咸陽市城郊一般超采區(qū)治理淺析

孫勝祥

（陜西省地下水管理監(jiān)測局，710003，西安）

咸陽市地處陜西中部、關(guān)中平原腹地，是陜西重要的能源、化工、輕紡工業(yè)基地，古絲綢之路第一站。咸陽市雖臨渭河，但因河水多泥沙、被污染而無法直接利用，多是沿河在漫灘、階地地區(qū)打井取水。隨著城市發(fā)展，大型企業(yè)入駐，咸陽市以機井為主的自備水源地同步建成，地下水開采量隨之增加，有限的補給量和靜儲量無法滿足開采需求，連年超采導(dǎo)致地下水水位頻頻亮紅燈。為防止超采狀況惡化，咸陽市2009年建成引石過渭工程，城區(qū)取用地表水后，陸續(xù)關(guān)停工礦企業(yè)自備水源井，同時采取加大中水利用等措施。此外，于2007年建成蓄水的咸陽湖也有力地補給了周邊地下水，對附近超采區(qū)地下水水位止跌回升起到促進作用。長期以來，因地下水超采，咸陽市地下水水位一直處在較低狀態(tài)，城市建設(shè)已適應(yīng)了基礎(chǔ)不見水的工況，隨著超采區(qū)治理，地下水水位緩慢回升，城市高層建筑可能受到基礎(chǔ)遇水的威脅。因此在加大地下水超采區(qū)治理的同時，應(yīng)分析利弊，統(tǒng)籌兼顧，充分考慮多種因素，制訂預(yù)案，應(yīng)對可能出現(xiàn)的新問題。

一、過度開采引發(fā)的問題

咸陽市老城區(qū)緊臨渭河北岸并向北展開，向東、向西發(fā)展，近一二十年，渭河南岸建起了新城。老城區(qū)由渭河向北地貌類型依次為一級階地、二級階地、三級階地和黃土塬，呈階梯形分布。一級階地區(qū)地勢較低，一般高出河槽6～9 m，寬度一般為3～10 km。地下水在促進咸陽市區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展，解決工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活用水等方面，發(fā)揮了十分重要的作用。但是，自1979年地下水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)建立起的監(jiān)測顯示，城區(qū)地下水水位一直處在下降之中。降落漏斗發(fā)展最嚴重的是1995—2000年，當時城市快速發(fā)展，由于集中供水設(shè)施滯后，大型企業(yè)紛紛自建地下水水源地，小型企業(yè)在廠區(qū)內(nèi)打自備井，導(dǎo)致地下水水位大幅度下降，出現(xiàn)了大面積超采，原本在咸陽市城區(qū)、郊區(qū)形成的多處獨立降落漏斗相互貫通，形成了區(qū)域漏斗中嵌套多處小漏斗的復(fù)合漏斗或漏斗群。

此外，地下水下降漏斗區(qū)相伴出現(xiàn)地面沉降，如市制線廠、紡織器材廠、毛條廠、陶瓷廠、795廠及鋼管廠等區(qū)域出現(xiàn)不同程度地面沉降，沉降區(qū)面積約10 km2，沉降中心累計量達25.68 cm。同時相伴有地裂縫，裂縫走向呈北東或東西向，如陜毛廠生活區(qū)、陜棉八廠車間和成品庫房、彩虹賓館、華星動力廠、咸陽軍分區(qū)招待所等20余棟建筑物出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度在1～10 cm之間。據(jù)統(tǒng)計，地裂縫和地面沉降區(qū)發(fā)生面積約15.7 km2。

二、超采區(qū)治理措施及效果

1.關(guān)停城區(qū)內(nèi)企業(yè)自備井

資料顯示，咸陽市政府從2009年開始，按計劃對城區(qū)工礦企業(yè)的自備井實施封停，其中2016年城區(qū)共關(guān)停自備井16眼，年減少取水量459萬m3。截至2016年年底，咸陽市城區(qū)仍有自來水公司的5處地下水集中供水水源地，共有機井92眼，分布在城中、城東、城西和渭河南岸；工礦企業(yè)自備水源井有300余眼，分散于城區(qū)和近郊；農(nóng)村人畜供水和農(nóng)田灌溉井有2 000余眼，分布于郊區(qū)農(nóng)村。這些地下水取水工程的地下水開采量為20 348萬m3，占城區(qū)總供水量的比例較高，達到73.6%，關(guān)停自備井的任務(wù)還十分艱巨。

2.引進地表水水源

2009年，引石過渭工程建成通水，在地表水接入后逐漸關(guān)停自備水源井和大部分公共供水水源井，地下水僅保留沿渭河公共供水水源井作為城市備用水源。2016年該工程向咸陽城區(qū)日供水達到8萬m3，地表水供水量首次超過了供水結(jié)構(gòu)的50%。按照陜西省引漢濟渭大型水利工程規(guī)劃，該工程計劃2020年向咸陽城區(qū)供水1.16億m3，屆時將徹底解決咸陽城區(qū)用水問題。

3.使用中水

近年咸陽市加大了中水利用范圍和數(shù)量，2015年城區(qū)利用中水2 261萬m3，占城市生活污水處理量的68.3%，主要用于生態(tài)、火電和規(guī)模以上工業(yè)等，對減少地下水利用起到了一定作用。但城區(qū)還有2461萬m3的工業(yè)污水尚未處理利用，1 852萬m3城市公共用水量中1 669萬m3主要由機井工程（地下水水源）提供，若能將此部分供水量改由中水替代，每年可減少3%的地下水開采量，促進地下水水位的止跌回升。

4.修建生態(tài)工程

咸陽市政府利用渭河主河槽相對較寬的特點，于2007年在渭河靠近城區(qū)側(cè)建成了咸陽湖。主要是利用鋼筋混凝土空箱做中隔墻，將渭河分割成南北兩道，北側(cè)（臨城區(qū)）上、下游筑壩蓄水，形成常水面，南側(cè)為行水河槽。湖區(qū)正常蓄水高程為383.7 m，蓄水面積約124 hm2，蓄水量240萬 m3。正常運行過程中的蒸發(fā)、滲漏損失量補充主要利用渭河來水及城市污水處理廠的中水。咸陽湖規(guī)劃二期工程于2018年3月開工建設(shè)，規(guī)劃上起西咸交界秦都渭濱辦南營村，下至西咸交界秦都區(qū)灃東辦漁王村，全長16.82 km，新增水面面積300 hm2。咸陽湖在為城市提供休閑娛樂場所的同時，也為臨近地區(qū)地下水資源提供了源源不斷的補給。

5.治理效果

咸陽市通過引進地表水、關(guān)停自備井、利用中水、修建生態(tài)工程等措施，使城區(qū)渭河一級階地區(qū)地下水水位從2009年開始止跌回升，并在近幾年逐漸穩(wěn)定。從監(jiān)測成果看，2009—2016年，城區(qū)一級階地區(qū)8個監(jiān)測井中6個水位上升，最大上升4.04 m，最小上升0.58 m；2個水位下降，分別下降1.95 m和0.5 m。2016年年底，城區(qū)地下水水位基本在378～369 m，咸陽湖正常蓄水水面高程為383.7 m，高出地下水水位10 m左右。渭河（咸陽湖）對咸陽城郊區(qū)，尤其是一級階地區(qū)地下水有一定補給作用。從監(jiān)測數(shù)據(jù)看，在一級階地區(qū)地下水埋深約15～17 m，個別時段小于14 m。

從超采區(qū)治理角度看，地下水水位在渭河河漫灘區(qū)應(yīng)與河水相銜接，即水位在相應(yīng)位置應(yīng)恢復(fù)到渭河水面高程 （渭河水面高程為 385～375 m），在咸陽湖區(qū)應(yīng)達到正常蓄水位，按目前地下水水位埋深，還差5～10 m待恢復(fù)。若超采區(qū)得到徹底治理，則地下水的自然流向又會恢復(fù)到原始狀態(tài)，即由北部的黃土塬流向三級階地、二級階地、一級階地，到達渭河，形成對渭河的補給。依照目前補給速度，該超采區(qū)距離理想中的最佳狀態(tài)治理僅有10 m水位差。

三、治理中的潛在隱患

1.建筑物基礎(chǔ)遇水

2017年秋季連陰雨后，位于城區(qū)中心人民路中段的世茂廣場負二層底板出現(xiàn)大面積滲水，滲水量約為400 L/h。開發(fā)商在廣場東北角布置觀測孔，對地下水水位進行觀測，從2017年11月—2018年4月每周觀測一次，最高水位382.1 m發(fā)生在2017年11月初，最低水位380.2 m發(fā)生在2018年4月。負二層地板高程為379.0 m，水位最高時高出底板3.1 m。該項目在2005年開展工程勘察時地下水水位在369 m左右，建設(shè)施工中也未遇到地下水。隨著超采區(qū)治理成果顯現(xiàn)，估計其他建筑物基礎(chǔ)遇水報告還會出現(xiàn)。

咸陽城區(qū)黃土具有濕陷性，黃土浸水后因結(jié)構(gòu)被破壞而發(fā)生顯著附加變形，土的工程力學(xué)性質(zhì)明顯減弱?；A(chǔ)中地下水水位上升，由于水下部分的天然重度改為浮重度，對于黏性填土，地下水將使土強度減小，從而使土壓力增大，地基承載力降低，危及建筑物安全。

2.基坑排水

隨著城郊一般超采區(qū)治理的開展，地下水水位逐漸恢復(fù)，城區(qū)一級階地區(qū)老舊建筑物基礎(chǔ)中埋深較大的，有可能會出現(xiàn)地下室滲水，建筑應(yīng)急加固和修建地下室排水設(shè)施成為必須。地下水水位上升，新建建筑物基坑開挖會遇水，必須在設(shè)計中考慮地下水因素；隨著高層、超高層基礎(chǔ)深埋，及城市地鐵等深挖建筑出現(xiàn)，基坑排水有可能成為常態(tài)，增加了建筑物成本。

3.土壤鹽堿化

阿維里 揚 諾 夫 （Г.Б.Аверьянов）認為潛水蒸發(fā)極限埋深各地不同，大約在1.5～4.0 m之間，當?shù)叵滤宦裆钚∮?.0 m時，潛水蒸發(fā)就有顯著表現(xiàn)。隨著潛水蒸發(fā)，可使地下水中的鹽分積聚在地表，形成土壤鹽漬化。按照城郊一般超采區(qū)治理的理想狀態(tài)，在一級階地區(qū)，比如人民路中段地帶距離咸陽湖較近區(qū)域，地下水水位埋深只有3～4 m，會出現(xiàn)潛水蒸發(fā)，很有可能發(fā)生土壤鹽漬化。鹽堿化也對鋼筋混凝土有一定影響，折減建筑物使用壽命。

四、咸陽城郊一般超采區(qū)治理建議

1.堅持超采區(qū)治理

城郊一般超采區(qū)經(jīng)過近年治理，取得了明顯的治理效果，但距離根治依然任重而道遠，需要主管部門和全社會堅持不懈努力。按照最嚴格水資源管理制度，超采區(qū)治理應(yīng)納入系統(tǒng)規(guī)劃思路，除了堅決貫徹陜西省整體規(guī)劃方案，還應(yīng)該在執(zhí)行中做好各類預(yù)案，并及時將發(fā)生的新問題、新動向報告上級部門，以備分析研究對策。

2.做好一級階地區(qū)應(yīng)對預(yù)案

咸陽老城區(qū)有很大一部分在一級階地區(qū)，且有局部地段地勢低洼，當城郊一般超采區(qū)治理到一定程度時，地下水水位會影響現(xiàn)有高層、超高層深埋基礎(chǔ)，在及時發(fā)布預(yù)警公告的同時，也要提前做出應(yīng)對措施，例如疏散該區(qū)域居住人口，壓縮新建高層、超高層建筑，在該區(qū)域多規(guī)劃綠地、休閑廣場等，避免水位上升后帶來巨大損失。

3.慎用含水層靜儲量

地下水資源由補給資源和儲存資源（靜儲量）構(gòu)成，超采區(qū)除了將補給資源量全部開采外，還開采了部分靜儲量，超采區(qū)范圍大小和降落漏斗深度取決于人們對靜儲量開采的多少，靜儲量開采越多，超采區(qū)面積和深度越大，若全部開采，含水層將被疏干。

咸陽城郊一般超采區(qū)正是由于開采完全部補給量，又抽取了部分靜儲量造成。按照目前劃定的咸陽城郊一般超采區(qū)面積為24.89 km2，假設(shè)水位升降幅度為10 m，按立方體算，應(yīng)該有24 890萬m3的水土體積，可取水1 244.5萬m3（給水度取0.05）。 理想狀態(tài)該儲水層可提供1 244.5萬m3地下水資源量，若加上灃東超采區(qū)（超采區(qū)面積25.36km2）提供的地下水資源量，將相當于目前引石過渭的供水量，對缺水的咸陽城來說是個可觀的數(shù)字。

發(fā)揮好地下水含水層以豐補歉的儲水功能，使其最大程度地服務(wù)于經(jīng)濟社會，是水資源開發(fā)利用和管理堅持不懈的追求目標。但一般超采區(qū)最不利之處是，地下水水位頻繁波動勢必會使粉細顆粒物被水帶走，日積月累將加劇地面沉降，危害建筑物和人身安全，所以在該區(qū)域應(yīng)減少含水層水位頻繁波動，取水需統(tǒng)籌考慮。

4.合理調(diào)控地下水水位

由前述可知，咸陽市城郊一般超采區(qū)治理最理想狀態(tài)就是地下水由北部的黃土塬區(qū)流向三級階地區(qū)、二級階地區(qū)、一級階地區(qū)，最后到達渭河（或咸陽湖），補給渭河，目前在二級階地和渭河之間有一個低水槽，即城郊一般超采區(qū)。若水位在一級階地區(qū)上升到與咸陽湖正常蓄水位齊平，則會使老城區(qū)相當一部分區(qū)域高層建筑基礎(chǔ)浸泡在水中，并且局部低洼區(qū)域出現(xiàn)明水，所以一級階地區(qū)地下水水位不宜上升過高。如人民路中段省二印染廠附近地下水水位控制在370～372m區(qū)間比較合理，若是370m，地下水水位基本埋深在19 m左右，較咸陽湖水面低13.7 m，在兩層地下室基礎(chǔ)以下7 m，既保證了地下水不會上升到基底面以上，導(dǎo)致基礎(chǔ)浸泡，又給降水下滲留有一定空間，避免下雨入滲致使地下水水位大幅度上升。

要將地下水水位控制在合理區(qū)間內(nèi)，既是從城市建筑安全角度出發(fā)，也是從超采區(qū)治理實際出發(fā)。因此，需要對城區(qū)、郊區(qū)機井進行合理規(guī)劃，使年開采量有計劃、分時段、可控制，避免出現(xiàn)高強度、大流量、不停歇的疏干式取水，以免水位不斷下降；也要避免不合理關(guān)閉機井，任由地下水水位過量回升。只有科學(xué)合理地調(diào)控超采區(qū)地下水水位，才能使超采區(qū)得到有效控制，且不會導(dǎo)致極端災(zāi)害發(fā)生。 ■