山西省地下水超采區(qū)的復(fù)核與評價(jià)

王 宏，鄧安利

(1.山西省水文水資源勘測局，山西 太原 030001;2.中國地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，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)

地下水資源是稀缺資源，同時(shí)又是戰(zhàn)略資源，地下水資源在支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障城市供水安全等方面具有不可替代的作用[1]。但長期大量不合理開采地下水，造成區(qū)域地下水超采嚴(yán)重，引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害等問題[2]。為此，水利部于1996年組織開展了全國地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃工作，重點(diǎn)是對地下水超采區(qū)的規(guī)劃，山西省在該次工作中劃定了地下水超采區(qū)22個(gè)，基本摸清了地下水超采的范圍和規(guī)模，為地下水管理提供了科學(xué)依據(jù)。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、水資源條件的改變和水資源管理力度的不斷加強(qiáng)，地下水超采情況發(fā)生了較大變化。2011年中央一號(hào)文件《中共中央 國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》中明確提出要“嚴(yán)格地下水管理和保護(hù)，盡快核定并公布禁采和限采范圍，逐步消減地下水超采量，實(shí)現(xiàn)采補(bǔ)平衡”。國家“十二五”規(guī)劃綱要中也提出要嚴(yán)格控制地下水開采。為了貫徹落實(shí)中央一號(hào)文件精神、實(shí)現(xiàn)最嚴(yán)格水資源管理制度，全面掌握超采區(qū)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，科學(xué)制定地下水超采區(qū)治理規(guī)劃和加快超采治理，全國將開展新一輪的地下水超采區(qū)劃定、復(fù)核和評價(jià)工作，為了做好與前期成果的有機(jī)銜接和尊重現(xiàn)狀實(shí)際，筆者對山西省重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行了地下水動(dòng)態(tài)分析，以期為即將開展的超采區(qū)評價(jià)提供依據(jù)和參考。

1 超采區(qū)基本情況

1996年，山西省共劃定了22個(gè)地下水超采區(qū)，并由省政府以晉政辦發(fā)(2000)110號(hào)文件“山西省人民政府辦公廳關(guān)于嚴(yán)格控制地下水超采加強(qiáng)地下水保護(hù)的通知”公布了山西省地下水超采區(qū)分布范圍和面積，并明確提出，在地下水超采區(qū)和嚴(yán)重超采區(qū)，一律不準(zhǔn)審批新井增加地下水取水量，并制定地下水恢復(fù)性措施，調(diào)配核減取水量，逐步達(dá)到采補(bǔ)平衡。該通知為山西省保護(hù)和開發(fā)利用地下水、嚴(yán)格控制地下水超采提供了強(qiáng)有力的法律保障。

此次超采區(qū)劃定評價(jià)期為1984—1993年，劃定22個(gè)超采區(qū)，其中盆地平原區(qū)16個(gè)、巖溶山區(qū)4個(gè)、一般山丘區(qū)2個(gè)。1993年山西省地下水超采區(qū)面積10632 km2，超采區(qū)地下水開采量153157萬m3，超采量51068萬m3。其中:盆地平原區(qū)超采區(qū)面積6528km2，超采區(qū)地下水開采量130090萬m3，超采量47404萬m3;巖溶山區(qū)超采區(qū)面積3774 km2，超采區(qū)地下水開采量21388萬 m3，超采量3582萬m3;一般山丘區(qū)超采區(qū)面積330 km2，超采區(qū)地下水開采量1679萬m3，超采量82萬m3。此次超采區(qū)劃定工作為后續(xù)的地下水的開發(fā)利用研究、控制地下水開采規(guī)劃等奠定了重要基礎(chǔ)[3]。

2005年，在以往超采區(qū)劃定成果、二次水資源評價(jià)成果以及全省地下水開采井全面普查和重點(diǎn)調(diào)查的基礎(chǔ)上，山西省對超采區(qū)進(jìn)行了重新分析評價(jià)，此次分析劃定超采區(qū)共21個(gè)，其中盆地平原區(qū)16個(gè)、巖溶山區(qū)5個(gè);超采面積11137km2，其中盆地平原區(qū)面積6903 km2，巖溶山區(qū)面積4234 km2;2005年實(shí)際開采量17.34億m3，超采量6.88億m3，其中盆地平原區(qū)超采量6.22億 m3，巖溶山區(qū)超采量0.66 億 m3。

2 重點(diǎn)地區(qū)地下水動(dòng)態(tài)分析

對比山西省前兩次超采區(qū)劃定成果，從1993年到2005年，地下水超采區(qū)無論是平原區(qū)還是巖溶山區(qū)其超采面積和超采量均有所增加。為了做好與前期成果的有機(jī)銜接，同時(shí)能準(zhǔn)確反映現(xiàn)狀地下水開采實(shí)際，筆者將對山西省重點(diǎn)地區(qū)的地下水動(dòng)態(tài)情況進(jìn)行分析，為下一次超采區(qū)的復(fù)核、評價(jià)提供參考和依據(jù)。

2.1 盆地平原區(qū)

山西省水資源評價(jià)計(jì)算中，盆地平原區(qū)按水文地質(zhì)分區(qū)分為7個(gè)盆地平原區(qū)、1個(gè)黃土臺(tái)塬區(qū)和1個(gè)黃河谷地，7個(gè)盆地平原區(qū)主要包括天陽、大同、忻定、長治、太原、臨汾和運(yùn)城涑水盆地，黃土臺(tái)塬為峨嵋臺(tái)地。山西省盆地平原區(qū)和峨嵋臺(tái)地地下水位監(jiān)測始于20世紀(jì)80年代初，區(qū)域淺層水動(dòng)態(tài)分析始于1986年。統(tǒng)計(jì)分析的盆地平原區(qū)和峨嵋臺(tái)地歷年地下水位累計(jì)變幅詳見表1。

表1 盆地平原區(qū)和峨嵋臺(tái)地淺層地下水位累計(jì)變幅統(tǒng)計(jì)

由表1可見，全省盆地平原區(qū)淺層地下水水位均呈下降趨勢，累計(jì)下降最大為太原盆地，1986—2010年累計(jì)下降值8.15 m，長治盆地累計(jì)下降值最小，為0.58m。不僅淺層地下水位呈下降之勢，多年來由于盆地區(qū)開采層位的加深和開采量的加大，中深層地下水位也呈下降態(tài)勢，且降幅較大，造成大同、忻定、太原、臨汾和運(yùn)城速水等盆地都有超采區(qū)分布。運(yùn)城峨嵋臺(tái)地從2004年開始區(qū)域水位一直呈下降趨勢，2004—2010年7 a累計(jì)下降2.74 m。根據(jù)調(diào)查了解，峨嵋臺(tái)地近年來由于開采量的加大，水位一直呈下降之勢。如圖1所示，臨猗縣南薛井水位降幅較大，2000—2010年11 a水位累計(jì)下降21.52 m，臨猗縣嶺后井2000—2010年11 a水位累計(jì)下降13.25 m，萬榮縣鞏村井2000—2009年10 a水位累計(jì)下降6.15 m。根據(jù)有關(guān)資料，峨嵋臺(tái)地存在超采，應(yīng)對其進(jìn)行重點(diǎn)分析。

圖1 峨嵋臺(tái)地3眼觀測井地下水位埋深過程曲線

2.2 巖溶泉域

山西省巖溶區(qū)分布廣泛，其中裸露巖溶區(qū)面積為2.6萬km2，占全省面積的17.5%，如果加上隱伏巖溶區(qū)，總面積為11.3萬km2，占全省總面積的75.2%。半干旱巖溶區(qū)的一個(gè)顯著特征，是形成眾多的流量較大的巖溶泉及泉域，每個(gè)巖溶泉域都是一個(gè)完整的巖溶水系統(tǒng)[4]。全省分布有19處巖溶泉域，其中流量較大的巖溶大泉有16處[5]。巖溶泉水水量穩(wěn)定、水質(zhì)良好，是山西省重要的供水水源[6]，目前已成為太原、朔州、陽泉、長治、臨汾、呂梁、晉城等城市的主要水源，對山西經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用，但由于人類活動(dòng)和降水量的影響，巖溶泉水流量持續(xù)下降，水質(zhì)遭到污染，巖溶泉水環(huán)境發(fā)生了很大變化[7]。

山西省以往劃定的巖溶水超采區(qū)主要包括斷流的晉祠泉、蘭村泉、古堆泉，以及三姑泉局部地段。其中，太原市第一巖溶大泉——蘭村泉，20世紀(jì)50年代平均流量為4.05m3/s，1957年蘭村一水廠正式投產(chǎn)運(yùn)行，20世紀(jì)60年代水源地S1孔巖溶水位穩(wěn)定在814 m左右。近年隨開采量的增加，水源地地下水位開始逐年下降，泉水衰減，直至1986年斷流，2010年S1孔巖溶水位降至781 m[8]。筆者主要選取了當(dāng)前8處流量較大、受人類活動(dòng)影響顯著的巖溶泉域進(jìn)行分析(表2)，根據(jù)全省水資源二次評價(jià)成果及多年巖溶泉水監(jiān)測資料成果分析，辛安、洪山、柳林、郭莊泉泉水流量的衰減程度較高，衰減幅度均已超過60%，特別是洪山泉衰減程度達(dá)到84.4%。由于泉流量與泉域范圍內(nèi)的降水量密切相關(guān)[9]，分別對以上巖溶泉域的降水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，各巖溶泉域的年降水量均呈下降之勢，下降幅度在4.6% ～18.5%之間，均小于20%，由此可見，大氣降水是影響泉流量變化的重要因素。然而，表2中的數(shù)據(jù)顯示，巖溶泉流量的衰減幅度差異較大(0.2%～94.5%)，降水量衰減幅度的差異卻相對小(4.6% ～18.5%)，這說明降水量絕非控制泉流量變化的唯一因素，地下水開采是影響巖溶泉流量變化的另一重要因素。

根據(jù)山西省水資源二次評價(jià)成果，柳林泉為天然衰減型，辛安、洪山、郭莊泉均為混合衰減型，即降水量減少與地下水開采量增加對泉流量衰減均有重要影響，而洪山泉進(jìn)入人類活動(dòng)影響階段時(shí)間最晚，但泉流量衰減幅度卻很大，說明人類活動(dòng)對洪山泉流量衰減影響更大。另外，根據(jù)2009年郭莊泉域管理處完成的《郭莊泉域水質(zhì)泉源清水出流量及汾河滲漏量調(diào)查報(bào)告》，郭莊泉域內(nèi)汾陽杏花村水源地巖溶水位下降近30 m，泉水排泄帶區(qū)域性水位也有所下降，目前汾河河谷排泄區(qū)的6個(gè)泉組60個(gè)泉眼僅見2個(gè)泉眼，其余全部干涸。綜合以上情況可見，受人類活動(dòng)影響而導(dǎo)致泉流量衰減幅度較大的泉主要有洪山泉和郭莊泉。

按水利部新一輪超采區(qū)劃定技術(shù)大綱要求，計(jì)算評價(jià)期(2001—2010年)泉水流量衰減率(表2)，衰減率大于3%的有神頭泉、洪山泉和柳林泉，衰減率分別為3.6%、7.9%、3.8%?？紤]降水因素，結(jié)合上述泉流量衰減幅度分析，此次泉域分析重點(diǎn)應(yīng)為洪山泉，除此之外，還應(yīng)重點(diǎn)分析郭莊泉域汾陽杏花村水源地等局部地區(qū)。

3 應(yīng)注意的問題

a.新一輪評價(jià)應(yīng)做好與前期成果的有機(jī)銜接，超采區(qū)復(fù)核分析要基于前期劃定成果開展，并對重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查。

b.根據(jù)山西省盆地平原區(qū)地下水動(dòng)態(tài)分析，淺層地下水位呈下降之勢，近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和人口的發(fā)展，以及對地下水需求量的增長，盆地原有超采區(qū)范圍或程度可能還會(huì)有所增加，但同時(shí)山西省在“十一五”期間實(shí)施興水戰(zhàn)略，對地下水超采區(qū)采取了關(guān)井壓采等一系列措施進(jìn)行保護(hù)和治理，又會(huì)使這些超采區(qū)局部有所恢復(fù)，因此盆地平原區(qū)仍是本次超采區(qū)復(fù)核和評價(jià)的重點(diǎn)。

表2 泉流量、降水量衰減幅度統(tǒng)計(jì)

c.運(yùn)城峨嵋臺(tái)地地下水主要補(bǔ)給源是大氣降水的入滲，其補(bǔ)給方式有兩種，即面狀入滲與地裂縫直接入滲，該區(qū)地裂縫直接入滲方式占據(jù)很大比例，降水補(bǔ)給較快。峨嵋臺(tái)地為一地壘構(gòu)造，地下水位埋深較大，超過100 m，近年來隨著峨嵋臺(tái)地果林面積的增大，開采量明顯增加，地下水埋深逐年下降，并據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，臺(tái)地涉及的萬榮縣、臨猗縣和稷山縣地下水開采量已超過本區(qū)可開采量，開發(fā)利用程度超過100%，因此此次超采區(qū)復(fù)核評價(jià)工作需對峨嵋臺(tái)地進(jìn)行重點(diǎn)分析，確定其超采范圍。

d.根據(jù)巖溶泉水流量的動(dòng)態(tài)分析，受人類活動(dòng)影響而導(dǎo)致泉流量衰減幅度較大的泉主要有洪山泉和郭莊泉，衰減幅度分別為84.4%和68.9%，且洪山泉評價(jià)期(2001—2010年)泉水流量衰減率高達(dá)7.9%，因此此次泉域分析重點(diǎn)除斷流的晉祠泉、蘭村泉、古堆泉和有超采的三姑泉外，還應(yīng)重點(diǎn)分析洪山泉、郭莊泉應(yīng)對局部地區(qū)，如汾陽杏花村水源地。

4 結(jié)語

從1993—2005年，山西省地下水超采區(qū)面積和超采量均有增加。隨著山西省近幾年對地下水超采區(qū)進(jìn)行關(guān)井壓采等治理措施的實(shí)施，會(huì)使超采區(qū)局部范圍有所恢復(fù)，但筆者在分析近20 a平原區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)和巖溶泉水流量動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上，認(rèn)為盆地平原區(qū)和巖溶泉域的超采范圍可能還會(huì)有所增加，因此，在新一輪超采區(qū)復(fù)核中應(yīng)將開采實(shí)際、水位動(dòng)態(tài)和新增各種工程措施結(jié)合起來，全面細(xì)致分析山西省盆地平原區(qū)和巖溶泉域的地下水變化特征，確定超采范圍。

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