山西省地下水超采區(qū)范圍的復(fù)核劃分

王宏，鄧安利，茹哲敏

（1.山西省水文水資源勘測(cè)局，山西 太原030001；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，湖北 武漢430074；3.山西省東山供水工程建設(shè)管理局，山西 太原030001）

地下水作為城市生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要供水水源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的特殊地位。但是多年來由于長(zhǎng)期過量開采地下水，地下水位持續(xù)下降形成超采區(qū)，并引發(fā)地面沉降、地裂縫、含水層疏干、土壤沙化、水質(zhì)惡化、泉水?dāng)嗔鞯戎T多環(huán)境生態(tài)問題［1～5］，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要制約因素，地下水超采及其引發(fā)的環(huán)境問題是當(dāng)今地下水資源開發(fā)利用中亟待解決的問題。

《中華人民共和國(guó)水法》對(duì)地下水的開發(fā)與保護(hù)提出了嚴(yán)格的控制要求。我省對(duì)控制地下水超采非常重視，自2000年第一次劃分超采區(qū)并由省政府發(fā)布以來，省委省政府就治理地下水超采出臺(tái)了許多辦法和舉措，興水戰(zhàn)略工程、地下水保護(hù)行動(dòng)、大水網(wǎng)建設(shè)以及地下水位變幅納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)考核體系等，其目的就是減少地下水開采量，使地下水位止降回升，涵養(yǎng)和保護(hù)地下水，改善生態(tài)環(huán)境［6～8］。超采是一個(gè)時(shí)段地下水補(bǔ)給與開采不平衡的產(chǎn)物，隨著超采治理以及補(bǔ)給與開采條件的變化，其范圍與邊界亦隨之變化，為此，今年我省開展了地下水超采區(qū)范圍的復(fù)核劃分工作，旨在查清新時(shí)期地下水超采狀況，為進(jìn)一步實(shí)施嚴(yán)格控制地下水開采方案提供依據(jù)。本文僅就地下水超采類型、超采區(qū)范圍復(fù)核劃分的典型實(shí)例及應(yīng)注意的有關(guān)問題進(jìn)行分析研究。

1 地下水超采類型

根據(jù)地下水超采規(guī)模，可將地下水超采區(qū)劃分為集中超采區(qū)、區(qū)域超采區(qū)及嵌套疊加超采區(qū)。

根據(jù)開發(fā)利用目標(biāo)的含水層組，可將地下水超采區(qū)劃分為孔隙水超采區(qū)、巖溶水超采區(qū)和裂隙水超采區(qū)。

孔隙水超采區(qū)：孔隙水含水層組是我省目前地下水最主要的開采層［8］，也是超采區(qū)分布最多的含水類型。地下水超采主要表現(xiàn)為水位下降幅度大、速率快，往往造成地面沉降、含水層產(chǎn)水量下降等環(huán)境地質(zhì)問題。

巖溶水超采區(qū)：我省巖溶泉水具有泉水流量大、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、水質(zhì)良好的特點(diǎn)，是城市生活及工農(nóng)業(yè)供水重要水源［9，10］，在我省因過量開采出現(xiàn)巖溶泉域型超采區(qū)和巖溶泉域子系統(tǒng)超采區(qū)。

2 地下水超采區(qū)范圍復(fù)核劃分的典型實(shí)例分析

在考慮前次超采區(qū)劃定成果以及現(xiàn)狀用水條件的基礎(chǔ)上，確定我省工作范圍為中部盆地區(qū)、重點(diǎn)巖溶泉域和重點(diǎn)裂隙水水源地，以評(píng)價(jià)期動(dòng)態(tài)資料、開采量資料和泉流量資料為依據(jù)進(jìn)行超采區(qū)范圍的劃分。本次以太原城郊孔隙水超采區(qū)為典型實(shí)例對(duì)超采區(qū)劃分進(jìn)行分析。

2.1 劃分標(biāo)準(zhǔn)與方法

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（SL286－2003）［11］有關(guān)要求及我省實(shí)際，在劃分太原市地下水超采類型的基礎(chǔ)上，以評(píng)價(jià)期（2001～2010年）年均水位下降速率、評(píng)價(jià)期末（2010年）地下水位等值線閉合漏斗為主要衡量指標(biāo)，并按下述標(biāo)準(zhǔn)劃分超采區(qū)：評(píng)價(jià)期內(nèi)地下水水位呈持續(xù)下降趨勢(shì)的區(qū)域，或多年超采已形成地下水降落漏斗的區(qū)域；在評(píng)價(jià)期末代表性水位等值線仍形成閉合漏斗；若評(píng)價(jià)期內(nèi)水位年均下降速率大于1.0 m，劃為嚴(yán)重超采區(qū)，其余為一般超采區(qū)。

2.1.2 方法

首先，繪制集中開采區(qū)評(píng)價(jià)期10年水位下降速率分區(qū)圖，考慮近10年來降雨量偏少對(duì)地下水位的影響，按年均水位下降速率大于0.2 m的區(qū)域劃分地下水超采范圍。其次，在多年已形成水位降落漏斗的超采區(qū)，根據(jù)時(shí)段末代表性水位等值線，圈定漏斗范圍，分析漏斗變化特征，由此再確定超采范圍。第三，采用評(píng)價(jià)期初、末區(qū)域等水位線圖對(duì)以上劃分超采區(qū)進(jìn)行校核分析。

2.2 劃分過程

太原城郊地下水超采區(qū)屬于嵌套疊加型孔隙水超采區(qū)，根據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)超采區(qū)劃分過程如下：

（1）南部水位持續(xù)下降區(qū)：評(píng)價(jià)期10年地下水位年均下降速率見圖1，以下降速率大于0.2 m·a－1的外包線為超采區(qū)邊界，該范圍內(nèi)各觀測(cè)孔的水位呈持續(xù)下降狀態(tài)，如1號(hào)、2號(hào)長(zhǎng)觀孔2001～2010年末水位下降速率分別為0.54 m和0.96 m，見圖2和圖3，由下降速率圖圈定超采區(qū)面積401 k m2，評(píng)價(jià)期該范圍內(nèi)地下水位平均下降速率0.55 m·a－1。

圖1 太原市評(píng)價(jià)期地下水位下降速率Fig.1 Ground water table decline rate in evaluation period in Taiyuan city

圖2 1號(hào)長(zhǎng)觀孔水位埋深動(dòng)態(tài)曲線Fig.2 Water level depth dynamic curve of 1 long－observation well

圖3 2號(hào)長(zhǎng)觀孔水位埋深動(dòng)態(tài)曲線Fig.3 Water level depth dynamic curve of 2 long－observation well

（2）北部漏斗區(qū)：根據(jù)2010年末等水位線圖（圖4），本區(qū)為740 m水位閉合漏斗區(qū)。但根據(jù)評(píng)價(jià)期水位下降速率圖，該漏斗區(qū)水位大部分呈上升趨勢(shì)，僅有漏斗中心水位呈下降趨勢(shì)，并不能成區(qū)域，但此時(shí)僅以上述下降速率圖來判斷超采范圍忽視該漏斗的話，超采范圍就明顯小了很多。

該漏斗區(qū)自1965年形成以來漏斗面積不斷擴(kuò)大，由最初的十幾平方公里到90年代末400多平方公里，同時(shí)漏斗中心水位不斷加深，水位降深近百米，下降速率最快達(dá)到2～3 m·a－1。近年來由于太原市采取關(guān)井壓采等多項(xiàng)地下水保護(hù)措施，使漏斗范圍內(nèi)地下水位自2003年以來逐步恢復(fù)，尤其北部地區(qū)地下水位恢復(fù)速率最大可達(dá)5～6 m·a－1，如3號(hào)長(zhǎng)觀孔2001～2010年末水位上升速率達(dá)5.44 m·a－1，見圖5。漏斗中心已逐步呈南移趨勢(shì)，90年代以杏花嶺區(qū)坊山府為漏斗中心，而如今中心已南移至小店區(qū)的肉聯(lián)廠一帶，如4號(hào)長(zhǎng)觀孔2001～2010年末水位下降速率為1.18 m·a－1，見圖6。該漏斗是由于長(zhǎng)期超量開采地下水形成的水位降落漏斗，上世紀(jì)八九十年代漏斗擴(kuò)展速度非常快，自2003始漏斗面積逐步縮小，但該區(qū)仍處于非穩(wěn)定狀態(tài)，因此，理應(yīng)將其劃分為超采區(qū)，以2010年末740 m等水位線閉合漏斗區(qū)為劃分依據(jù)，圈定北部漏斗面積190 k m2為超采區(qū)范圍。

圖4 太原市2010年末地下水等水位線Fig.4 Ground water level at the end of 2010 in Taiyuan city

圖5 3號(hào)長(zhǎng)觀孔水位埋深動(dòng)態(tài)曲線Fig.5 Water level depth dynamic curve of 2 long－observation well

圖6 4號(hào)長(zhǎng)觀孔水位埋深動(dòng)態(tài)曲線Fig.6 Water level depth dynamic curve of 1 long－observation well

根據(jù)以上分析，以地下水位下降速率為主要?jiǎng)澐忠罁?jù)，考慮多年抽水形成的地下水位降落漏斗區(qū)及近幾年水位變化趨勢(shì)，最終確定太原城郊地下水超采區(qū)范圍見圖7，本超采區(qū)包括兩部分，即北部漏斗區(qū)和南部水位持續(xù)下降區(qū)，劃分超采區(qū)面積約579 k m2，均為一般超采區(qū)。

圖7 太原城郊地下水超采區(qū)分布Fig.7 Patitionmap showing Taiyuan suburb underground water over－exploited area

3 超采區(qū)劃分應(yīng)注意的問題

地下水超采有漏斗型和非漏斗型超采。在集中供水水源地，由于補(bǔ)給充沛即使長(zhǎng)期抽水形成水位降落漏斗，也是處于動(dòng)態(tài)平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，不能將其當(dāng)作超采，因此判別漏斗型超采很重要的一點(diǎn)就是多年開采、水位持續(xù)下降、漏斗擴(kuò)展、處于非穩(wěn)定狀態(tài)，如上述劃分的太原城郊超采區(qū)，其北部漏斗區(qū)為多年超量開采形成的降落漏斗，雖有恢復(fù)趨勢(shì)，但仍處于非穩(wěn)定狀態(tài)，且漏斗中心水位持續(xù)下降，因此，將其劃分為漏斗型超采區(qū)是客觀的。而在我省某些山前洪積扇富水地帶，由于地下水水力坡度大，超采區(qū)并沒有出現(xiàn)水位降落漏斗，往往形成簸箕狀水位線，地下水仍舊向下游徑流排泄，如我省晉中榆太祁超采區(qū)就是典型的非漏斗超采區(qū)。

因此，在超采區(qū)劃分的實(shí)際操作過程中應(yīng)注意，地下水超采不一定形成水位降落漏斗，出現(xiàn)水位降落漏斗不一定就超采。

4 結(jié)論

本次全省地下水超采區(qū)范圍的復(fù)核劃分成果與2000年相比，可以發(fā)現(xiàn)，部分超采區(qū)局面得到扭轉(zhuǎn)，如太原市和臨汾堯都區(qū)孔隙水超采區(qū)比2000年面積均縮小40%，說明政府采取的關(guān)井壓采、汾河復(fù)流等工程措施和考核地下水位變幅的管理措施對(duì)地下水資源條件的改善和水位的恢復(fù)起到了明顯效果；而未采取措施的其它地區(qū)卻有加重之勢(shì)，如晉中、呂梁和運(yùn)城市比2000年超采區(qū)面積分別增加40%、50%和20%；洪山泉域和郭莊泉域巖溶地下水超采亦日趨嚴(yán)重。通過本次超采區(qū)劃分，可以看到通過加大對(duì)超采區(qū)的治理完全可以實(shí)現(xiàn)地下水位的止降返升和有效涵養(yǎng)地下水，因此，建議盡快完成禁采區(qū)和限采區(qū)的劃分，針對(duì)性地制定控制和管理措施，建立高效監(jiān)督管理體系，為實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理提供服務(wù)。

［1］陳崇希.關(guān)于地下水開采引發(fā)地面沉降災(zāi)害的思考［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2000（1）：45－48.

［2］倪深海，鄭天柱，徐春曉.地下水超采引起的環(huán)境問題及對(duì)策［J］.水資源保護(hù)，2003（4）：5－6.

［3］王小軍，趙輝，耿直.我國(guó)地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀與保護(hù)對(duì)策［J］.中國(guó)水利，2010（13）：38－39.

［4］張宗祜，施德鴻，沈照理，等.人類活動(dòng)影響下華北平原地下水環(huán)境的演化與發(fā)展［J］.地球?qū)W報(bào)，1997，18（4）：337－344.

［5］胡春勝，張喜英，程一松，等.太行山前平原地下水動(dòng)態(tài)及超采原因分析［J］.農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2002，18（2）：89－92.

［6］薛鳳海.山西省水資源問題研究［J］.水資源保護(hù)，2004（1）：53－56.

［7］楊麗霞，郝海斌.山西省地下水開發(fā)利用中水環(huán)境問題及其對(duì)策［J］.山西水利科技，2005（3）：56－57.

［8］韓穎，閻世龍，馬漢田，等.山西六大盆地地下水資源及其環(huán)境問題調(diào)查評(píng)價(jià)［M］.北京：地質(zhì)出版社，2008：105－141.

［9］范堆相.山西省水資源評(píng)價(jià)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2005：106－118.

［10］韓行瑞，魯榮安，李慶松，等.巖溶水系統(tǒng)——山西巖溶大泉研究［M］.北京：地質(zhì)出版社，1993：110－124.

［11］水利部綜合事業(yè)局，地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)導(dǎo)則（SL286－2003）［S］.2003：8－10.