隙淺層地下水限采區(qū)范圍為運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。運城市涑水盆地孔隙淺層地下水限采區(qū)范圍為運城市涑水盆地大型孔隙淺層地下水超采區(qū)除運城市涑水盆地超采區(qū)內禁采區(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、禹門提黃工程、禹門口東擴工程、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。強化農田灌溉管理,大力提高灌溉水的有效利用率,摒棄大水漫灌的模式,改進溝畦技術,發(fā)展噴灌 、微灌、滴管,提高天然水的利用率,與非水利措施相結合,發(fā)揮多種措施的綜合效益。
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2016-04-07
李紅軍(1969-),男,山西運城人,工程師,主要從事地下水動態(tài)監(jiān)測和管理工作。
P641.8
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1004-1184(2016)05-0088-03