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        大同市地下水超采區(qū)動(dòng)態(tài)變化特征及治理措施探討

        2018-06-20 05:45:36
        地下水 2018年3期

        (山西省大同市水文水資源勘測(cè)分局,山西 大同 037008)

        大同市位于山西省最北端,北、東與內(nèi)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(biāo)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(yán)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(nèi)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(shí)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(dòng)態(tài)分析

        2.1 超采區(qū)地下水水位年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化

        地下水補(bǔ)給來源主要是降水量,降水量年內(nèi)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(bǔ)給的滯后性和夏季的集中開采,導(dǎo)致地下水位出現(xiàn)了2個(gè)“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(nóng)業(yè)開采量增加,水位一般呈下降趨勢(shì)。本次對(duì)大同市地下水超采區(qū)內(nèi)的西河河站2015年地下水觀測(cè)資料進(jìn)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(dòng)態(tài)變化

        本次選取安家小村(2000~2015年)、西河河(2001~2015年)2個(gè)站作為典型觀測(cè)站,對(duì)大同市城郊地下水超采區(qū)年際地下水動(dòng)態(tài)進(jìn)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(shì),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(duì)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(nèi)部分站點(diǎn)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(dòng)態(tài)特征及地下水站點(diǎn)水位統(tǒng)計(jì)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(nèi)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(gè)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(jī)車廠、柴油機(jī)廠兩個(gè)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(gè)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(shì),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(gè)漏斗中心水位全部呈下降趨勢(shì),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(shì)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(jì)表

        3.3 漏斗區(qū)發(fā)展演變特征

        通過闡明多年地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(diǎn)到面的特點(diǎn)

        臨近的小漏斗在擴(kuò)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(gè)小漏斗擴(kuò)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(gè)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(dòng),但變化范圍卻不大,它們?cè)跁r(shí)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(kuò)縮迅速、垂向升降遲緩的特點(diǎn)

        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(nèi)漏斗區(qū),2015年與2005年相比,漏斗總面積擴(kuò)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(jì)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(diǎn):

        3.4.1 長(zhǎng)期大量超采地下水是漏斗區(qū)發(fā)展的主要原因

        20世紀(jì)80年代以來,隨著經(jīng)濟(jì)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展,對(duì)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(zhǎng)趨勢(shì)。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(shì)圖

        圖5 大同市歷年漏斗區(qū)閉合圈水位趨勢(shì)圖

        圖6 大同市歷年漏斗區(qū)面積趨勢(shì)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(bǔ)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(zhǎng)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(zhǎng)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(yīng)地先擴(kuò)后縮,變化十分明顯。

        4 控制地下水開采調(diào)控方案

        4.1 超采區(qū)地下水調(diào)控目標(biāo)

        4.1.1 調(diào)控目標(biāo)

        對(duì)于地下水超采區(qū),要求提出各種調(diào)控方案,明確規(guī)劃的定量目標(biāo),規(guī)劃目標(biāo)。結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況和不同時(shí)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(fù),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(diào)控方案等。

        (3)節(jié)水方案。

        (4)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方案。

        (5)自然恢復(fù)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(fù)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(chǎng)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(chǎng)北,沿線長(zhǎng)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(nèi)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(hù)措施

        5.1 嚴(yán)格控制地下水開采活動(dòng)

        禁采區(qū)內(nèi)禁止新開鑿深井。對(duì)已有深井、勘探孔或廢棄的開采井,由有關(guān)部門有計(jì)劃地組織封填,并對(duì)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?dāng)?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(bǔ)等方法使地下水位逐步恢復(fù)。

        5.2 合理配置水資源

        5.2.1 加快替代水源工程建設(shè)實(shí)施

        應(yīng)該改革污水處理廠建設(shè)運(yùn)行的體制和機(jī)制,加大礦坑水利用力度,積極建設(shè)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(dá)區(qū)域,由地方政府組織實(shí)施關(guān)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(nèi)地下水開采布局調(diào)整和水資源合理配置的具體建議?!按笏W(wǎng)”工程實(shí)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(diào)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(dāng)?shù)睾樗然毓嘌a(bǔ)給地下含水層,增加地下水的資源儲(chǔ)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(qiáng)日常監(jiān)督管理

        建立健全的法制體制。進(jìn)行機(jī)制創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和體制創(chuàng)新,開展計(jì)量監(jiān)控,理順價(jià)格體系,完善監(jiān)督考核。

        5.3.2 嚴(yán)格執(zhí)行鑿井、開采量審批制度

        強(qiáng)化取水許可管理和建設(shè)項(xiàng)目水資源論證制度。對(duì)于新建井、更新井均要執(zhí)行鑿井審批制度,任何單位和個(gè)人不得隨意鑿井。對(duì)于超采區(qū),除生活用水外,其它用水要嚴(yán)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(jì)量器具加以監(jiān)督。

        5.4 強(qiáng)化節(jié)約用水

        在全面推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)、加快“大水網(wǎng)”主體工程和配套工程建設(shè)的同時(shí),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(dá)標(biāo)排放的前提下,根據(jù)污水處理廠及用戶的分布、水質(zhì)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(dá)標(biāo)后的再生水,替代部分地下水開采量,實(shí)現(xiàn)優(yōu)水優(yōu)用、分質(zhì)供水。

        5.5 加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù)

        5.5.1 加大地下水保護(hù)區(qū)的管理力度

        在地下水的直接補(bǔ)給區(qū),應(yīng)劃定保護(hù)區(qū),在保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)嚴(yán)禁“三廢”的排放,保證水源水質(zhì)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(dòng),保證水源水量不受影響。

        5.5.2 加大水環(huán)境保護(hù)的宣傳力度

        通過宣傳提高全社會(huì)惜水、愛護(hù)水的意識(shí),從而逐步使水資源保護(hù)工作深入人心。

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