周艷梅

(山東省菏澤市東明縣水務(wù)局，山東 菏澤 274000)

1 城市地下水超采造成的危害

1.1 城市地下水含水層疏干

由于長(zhǎng)期對(duì)城市地下水進(jìn)行高強(qiáng)度的開采作業(yè)，地下水開采力度逐漸加大，城市地下水資源調(diào)節(jié)以及補(bǔ)充量小于地下水資源的開采量，導(dǎo)致因城市地下水資源不能得到及時(shí)補(bǔ)充，而出現(xiàn)城市地下水水位和水量大幅度下降，甚至某些城市地下水含水層出現(xiàn)疏干現(xiàn)象。

1.2 地面沉降

因大規(guī)模開采地下水資源，導(dǎo)致城市地下水水量逐漸減少，超采區(qū)面積逐漸擴(kuò)大，地下水水壓逐漸降低。由于缺少地下水水壓提供的支撐力，地上物體向下施加的重力無(wú)法抵擋，進(jìn)而導(dǎo)致城市地面逐漸下沉[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已經(jīng)有將近30個(gè)一、二線城市因地下水過(guò)度開采而造成地面沉降、地面開裂等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅到了城市基礎(chǔ)設(shè)施和城市建筑的安全性和穩(wěn)定性。

1.3 海水入侵和咸水入侵

海水入侵和咸水入侵危害主要出現(xiàn)在一些濱海城市，這是因?yàn)闉I海城市本身地面高度就相對(duì)較低，再加上因城市地下水過(guò)度開采，使地面沉降到低于海平面以下，進(jìn)而導(dǎo)致城市周邊海水和咸水入侵，致使城市地下水逐漸由淡水資源轉(zhuǎn)變?yōu)橄趟甗2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，山東膠東半島、河北秦皇島及廣西北海均已出現(xiàn)海水入侵現(xiàn)象，海水入侵面積已經(jīng)超過(guò)了1800 km2。

1.4 土地荒漠化

在國(guó)內(nèi)的西北干旱半干旱地區(qū)，地下水資源嚴(yán)重不足，并且水土資源組合不太均衡，導(dǎo)致大面積綠洲因缺水而枯萎、死亡，進(jìn)而出現(xiàn)嚴(yán)重的土地荒漠化和沙漠化，危及當(dāng)?shù)厝藗兊恼Ｉ睢?/p>

1.5 城市地下水污染

城市地下水過(guò)度開采還會(huì)引發(fā)地下水資源污染問(wèn)題，因?yàn)殚_采過(guò)程中采用不合理的開采技術(shù)和方法，產(chǎn)生大量的污染物，并且對(duì)于污染物不能做到及時(shí)處理，使其污染到城市地下水資源[3]。2012年進(jìn)行的全國(guó)城市地下水資源評(píng)價(jià)中，出現(xiàn)城市地下水污染問(wèn)題的城市有120多個(gè)，以一線城市和二線城市為主，因?yàn)楣I(yè)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的城市對(duì)水資源的需求比較大，所以城市地下水超采區(qū)面積比較大，全國(guó)城市地下水超采區(qū)污染情況省區(qū)分布見表1。

從上述對(duì)城市地下水超采造成的危害分析可以看出，從城市長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，必須要采取相應(yīng)的治理措施，減少城市地下水超采造成的危害，恢復(fù)城市地下水超采區(qū)水資源生態(tài)環(huán)境。

表1 全國(guó)城市地下水超采區(qū)污染情況省區(qū)分布

2 城市地下水超采區(qū)綜合治理策略

結(jié)合目前城市地下水超采區(qū)綜合治理需求，為減少城市地下水超采造成的危害，提出相應(yīng)的綜合治理策略。(1)通過(guò)在城市河流、湖泊或水庫(kù)下游沖積扇扇頂部垂直于城市地下水流向修建地下水回灌場(chǎng)[4]，將城市周圍地表水資源回灌到超采區(qū)，增加超采區(qū)水資源，促使超采區(qū)水資源快速恢復(fù)。(2)在黃河流域的城市實(shí)施引黃供水工程，修建引黃水庫(kù)，利用引黃水庫(kù)為城市地下水超采區(qū)提供補(bǔ)充水源。(3)采取“三條紅線”控制策略，嚴(yán)格控制城市地下水超采區(qū)開采量。通過(guò)實(shí)施以上策略，對(duì)恢復(fù)城市地下水超采區(qū)水資源，起到良好的綜合治理效果，以下將對(duì)綜合治理策略進(jìn)行詳細(xì)描述。

2.1 建設(shè)地下水回灌場(chǎng)

為解決城市地下水超采問(wèn)題，減少城市地下水超采區(qū)面積，在保證城市地下水資源供給需求的基礎(chǔ)上，修建地下水回灌場(chǎng)?；毓鄨?chǎng)的作用是將城市周圍河流、湖泊等地表水資源引入到地下，在汛期時(shí)將洪水引入，對(duì)城市地下水進(jìn)行回灌補(bǔ)給，將豐水年回灌的水資源用于枯水年城市地下水超采區(qū)開采利用，這樣既能增加城市地下水超采區(qū)水量，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)城市洪澇災(zāi)害的治理。

回灌場(chǎng)的建設(shè)地點(diǎn)設(shè)定在城市河流、湖泊或水庫(kù)下游沖積扇扇頂部，垂直于城市地下水流向區(qū)域，實(shí)現(xiàn)地表水回灌到城市地下水超采區(qū)主要依靠滲渠，因此滲渠是回灌場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵[5]。滲渠的長(zhǎng)度決定了城市地下水超采區(qū)滲入補(bǔ)給量，因此在修建回灌場(chǎng)時(shí)，要確定科學(xué)合理的滲渠修建長(zhǎng)度。不同長(zhǎng)度的滲渠在不同補(bǔ)給時(shí)期滲入補(bǔ)給能力是不同的，按降雨量分為平水年和豐水年，通常情況下平水年的補(bǔ)給時(shí)間約120 d，豐水年的補(bǔ)給時(shí)間約150 d，表2豐平年滲渠補(bǔ)給水量。

表2 豐平年滲渠補(bǔ)給水量

從表2可以看出，當(dāng)回灌場(chǎng)滲渠長(zhǎng)度為15 000 m 時(shí)，無(wú)論是在平水年還是豐水年地表水回灌補(bǔ)給量都是最大的，可以使城市地下水超采區(qū)地下水位逐漸恢復(fù)[6]。確定了回灌場(chǎng)的修建區(qū)域和滲渠長(zhǎng)度，在修建過(guò)程中將滲渠修建于目前城市地下水埋深5.5 m處，滲渠抽水半徑為350 m，修建材料選取混凝土，因?yàn)榛炷辆哂休^長(zhǎng)的硬度和強(qiáng)度，修建后的回灌場(chǎng)滲渠不易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，可以長(zhǎng)時(shí)期為城市地下水超采區(qū)提供地下水回灌功能，增加城市地下水超采區(qū)水位和水量。

2.2 實(shí)施引黃供水工程

為了滿足農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水需求，降低城市地下水超采區(qū)開采壓力，實(shí)施引黃供水工程，該工程主要對(duì)應(yīng)的城市為黃河流域周圍城市，在城市周邊建設(shè)引黃水庫(kù)，利用水庫(kù)收集黃河汛期時(shí)的水資源，并將其引入城市地下水超采區(qū)域，提高城市地下水超采區(qū)水量[7]。引黃水庫(kù)修建的數(shù)量要根據(jù)城市地下水超采區(qū)面積大小而定，當(dāng)城市地下水超采區(qū)面積>10 000 m2，可以修建5個(gè)或 5個(gè) 以上的中大型引黃水庫(kù)；當(dāng)城市地下水超采區(qū)面積為5000～10 000 m2，可以修建3～5個(gè)引黃平原水庫(kù)；當(dāng)城市地下水超采區(qū)面積<5000 m2，只需修建2～3個(gè)引黃平原水庫(kù)[8]。引黃供水工程對(duì)城市地下水超采區(qū)綜合治理具有良好的效果和作用。

目前黃河流域周圍大部分城市已經(jīng)實(shí)施了引黃供水工程，例如東明縣，目前有引黃平原水庫(kù)兩座，菜園集水庫(kù)和洪源水庫(kù)。菜園集水庫(kù)一期工程已完成，開始供水，目前供水能力9萬(wàn)m3。該水庫(kù)管網(wǎng)鋪設(shè)正在進(jìn)行延伸，已對(duì)自來(lái)水公司和幾個(gè)地下深層水用水大戶進(jìn)行部分供水，并依托東明縣城鄉(xiāng)供水一體化工程延伸管網(wǎng)鋪設(shè)長(zhǎng)度，計(jì)劃利用3～5年時(shí)間，在全縣范圍內(nèi)新建供水管網(wǎng)，構(gòu)筑覆蓋全縣的供水網(wǎng)絡(luò)[9]。洪源水庫(kù)初期建設(shè)已完工，主要向東明縣南化工園區(qū)及附近農(nóng)村供水，主管道鋪設(shè)已到達(dá)幾個(gè)主要的工業(yè)用水戶，并準(zhǔn)備開始供水。兩個(gè)水庫(kù)設(shè)計(jì)庫(kù)容可達(dá)1800萬(wàn)m3，目前供水能力4000萬(wàn)m3，可置換深層地下水400多萬(wàn)m3[10]。農(nóng)村生活用水系村村通深井水工程，其深層井地下水壓采計(jì)劃，主要是依托城鄉(xiāng)供水一體化項(xiàng)目工程。

2.3 采取“三條紅線”控制策略

在城市地下水超采區(qū)實(shí)施“三條紅線”控制策略，“三條紅線”是指城市地下水超采區(qū)開采量、地下水水位、地下水水量三個(gè)指標(biāo)。城市根據(jù)年降雨量和地下水補(bǔ)給量，制定城市地下水超采區(qū)開采量和開采時(shí)間，如果城市地下水超采區(qū)水位和水量都低于近十年的平均值，則要減少城市地下水超采區(qū)開采量，并且將城市地下水超采區(qū)開采時(shí)間向后延遲，使城市地下水超采區(qū)能夠有充足的時(shí)間恢復(fù)和調(diào)節(jié)。對(duì)城市地下水超采區(qū)開采進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)劃，控制城市地下水超采區(qū)開采量，時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超采區(qū)地下水水位和水量，當(dāng)城市地下水超采區(qū)的水位和水量逐漸恢復(fù)到正常，可以適當(dāng)增加開采量，但仍不能過(guò)度開采。通過(guò)“三條紅線”控制策略的實(shí)施和應(yīng)用，促使城市地下水超采區(qū)水資源有計(jì)劃地得到治理，以此完成城市地下水超采區(qū)綜合治理。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合目前城市地下水超采區(qū)綜合治理存在的問(wèn)題，以及城市地下水超采區(qū)治理需求，提出了城市地下水超采區(qū)綜合治理策略，對(duì)提高超采區(qū)地下水水位和水量，改善城市地下水環(huán)境，恢復(fù)城市地下水生態(tài)調(diào)節(jié)能力具有良好的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)此次研究還具有一定的參考價(jià)值，為城市地下水超采區(qū)綜合治理策略實(shí)施提供參考依據(jù)，為優(yōu)化和完善城市地下水超采區(qū)綜合治理方案提供參考依據(jù)。