地下水功能區(qū)保護(hù)與管理

于麗麗 ，唐克旺 ，侯 杰 ，羊 艷

（1.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，100120，北京；2.中國水利水電科學(xué)研究院水資源研究所，100038，北京）

地下水在城市供水、農(nóng)村飲水、農(nóng)田灌溉、工業(yè)生產(chǎn)等方面發(fā)揮著十分重要的作用。目前我國地下水供水量約占總供水量的20%，其中北方地區(qū)地下水供水量占其總供水量的38%，海河流域高達(dá)66%。近年，一些地區(qū)地下水開發(fā)利用程度大幅度提高，引發(fā)了一系列與地下水過度開發(fā)有關(guān)的問題，包括供水能力下降、地面沉降、海（咸）水入侵、河道斷流、泉水枯竭等，這些都是地下水功能被破壞的外在表征。依據(jù)地下水的資源供給、生態(tài)保護(hù)、地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定三個方面的功能特征以及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及生態(tài)保護(hù)需求，劃定地下水功能區(qū)，建設(shè)地下水功能區(qū)管理體系，對實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度，實(shí)現(xiàn)地下水精細(xì)化管理具有重要意義。

一、地下水功能區(qū)劃

地下水功能區(qū)劃分是根據(jù)地下水補(bǔ)給條件、含水層富水性及開采條件、地下水水質(zhì)狀況、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)類型及其保護(hù)的目標(biāo)要求、地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀、區(qū)域水資源配置對地下水開發(fā)利用的需求、國家對地下水資源合理開發(fā)利用及保護(hù)的總體部署等因素，將淺層地下水分布區(qū)劃分為兩級地下水功能區(qū)，見表1。深層承壓水整體作為戰(zhàn)略儲備資源，暫不劃分功能區(qū)。

二、地下水功能區(qū)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

地下水功能區(qū)的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)是十分復(fù)雜的技術(shù)難題，不僅和監(jiān)控井的位置有關(guān)，也與地下水監(jiān)測能力、生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害防治需求等有緊密關(guān)系。地下水功能區(qū)的保護(hù)指標(biāo)包括地下水水質(zhì)、地下水開采量和地下水水位3類。其中水位和水量是相互關(guān)聯(lián)的非獨(dú)立性指標(biāo)。應(yīng)根據(jù)地下水功能區(qū)的功能屬性、區(qū)域水文地質(zhì)特征、規(guī)劃期水資源配置對地下水開發(fā)利用和保護(hù)的要求，結(jié)合地下水開發(fā)利用和保護(hù)中存在的問題等，確定地下水功能區(qū)保護(hù)目標(biāo)。

表1 淺層地下水功能區(qū)劃分體系

表2 地下水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置

1.水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)

水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)主要依據(jù)地下水功能屬性的水質(zhì)需求，可根據(jù)水質(zhì)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量及位置、達(dá)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)尺度等進(jìn)行控制。

（1）監(jiān)控點(diǎn)位置及數(shù)量

一個地下水功能區(qū)的水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，首先要確定水質(zhì)監(jiān)控點(diǎn)的位置、數(shù)量。不同的位置，水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)可能有一定的差異?？紤]到管理的實(shí)際需求，本文參考地下水監(jiān)測規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)，提出了地下水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)控站點(diǎn)設(shè)置方案，見表2。

（2）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及達(dá)標(biāo)評價

不同類型功能區(qū)對地下水的水質(zhì)需求和敏感性不同，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有較大差異。同時考慮到水質(zhì)保護(hù)和修復(fù)的現(xiàn)實(shí)可行性，應(yīng)兼顧地下水水質(zhì)特點(diǎn)，合理確定現(xiàn)實(shí)的水質(zhì)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。表3為不同類型區(qū)地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值及保證率。保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)原則上不低于現(xiàn)狀，例如現(xiàn)狀為Ⅰ、Ⅱ類的應(yīng)以Ⅰ、Ⅱ類進(jìn)行保護(hù)。

表3 不同類型區(qū)地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2.水量控制目標(biāo)

（1）根據(jù)可開采量嚴(yán)格控制

地下水可開采量受各種補(bǔ)給量影響，尤其是在全球氣候變化和地表水的人為干擾強(qiáng)度不斷增加的情況下，地下水可開采量需要定期更新和調(diào)整。區(qū)域的可開采模數(shù)是按照空間進(jìn)行平均計(jì)算的，而地下水的開采卻是空間上不均勻的，如果按照區(qū)域的可開采模數(shù)進(jìn)行局部開發(fā)，必然引起局部超采問題甚至出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害。因此，區(qū)域可開采量和局部開采設(shè)計(jì)參數(shù)之間需要協(xié)調(diào)和復(fù)核計(jì)算。

在明確各個地下水功能區(qū)的地下水可開采量的基礎(chǔ)上，應(yīng)嚴(yán)格控制地下水開采，各區(qū)內(nèi)地下水開采總量原則上不得超過本區(qū)域的地下水可開采量。對于存在地下水超采的功能區(qū)，要減少地下水超采區(qū)的開采量，逐步實(shí)現(xiàn)采補(bǔ)平衡。

（2）確定開采總量控制指標(biāo)

應(yīng)在充分考慮各功能區(qū)的地下水功能屬性，分析近期地下水開發(fā)利用情況、地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀、地下水超采情況及其引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題的基礎(chǔ)上，分析地下水超采區(qū)水源替代的可行性，以及潛力區(qū)適度增加開采量與水資源配置的合理性，研究確定各功能區(qū)的地下水開發(fā)利用總量控制指標(biāo)。地下水開發(fā)利用總量控制的重點(diǎn)是開發(fā)利用程度比較高的開發(fā)區(qū)，尤其是目前存在超采的開發(fā)區(qū)。

3.水位控制目標(biāo)

水位控制目標(biāo)應(yīng)包括三個方面：一是根據(jù)地下水功能區(qū)的資源、生態(tài)、地質(zhì)環(huán)境功能要求，確定地下水水位控制閾值；二是根據(jù)地下水超采治理方案，確定超采區(qū)的地下水水位控制指標(biāo)，加強(qiáng)開發(fā)區(qū)開發(fā)利用程度較高區(qū)域的水位控制；三是明確警戒水位，作為特殊干旱和突發(fā)事件時調(diào)整地下水供水方案的基礎(chǔ)。

（1）各類功能區(qū)地下水水位控制指標(biāo)

一個地下水功能區(qū)的水位是否達(dá)標(biāo)，首先要確定水位監(jiān)控點(diǎn)的位置并根據(jù)功能區(qū)的要求，合理確定最大和最小埋深范圍，即地下水水位控制指標(biāo)閾值。

①集中式供水水源區(qū)。應(yīng)加強(qiáng)集中式供水水源區(qū)內(nèi)水源地、漏斗影響范圍的水位監(jiān)測，將水源地漏斗中心的水位作為功能區(qū)水位是否達(dá)標(biāo)的依據(jù)。根據(jù)供水水源地勘察及設(shè)計(jì)資料，合理確定確保不出現(xiàn)環(huán)境地質(zhì)問題和水源地供水安全問題的集中式供水水源區(qū)地下水水源地的最大水位降深。

一方面，地下水單位降深的出水量隨埋深加大而逐漸減小，在一定深度以下，地下水出現(xiàn)枯竭現(xiàn)象。可將降深出水曲線（Q～S）的拐點(diǎn)，作為保證地下水可持續(xù)開采的最大埋深。

另一方面，隨著水源地地下水開采和水位的下降，地下水水質(zhì)在沒有遭受污染的情況下，也會出現(xiàn)硬度升高等現(xiàn)象，這是地下水超采的外部表征，表明水位已經(jīng)超過最大埋深要求?？筛鶕?jù)水位出現(xiàn)退化的臨界水位，確定最大埋深的參考值。

同時應(yīng)考慮基礎(chǔ)設(shè)施安全需求和水源地次生污染預(yù)防需求，確定最小水位埋深。一方面根據(jù)水源地所在地區(qū)的城市基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)要求，確定供水水源地地下水最小埋深。主要基礎(chǔ)設(shè)施包括人防工程、地鐵、地下其他類型建筑等。另一方面，城市地區(qū)一般都存在包氣帶污染問題，垃圾場、化工廠滲漏等污染問題十分普遍和突出，確定水源地最小埋深時，應(yīng)考慮包氣帶的污染源分布，避免出現(xiàn)二次污染。

②分散式開發(fā)利用區(qū)。分散式開發(fā)利用區(qū)的地下水水位包括灌區(qū)內(nèi)的監(jiān)測井和生活用水監(jiān)測井。每個灌區(qū)內(nèi)每100 km2不少于1眼水位監(jiān)測井，每個村至少1眼飲水水位監(jiān)測井。

分散式開發(fā)利用區(qū)最小埋深控制指標(biāo)的確定應(yīng)考慮三個方面的因素。一是要預(yù)防土壤次生鹽堿化和土地沼澤化等。二是應(yīng)保留一定的包氣帶厚度，發(fā)揮地下水的調(diào)蓄功能，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓?、年補(bǔ)給量、孔隙度等合理確定。理想的埋深是蒸發(fā)小而補(bǔ)給量大的深度。三是應(yīng)保留包氣帶必要的厚度，提高地下水對污染的預(yù)防能力。

③生態(tài)脆弱區(qū)。生態(tài)脆弱區(qū)的地下水水位監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)分別設(shè)立在保護(hù)區(qū)的緩沖區(qū)及核心區(qū)內(nèi)、綠洲核心區(qū)及沙漠綠洲過渡帶等地。生態(tài)脆弱區(qū)地下水最大埋深控制指標(biāo)的確定應(yīng)考慮植被發(fā)育和濕地保護(hù)的要求，保護(hù)的植被不同，地下水水位閾值也有差異，一般低地草甸需要埋深小于2 m （保證在毛細(xì)高度內(nèi)），荒漠植被需要的地下水埋深不應(yīng)大于6～8 m。最小埋深的確定應(yīng)按照土壤積鹽的臨界深度確定。

④環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的地下水水位控制主要對最大埋深進(jìn)行控制?？筛鶕?jù)相關(guān)類似地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害情況及地下水歷史動態(tài)變化，推斷地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的臨界水位埋深，考慮安全系數(shù)，確定最大埋深。

⑤水源涵養(yǎng)保護(hù)區(qū)。水源涵養(yǎng)保護(hù)區(qū)的水位監(jiān)測包括外圍監(jiān)測和核心區(qū)監(jiān)測。外圍監(jiān)測包括山區(qū)、丘陵和上游河谷區(qū)，監(jiān)測基巖裂隙或巖溶地下水水位的變化。核心區(qū)監(jiān)測泉群和河谷處地下水水位。水源涵養(yǎng)保護(hù)區(qū)地下水的最大埋深不應(yīng)導(dǎo)致泉水枯竭和河道基流衰竭?？菁竞影逗腿号判箙^(qū)的地下水水位應(yīng)高于河床和泉口高程。

⑥不宜開采區(qū)。不宜開采區(qū)的地下水水位控制目標(biāo)一般是維持現(xiàn)狀。

⑦儲備區(qū)。不需要開發(fā)利用的地區(qū)，地下水水位基本維持天然狀態(tài)。存在地表水利用的，要設(shè)定最小埋深上限，防止次生鹽堿化和積鹽現(xiàn)象。

⑧應(yīng)急水源區(qū)。可將地下水應(yīng)急供水水源地漏斗中心的水位作為功能區(qū)水位是否達(dá)標(biāo)的監(jiān)測站點(diǎn)。應(yīng)急水源區(qū)最小埋深應(yīng)大于土壤次生鹽堿化的積鹽臨界深度，并兼顧基礎(chǔ)設(shè)施等保護(hù)。應(yīng)急供水期間的最大埋深應(yīng)滿足應(yīng)急開采的設(shè)計(jì)條件，并且不得誘發(fā)次生災(zāi)害。

地下水水位的閾值變化較大，不同功能區(qū)、同一功能區(qū)的不同監(jiān)控點(diǎn)位都有顯著差異。應(yīng)針對具體的監(jiān)控井制定具體的水位閾值控制目標(biāo)，并在接近控制目標(biāo)值時發(fā)出預(yù)警。

（2）超采區(qū)地下水水位控制

加強(qiáng)地下水超采區(qū)和開發(fā)利用程度較高區(qū)域的地下水水位控制。超采區(qū)地下水水位控制目標(biāo)應(yīng)不低于現(xiàn)狀水位，應(yīng)結(jié)合地下水超采治理方案確定治理期內(nèi)不同時段的超采區(qū)地下水水位控制目標(biāo)。

地下水水位控制目標(biāo)一方面可以通過調(diào)整區(qū)域地下水開采量實(shí)現(xiàn)，另一方面可以通過調(diào)整開采布局實(shí)現(xiàn)。對一個區(qū)域而言，同樣的開采量，不同的開采布局，可能造成區(qū)域內(nèi)非常不同的地下水水位變化。同理，應(yīng)加強(qiáng)開發(fā)利用程度較高的局部區(qū)域的地下水水位監(jiān)測與控制，避免局部超采問題的出現(xiàn)。

（3）明確開發(fā)區(qū)警戒水位

特殊干旱和突發(fā)事件等情況下，可對開發(fā)區(qū)地下水開采現(xiàn)狀或開采計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。要求在合理識別地下水開采警戒水位的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)時地下水水位的變化，考慮本地區(qū)供水保障要求的具體情況，對地下水開采現(xiàn)狀或開采計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。

可將不同干旱年份、地下水水位以較大幅度持續(xù)下降時的初始水位視為該干旱年份地下水開采的警戒水位。根據(jù)多年水文觀測資料，利用典型年法，分析計(jì)算出頻率99%的特大干旱年份、頻率95%～97%的干旱年份、頻率75%的中等干旱年份的三級地下水開采警戒水位。

三、地下水功能區(qū)管理

地下水功能區(qū)可作為地下水管理的基礎(chǔ)單元。實(shí)施地下水功能區(qū)開采總量控制，完善取用地下水建設(shè)項(xiàng)目的水資源論證制度、取水許可管理。根據(jù)地下水超采區(qū)評價，明確地下水功能區(qū)超采狀況，提出控制地下水開采的基本原則和要求，結(jié)合替代水源工程建設(shè)等，明確地下水開采的控制指標(biāo)，促進(jìn)地下水超采治理。

1.實(shí)行開采總量控制

落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度，實(shí)行地下水取用水總量和水位控制。確定各地下水功能區(qū)的開采總量控制指標(biāo)，建立地下水年度用水計(jì)劃制度，明確各功能區(qū)年度計(jì)劃開采量。對于地下水嚴(yán)重超采區(qū)、城鄉(xiāng)集中供水管網(wǎng)覆蓋區(qū)、環(huán)境地質(zhì)脆弱區(qū)和重要生態(tài)保護(hù)區(qū)等區(qū)域，有條件的劃為禁、限采區(qū)，并明確禁采和限采的對象。在開采總量控制的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格各類功能區(qū)的地下水取水許可審批與管理。

①對于保護(hù)區(qū)，原則上不得頒發(fā)工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的取水許可。礦山排水，必須防止出現(xiàn)河道斷流、名泉干涸、地面塌陷等環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。允許解決分散式飲水問題的水源建設(shè)。山丘區(qū)因采礦排水導(dǎo)致分散式用水受到影響的，有關(guān)責(zé)任方要進(jìn)行補(bǔ)償，消除不利影響。

②對于保留區(qū)，一方面鼓勵不宜開采區(qū)內(nèi)的微咸水綜合利用，另一方面，要結(jié)合飲水安全保障規(guī)劃，逐步建設(shè)替代水源，解決群眾飲用苦咸水的問題。對于儲備區(qū)，需要建設(shè)新項(xiàng)目的，要嚴(yán)格進(jìn)行科學(xué)論證。

③對于存在超采問題的開發(fā)區(qū)，一律停止頒發(fā)新的取水許可。對于采補(bǔ)基本平衡的開發(fā)區(qū)，應(yīng)禁止頒發(fā)工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的取水許可。原則上，除對水質(zhì)有特殊要求的特殊工藝用水外，工業(yè)用水不得取用地下水。

2.加強(qiáng)水質(zhì)保護(hù)

對于人類活動強(qiáng)度大而地下水開采集中的開發(fā)區(qū)，可建立地下水水質(zhì)分區(qū)保護(hù)制度。對集中式開采區(qū)范圍內(nèi)的污染源，要詳細(xì)勘察，逐一清理。對于分散式開發(fā)利用區(qū)，可根據(jù)水質(zhì)狀況、污染分布和特點(diǎn)，劃分出重點(diǎn)治理區(qū)、重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)。重點(diǎn)治理區(qū)是地下水水質(zhì)已經(jīng)出現(xiàn)污染問題，污染河流、垃圾場、污水灌溉區(qū)、排污井等主要污染源集中分布的地區(qū)；重點(diǎn)預(yù)防區(qū)主要是水質(zhì)相對較好的地區(qū)，要預(yù)防出現(xiàn)新的污染；重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)是加油站、輸油管線、主要建設(shè)項(xiàng)目分布區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、新建的城市垃圾處理場等建設(shè)活動頻繁的地區(qū)。

3.強(qiáng)化監(jiān)測計(jì)量

整合并優(yōu)化已有地下水監(jiān)測站網(wǎng)，將開發(fā)區(qū)、保護(hù)區(qū)的地下水動態(tài)監(jiān)測納入工作重點(diǎn)，加強(qiáng)地下水開采計(jì)量，建立和完善地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和地下水監(jiān)控平臺，實(shí)現(xiàn)信息共享，為地下水功能區(qū)保護(hù)與管理提供支撐。

四、結(jié) 語

劃分地下水功能區(qū)，加強(qiáng)地下水功能區(qū)保護(hù)與管理，對實(shí)現(xiàn)地下水分區(qū)分類精細(xì)化管理，嚴(yán)格地下水管理與保護(hù)具有重要意義。應(yīng)在綜合考慮區(qū)域水資源條件、地下水開發(fā)利用程度、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展各行業(yè)用水需求、合理配置各種水源的基礎(chǔ)上，確定各功能區(qū)地下水開發(fā)利用總量控制指標(biāo)。同時，應(yīng)根據(jù)地下水功能屬性的要求，結(jié)合超采區(qū)治理方案，制定地下水功能區(qū)水位控制目標(biāo)。根據(jù)各功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀、功能屬性要求，制定功能區(qū)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。在合理制定地下水功能區(qū)水量控制目標(biāo)、水位控制目標(biāo)和水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)功能區(qū)保護(hù)與管理，強(qiáng)化地下水監(jiān)測計(jì)量，實(shí)行功能區(qū)開采量控制，加強(qiáng)地下水水質(zhì)保護(hù)，為實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理制度奠定基礎(chǔ)。

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