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        運城市地下水漏斗區(qū)現(xiàn)狀及治理措施探析

        2017-06-19 15:08:10
        地下水 2017年3期
        關(guān)鍵詞:運城市盆地水位

        姚 亮

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

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        運城市地下水漏斗區(qū)現(xiàn)狀及治理措施探析

        姚 亮

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

        運城市位于山西境內(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、增加地下水補給量、節(jié)水灌溉和加強漏斗區(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,運城市本地水資源匱乏,年際變化大,且分布不均勻等特點,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救措施,保障人民生活正常運行,保護(hù)地上建筑物等都具有重要意義。

        1 運城市概況

        1.1 地形地貌

        運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)運城市第二次水資源評價成果,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,地下水降水入滲補給量99 931萬 m3,河川基流量為25 259萬 m3。根據(jù)2006年運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,運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,運城市人口增長速度加快,經(jīng)濟得到快速發(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)多個區(qū)域出現(xiàn)超采現(xiàn)象,超采區(qū)經(jīng)長時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 運城市涑水盆地漏斗演變過程統(tǒng)計表

        3.2 地下水漏斗區(qū)的范圍

        中深層地下水是運城市工農(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)-永濟一帶已經(jīng)形成永久性的地下水下降漏斗。據(jù)2015年運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,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年運城市地下水位降落漏斗統(tǒng)計表見表2。

        運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

        近年來擴建的引黃工程途經(jīng)運城,為了實現(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)濟發(fā)展水平。

        表2 2015年運城市地下水位降落漏斗統(tǒng)計表

        4.2 增加地下水補給量

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

        4.3 節(jié)水灌溉

        強化農(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 加強日常管理

        4.4.1 加強并完善取水許可制

        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)項目,在施工之前必須得到水利行政機關(guān)許可證明,作為取水申請審批的必備條件;完善計劃用水管理制度,根據(jù)開采計劃和壓縮目標(biāo),設(shè)置地下水開采計劃,簽訂目標(biāo)責(zé)任狀,落實到每個取水單位。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)測點密度,使監(jiān)測站網(wǎng)的布設(shè)更加科學(xué)合理,并適時監(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 運用經(jīng)濟措施,強化地下水管理

        加大地下水資源費的征收力度,實行計量收費。對超計劃取水單位可以實行加價收費,并扣除下一年取水計劃的監(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,使城市供水單位的水源更多地取自地表水,并高于外來水的運輸、加工等成本,利用經(jīng)濟手段促進(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)是一項既傳統(tǒng)又全新的事業(yè),是一個不斷發(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

        B

        1004-1184(2017)03-0057-03

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