趙琳琳

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 11000)

隨著水資源的不斷開發(fā)利用，河水?dāng)嗔?、地下水位持續(xù)下降、荒漠化、濕地退化、地面沉降等系列水資源、生態(tài)環(huán)境問題頻現(xiàn)，水問題、水安全、水危機已成為全球熱點問題。地下水作為水資源的重要組成，其不合理的開采造成超采區(qū)的出現(xiàn)、地下水漏斗的形成、地下水污染等環(huán)境地質(zhì)問題。作為重要的供水水源、地下水問題亟待解決。中央水利工作會議和2011年中央1號文件《關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》(中發(fā)〔2011〕1號)提出實行最嚴格的水資源管理制度，把嚴格水資源管理作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的戰(zhàn)略舉措?！秶鴦?wù)院關(guān)于實行最嚴格水資源管理制度的意見》(國發(fā)〔2012〕3號文件)要求嚴格管理和保護地下水。《中華人民共和國水法》等法律法規(guī)對地下水的開發(fā)作出規(guī)定，以確保地下水資源的可持續(xù)利用。

遼陽市地處遼寧省中部下遼河平原區(qū)，屬渾太水系，地勢東高西低，東部為山區(qū)，中部為渾河、太子河山前過渡區(qū)，西部為渾太河沖洪積平原。遼陽西部平原，第四紀地層發(fā)育，地下水富水性好，分布多個供水水源，保障遼陽、鞍山等地生活及工農(nóng)業(yè)用水。遼陽西部平原區(qū)地下水開發(fā)利用歷史久遠，自1919年就有開采記錄，且開發(fā)利用程度高。在我國以開發(fā)利用地下水為主的北方地區(qū)，具有一定代表性和典型性。近年來，遼寧省地方法規(guī)等指出開展地下水封井、壓采、限采等綜合治理，以解決地下水超采、水質(zhì)和土壤污染等生態(tài)環(huán)境問題。

1 地下水特征

1.1 地下水空間分布特征

遼陽西部平原地下水分布富水性差異較大，隨著河流流向，含水層厚度逐漸增大，透水性增強，富水性由差至好。

水量極豐富區(qū)(單井涌水量>5000m3/d)：分布于太子河沖洪積扇后緣，含水層充斥著礫卵石和砂礫石，分選較差，厚度為30～80m，含水層滲透能力非常好，滲透系數(shù)一般為50～100m/d，部分鉆孔達137～195m/d。

水量豐富區(qū)(單井涌水量為3000～5000m3/d)：分布于太子河沖洪積扇緣過渡帶。含水層巖性為礫卵石、中粗砂、細砂，透水性較強，含水層厚度為100～300m，單井涌水量在3000m3/d以上，滲透系數(shù)一般為37～52m/d。

渾太泛濫平原水量豐富區(qū)(單井涌水量為1000～3000m3/d)：分布于太子河與渾河之間，含水層以中砂、中細砂夾粗砂薄層，含水層厚度一般大于100m，單井涌水量可達1500m3/d，滲透系數(shù)為12～35m/d。

水量中等(單井涌水量為100～1000m3/d)：分布于首山附近山前傾斜平原。含水層巖性為砂礫石，含水層厚度為4～15m，單井涌水量為100～1000m3/d，滲透系數(shù)在20m/d以下。

1.2 地下水動態(tài)特征

遼陽西部平原地下水主要受大氣降水、地表水體滲漏(河道、灌溉)補給；隨著地下水流向，徑流條件由差變好；地下水的主要排泄方式為人工開采、蒸發(fā)次之。

(1)降水入滲-蒸發(fā)型

地下水水位變化主要受降水入滲及潛水蒸發(fā)影響，水位變化基本上遵循大氣降水的變化規(guī)律。年內(nèi)地下水水位變化呈一峰一谷，低水位出現(xiàn)于每年的3—5月，高水位出現(xiàn)在每年的7—9月，水位埋深一般小于2m，如圖1所示。

圖1 降水入滲-蒸發(fā)型地下水動態(tài)圖

(2)降水入滲-工業(yè)農(nóng)業(yè)開采型

受氣象及地下水開采的影響明顯，主要分布于沖洪積扇緣。除地下水工業(yè)穩(wěn)定開采外，農(nóng)業(yè)灌溉水田區(qū)、菜田區(qū)地下水季節(jié)性開采。5月初至6月初，地下水灌溉開采，使地下水位急劇下降，至5月末6月初，水位達到最低點。7月至9月上旬，由于大量降水入滲，同時地下水開采量減少，水位上升。9月中旬以后，水田停止用水，地下水位緩慢上升，至9月下旬，水位達到最高點，如圖2所示。

圖2 降水入滲-工業(yè)農(nóng)業(yè)開采型地下水動態(tài)圖

(3)降水入滲及灌溉回滲-農(nóng)業(yè)開采型

水位升降幅度遠小于前者，一般不超過2m，這是農(nóng)業(yè)開采強度遠不如工業(yè)大的原因。地下水位埋深較淺，因此，土壤蒸發(fā)也參與了地下水的消耗過程。

2 地下水可恢復(fù)性研究

2.1 地下水補給

遼陽市平原區(qū)多年平均地下水總補給量為9.2億m3，其中大氣降水入滲補給2.6億m3，地表水體滲漏補給5.8億m3，分別占總補給量的29%、63%，地下徑流補給量為總補給量的8%。降水入滲補給及地表水體滲漏補給是地下水的重要補給項，地表水體滲漏補給由于上游水庫、閘壩等水利工程的控制，河道水體水位較穩(wěn)定，滲漏補給主要發(fā)生在每年6—9月，河道水體受降水影響補給地下水。可見，在地下水循環(huán)過程中，地下水的補給受降水影響較大。遼陽市平原區(qū)多年平均地下水開采量為7.6億m3，占總排泄量9.0億m3的84%，人工開采對地下水排泄影響重大。

2.2 地下水位回升

近10年來，遼陽西部平原地下水水位有所恢復(fù)，2010年后，地下水埋深逐年減小如圖3—4所示。首山常家開采區(qū)地下水位2008—2013年，地下水位抬升速率最大可達0.79m/a。降水與地下水位年內(nèi)資料顯示，2012年降水量為1015mm，較2011年降水量669mm多346mm，2013年降水量較大。地下水受大氣降水的作用，2011年汛期地下水抬升幅度僅為0.07m，而同期2012年地下水抬升幅度達1.44m；2013年汛期強降水仍在持續(xù)，但強度減小，降水量為772mm，2013年水位抬升0.96m。地下水受降水影響明顯，不同強降水可能帶來不同幅度的地下水位抬升，且強降水對地下水位影響具有一定時間持續(xù)效應(yīng)?？梢?，遼陽西部平原地下水循環(huán)條件好，地下水更新快，地下水可恢復(fù)性較好，恢復(fù)效果較好。

圖3 降水量-埋深圖

圖4 水位變化曲線

2.3 漏斗區(qū)變化

遼陽地區(qū)地下水開采量比較早，地下水資源開發(fā)規(guī)模與強度大幅度增加，由于地下水的長期開采，遼陽西部平原下游區(qū)已形成了降落漏斗。歷史資料顯示，1990年，漏斗區(qū)地下水年開采量達3.1億m3，漏斗區(qū)中心地下水最大降深已達24.4m，漏斗區(qū)面積近318km2。收集統(tǒng)計2002年以來地下水漏斗面積及開采情況，可以發(fā)現(xiàn)，隨著開采量的減小，2002—2018年漏斗面積逐漸縮小，且2008—2014年漏斗區(qū)面積縮減速率較快，可達10km2/a。隨著2015年地表水調(diào)水供水工程的逐漸完成，地下水源逐漸轉(zhuǎn)備或被取締，2015—2017年漏斗區(qū)又有較顯著的縮小，縮小面積約55.5km2。在強度大的開采區(qū)，地下水能夠較快恢復(fù)，地下水恢復(fù)效果明顯，可恢復(fù)性強，人工治理、強監(jiān)管效果顯著。

3 恢復(fù)技術(shù)措施

3.1 限采壓采

地下水大量開采是造成地下水水位下降及漏斗形成的根本原因，地下水限采，即對現(xiàn)有水井進行封井、減少開采量，從根源上解決地下水位下降問題、保護地下水資源，從而使地下水得到恢復(fù)，以保證地下水生態(tài)健康發(fā)展、地下水可持續(xù)利用。

封井壓采逐步對現(xiàn)有以地下水為水源的工業(yè)、生活進行地下水取締，同時禁止新建地下水井；根本上進行封井壓采，開展地表水源、中水、雨洪水等水資源的開發(fā)是必不可少的，新建地表水調(diào)水、供水工程，來替代現(xiàn)有工業(yè)、生活等地下水水源，優(yōu)化配置調(diào)度現(xiàn)有水源、開展污水處理再利用開展及雨洪水資源化利用。最終通過“開源”、“引水”、“截流”，完成地下水封井壓采，從而進行地下水恢復(fù)。

2011年以來遼陽地區(qū)邊建替代水源邊封井壓采，2018年基本完成地下水替代水源建設(shè)并運行，污水處理廠建設(shè)并運行。封閉地下水井千余眼，2009年地下水開采量為7.2億m3，地下水開采量逐漸壓采，壓采至2018年的4.5億m3，累計壓采地下水20余億m3，壓采水井基本為工業(yè)和生活水源井，遼陽市地下水位已有回升。

3.2 人工回灌

地下水人工回灌就是借用工程措施向地下水含水層灌入地面水，通過人工措施使地下水補給量增多，從而調(diào)節(jié)、控制和恢復(fù)地下水位。一般的回灌方式有真空和加壓回灌兩種。根據(jù)遼陽市太子河區(qū)祁家鎮(zhèn)人工無壓回灌試驗，試驗初期，入滲量大，入滲速率較快，隨著時間的推移，入滲減緩，地下水位抬升幅度增大，單位回灌量綜合為9.5m3/(hm)，試驗期間地下水水位抬升1.65m。因此可在集中開采區(qū)開展地下水人工回灌措施，增補地下水補給，進行地下水儲能，從而恢復(fù)地下水水位。

通過在太子河河道上建立橡膠壩、翻板閘等水利工程，增加河道中槽蓄水量、人工提高河道水位，增大河道水對地下水的滲漏，增補地下水補給，進而實現(xiàn)地下水水位的抬升恢復(fù)。

3.3 地下水監(jiān)測管理

地下水監(jiān)測是水文基本監(jiān)測項目。通過地下水的監(jiān)測管理，及時掌握地下水動態(tài)，為地下水水位恢復(fù)、超采區(qū)恢復(fù)、漏斗區(qū)縮小提供數(shù)據(jù)支撐，為限采壓采提供依據(jù)，達到地下水水位管理與取水總量管理，從而更好地落實最嚴格水資源管理、水利強監(jiān)管、補短板。

以專用站替代現(xiàn)有的非專用站，以自動設(shè)備無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)方式替代傳統(tǒng)人工方式，建立分布式地下水監(jiān)測自動站網(wǎng)，監(jiān)測地下水水位(埋深)、水溫、水質(zhì)等數(shù)據(jù)。近幾年建設(shè)完成地下水自動監(jiān)測站68眼，并在漏斗區(qū)、超采區(qū)等重點地區(qū)加密布設(shè)地下水監(jiān)測井，每日“六采一發(fā)”，每月數(shù)據(jù)分析整編，并在建立的地下水統(tǒng)一平臺上進行地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸與存儲、信息查詢和維護、異常分析等。

4 結(jié)語

遼陽西部平原區(qū)地下水主要受到大氣降水的影響，一方面大氣降水直接補給地下水，一方面通過影響河道和灌溉間接影響地下水補給，同時受地下水開發(fā)利用的強烈影響。大氣降水影響下的地下水補給量可達80%以上，大氣降水在地下水補排動態(tài)過程中影響甚大，不同強度的降水能夠帶動地下水位不同幅度的抬升，且強降水引起地下水位的抬升還具有一定的滯后性和持續(xù)性。大量的地下水開采是造成地下水位下降的直接原因，進行地下水的限采壓采是進行地下水恢復(fù)的根本措施，封井壓采減少地下水開采量，使得地下水位能夠得到明顯的抬升恢復(fù)。地下水自動站網(wǎng)建立與地下水監(jiān)控管理能夠較好地進行地下水水位等監(jiān)控，反映地下水動態(tài)，從而更好地進行地下水修復(fù)與治理，實現(xiàn)強監(jiān)管、補短板。因此遼陽西部平原區(qū)地下水循環(huán)更新能力好、可恢復(fù)性強。