顧圣隆

（上海市巖土地質(zhì)研究院有限公司,上海 200072）

0 引言

為深入貫徹落實習(xí)近平生態(tài)文明思想和關(guān)于治水工作的重要論述,踐行水利改革發(fā)展總基調(diào),加強(qiáng)地下水監(jiān)督管理,水利部決定開展全國地下水管控指標(biāo)確定工作,要求各省級水行政主管部門要按照相關(guān)要求,開展地下水取用水總量、水位以及地下水管理控制指標(biāo)確定工作。

以上海市為例,上海市歷來高度重視地下水管理工作,有效抑制了地面下沉、地下水無序取水等不利情況。但根據(jù)相關(guān)要求,本市地下水開發(fā)和保護(hù)工作仍有提升空間,亟待依據(jù)相關(guān)要求以及本市發(fā)展現(xiàn)狀和規(guī)劃需求,評估和展望本市及縣域的地下水保護(hù)與開發(fā)利用,分析確定地下水取用水總量、水位控制等指標(biāo),合理制定地下水管控措施。

1 地下水控制目標(biāo)

1.1 超采區(qū)控制目標(biāo)

1.1.1 劃分依據(jù)

根據(jù)地下水超采區(qū)評價方法[1],結(jié)合上海市地質(zhì)環(huán)境和有關(guān)評價報告,以引發(fā)問題法為主,依據(jù)地面沉降發(fā)育現(xiàn)狀進(jìn)行超采區(qū)及嚴(yán)重超采區(qū)劃分,并以開采系數(shù)法進(jìn)行輔助劃定,綜合劃定地下水超采區(qū)和嚴(yán)重超采區(qū)。劃定中心城、寶山區(qū)、嘉定區(qū)、閔行及浦東新區(qū)多年平均地面沉降量超過10 mm/a,參考全國地下水超采區(qū)評價技術(shù)大綱,劃定為嚴(yán)重超采區(qū),其他地區(qū)由于也發(fā)生不同程度的地面沉降現(xiàn)象,劃定為一般超采區(qū)。嚴(yán)重超采區(qū)總面積2057.9 km2,一般超采區(qū)面積4282.6 km2。

再根據(jù)上海市第三次全國水資源調(diào)查評價成果,根據(jù)開采系數(shù)法[2]和引發(fā)問題法綜合判定上海市為地下水超采區(qū),劃定上海市均為深層承壓水一般超采區(qū)。上海市地下水一般超采區(qū)面積為6340.5 km2,為特大型地下水超采區(qū),地下水類型為深層承壓孔隙含水層。相比較2013 年劃分標(biāo)準(zhǔn),劃定上海市無嚴(yán)重超采區(qū),一般超采區(qū)面積增加。

1.1.2 控制目標(biāo)

根據(jù)開采系數(shù)法和引發(fā)問題法劃定上海市均為深層承壓水一般超采區(qū)。依據(jù)地下水超采區(qū)評價導(dǎo)則,并結(jié)合上海市地下水開采實際情況,將全市第Ⅱ～Ⅴ承壓含水層超采區(qū)控制為一般超采區(qū)。

1.2 水量控制目標(biāo)

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃要求,上海市淺層地下水及深層地下水開采總量進(jìn)行控制。規(guī)劃淺層地下水2020 年～2030 年度地下水開發(fā)利用的總控制目標(biāo)即目標(biāo)開采量原則上為0。深層承壓水規(guī)劃為2020 年～2030 年,全市地下水年開采量控制在1000 萬m3以內(nèi),全市基本實現(xiàn)地下水開采與人工回灌采灌平衡格局。

1.3 水位控制目標(biāo)

根據(jù)規(guī)劃要求,將潛水功能區(qū)劃分為保留區(qū),原則上地下水基本維持現(xiàn)狀,規(guī)劃2020 年～2030 年潛水水位的保護(hù)目標(biāo)基本維持現(xiàn)狀。

隨著城市地面沉降控制目標(biāo)的提高,對深部各含水層地下水位的分布將有一定要求,根據(jù)上海市地面沉降研究[3]及以往研究地面沉降預(yù)測成果,第Ⅱ～Ⅴ承壓含水層地下水位控制目標(biāo)分別為-2 m、-3 m、-10 m、-20 m。

2 指標(biāo)確定方法分析

2.1 超采區(qū)劃分方法

2.1.1 水位動態(tài)法

水位動態(tài)法[4]是以地下水水位年均下降速率或累計降幅（或疏干率）為評判指標(biāo)進(jìn)行超采區(qū)劃定的方法。

計算地下水監(jiān)測井水位（埋深）平均變化速率：統(tǒng)計評價期內(nèi)各年監(jiān)測井地下水位（埋深）值,計算其地下水位（埋深）平均變化速率,判斷是否呈持續(xù)下降趨勢。

地下水超采區(qū)的年均地下水水位變化速率可按式（1）計算：

式中：V為年均地下水水位變化速率,m/a；H1為初始水平年年初地下水位,m；H2現(xiàn)狀水平年年末地下水位,m；T為統(tǒng)計年數(shù),a。

參與計算的水位（埋深）值應(yīng)統(tǒng)一采用同一時間點的水位（埋深）值或采用年均水位（埋深）值。

上海市區(qū)各含水層地下水水位總體呈現(xiàn)上升態(tài)勢。其中,淺部潛水含水層水位總體呈現(xiàn)基本穩(wěn)定或小幅波動的態(tài)勢,未出現(xiàn)趨勢性上升或下降的跡象；深部第Ⅳ、Ⅴ承壓含水層地下水水位上升速率相對第Ⅰ～Ⅲ承壓含水層水位上升速率較大。

從圖1 和圖2 統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出,由于加強(qiáng)了對地下水開采量的嚴(yán)格管控以及回灌制度的實施,地下水采灌比基本上呈逐年上升的趨勢,2011 年本市地下水開采史上首次實現(xiàn)了采灌總量平衡,之后回灌量大幅超開采量,2019 年采灌比高達(dá)1∶17.1,通過地下水回灌,有效改善和保護(hù)了地下水資源及地質(zhì)環(huán)境。因此,評估全市第Ⅱ～Ⅴ承壓含水層未超采。

圖1 上海市2003 年～2019 年地下水開采情況

圖2 上海市2003 年～2019 年地下水回灌量

2.1.2 開采系數(shù)法

開采系數(shù)法是以地下水開采系數(shù)為判別指標(biāo)進(jìn)行超采區(qū)劃分的方法。地下水超采區(qū)的年均地下水開采系數(shù)可按式（2）計算：

式中：K為年均地下水開采系數(shù)；Q實采為地下水實際開采量,萬m3；Q可采為地下水可開采資源量,萬m3,見表1。

表1 上海市各行政區(qū)含水層開采系數(shù)計算 單位：m3

據(jù)2019 年度地下水開采量統(tǒng)計,全市取水總量為118 萬m3,其中第Ⅱ～第Ⅴ含水層開采總量分別為27.64 萬m3、0.16 萬m3、50.65 萬m3、39.4 萬m3。2019 年深層承壓含水層地下水資源可采量為2500 萬m3,其中第Ⅱ～Ⅴ含水層可開采資源量分別為216.64 萬m3、498.90 萬m3、992.96 萬m3、791.50 萬m3。

上海市2019 年承壓含水層地下水開采系數(shù)為0.05,各區(qū)承壓含水層開采系數(shù)均小于1.0,地下水凈開采量為負(fù)值。綜上所述,依據(jù)相關(guān)要求及上海市地下水開采實際情況,開采系數(shù)法評估全市第Ⅱ～Ⅴ承壓含水層未超采。

2.1.3 引發(fā)問題法

引發(fā)問題法是以地下水開采誘發(fā)的生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題為評判指標(biāo)進(jìn)行超采區(qū)劃分的方法。

年均地面沉降速率可按式（3）計算：

式中：V沉為年均地面沉降速率,mm/a；Δt為時間段,a；Δh為時間段內(nèi)的地面沉降量,mm。

通過采取壓縮地下水開采、調(diào)整地下水開采層次、開展地下水人工回灌等措施,有效控制了地面沉降速率。2010 年～2015 年年均沉降速率為5.6 mm/a,2016 年～2019 年年均沉降速率為5.1 mm/a。近年來,上海市年均地面沉降控制在6 mm/a以內(nèi),地面沉降已得到了有效的控制。

2.1.4 存在的問題

一是對地下水分區(qū)、分層的管控還不夠精準(zhǔn)；二是局部地區(qū)不均勻地面沉降現(xiàn)象仍然存在。

隨著新技術(shù)的不斷應(yīng)用,在地下水監(jiān)測信息系統(tǒng)的持續(xù)建設(shè)中,仍存在信息整合不足、業(yè)務(wù)協(xié)同不夠、數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象突出等問題,難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和聯(lián)動,無法滿足精細(xì)化管理和智能化應(yīng)用要求。

2.2 地下水取用水量控制指標(biāo)

2.2.1 劃分方法

依據(jù)基本單元的水資源條件,對水資源時空分布比較均一的地區(qū),可以按照開采量權(quán)重法,分解地下水取用水量控制指標(biāo)。

式中：Wi為第i分區(qū)的地下水基準(zhǔn)年開采量權(quán)重；Qi規(guī)劃年為第i分區(qū)的規(guī)劃水平年地下水取用水量控制指標(biāo)；Q規(guī)劃年為分區(qū)上一級區(qū)域地下水取用水量控制指標(biāo)；N為分區(qū)個數(shù)。

2.2.2 確定結(jié)果

上海市地下水嚴(yán)格控制開采,地下水開采量逐年下降,依據(jù)規(guī)劃分析法結(jié)合上海市地下水取水現(xiàn)狀確定2020 年上海市地下水取用水量控制指標(biāo)為500 萬m3/a,2025 年、2030 年上海市地下水取用水量控制指標(biāo)為200 萬m3/a。

2.3 地下水水位控制指標(biāo)

2.3.1 劃分方法

隨著地下水開采量的大幅壓縮及地下水人工回灌的大幅增加,全市地下水位顯著抬升?；谏虾Ｊ形磥淼叵滤_采量變化不大,地下水水位控制指標(biāo)基本維持現(xiàn)狀。

2.3.2 確定結(jié)果

上海市地下水水位控制指標(biāo)不低于現(xiàn)狀。

3 管理指標(biāo)

3.1 確定依據(jù)和方法

依據(jù)地下水管控指標(biāo)確定技術(shù)要求,同時上海市無農(nóng)業(yè)地下水取用水量,因此將城鎮(zhèn)和工業(yè)地下水取用水計量率作為上海市管理指標(biāo),分別制定年取用水量1 萬m3以上和10 萬m3以上的城鎮(zhèn)和工業(yè)地下水取用水戶的取用水在線計量率。

3.2 確定結(jié)果

2019 年上海市地下水實際取水用戶26 家,年取用水量1 萬m3以上的城鎮(zhèn)和工業(yè)地下水取用水戶12 家,年取用水量10 萬m3以上的城鎮(zhèn)和工業(yè)地下水取用水戶4 家。本次劃定上海市無超采區(qū),城鎮(zhèn)和工業(yè)地下水取用水戶的取用水在線計量率為100%,作為上海市地下水取用水計量率控制指標(biāo)。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

依據(jù)相關(guān)要求,確定上海市地下水管制指標(biāo)為地下水取用水量控制指標(biāo)、地下水水位控制指標(biāo),以及地下水管理指標(biāo)。

（1）以引發(fā)問題法、開采系數(shù)法劃定上海市均為深層承壓水一般超采區(qū)。本次超采區(qū)評價結(jié)合上海市地下水開采實際情況,評估全市第Ⅱ～Ⅴ承壓含水層未超采。

（2）依據(jù)上海市水務(wù)相關(guān)規(guī)劃及地下水開采利用情況,確定2020 年上海市地下水取用水量控制閾值為500 萬m3/a,2025 年、2030 年上海市地下水取用水量控制指標(biāo)為200 萬m3/a。

（3）隨著地下水開采量的大幅壓縮及地下水人工回灌的大幅增加,上海市地下水水位各含水層地下水位持續(xù)保持穩(wěn)步抬升趨勢,確定上海市地下水水位控制指標(biāo)不低于現(xiàn)狀。

（4）確定上海市年取用水量1 萬m3以上的城鎮(zhèn)和工業(yè)取用水戶的取用水在線計量率為100%,年取用水量10 萬m3以上的城鎮(zhèn)和工業(yè)地下水取用水戶的取用水在線計量率為100%,作為上海市地下水取用水計量率指標(biāo)控制。

（5）確定地下水監(jiān)測井設(shè)密度不低于現(xiàn)狀,地下水監(jiān)測井密度控制指標(biāo)≥28 眼/1000 km2。

4.2 建議

為加強(qiáng)精細(xì)化管理,提升地下水管控能力,提出如下幾點建議：

（1）加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo),健全應(yīng)急深井的建設(shè),深化多部門合作機(jī)制,加強(qiáng)組織協(xié)作。

（2）完善研究機(jī)制,建立研究實踐試點和健全管理機(jī)制。

（3）強(qiáng)化行政管理,嚴(yán)格控制取水許可審批,加強(qiáng)地下水水位預(yù)警與控制以及地下水應(yīng)急水源地的日常管理維護(hù)。

（4）嚴(yán)控取水總量,進(jìn)一步優(yōu)化地下水開采格局,實現(xiàn)嚴(yán)格的取水總量控制,逐年壓縮地下水開采計劃。

（5）優(yōu)化采灌平衡。