咸陽市地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀及對(duì)策研究

(陜西省地下水管理監(jiān)測(cè)局，陜西 西安 710003 )

咸陽市位于關(guān)中中部，是中原大地原點(diǎn)所在地，自古就是西部戰(zhàn)略重鎮(zhèn)又是關(guān)中地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。近年來，隨著咸陽市人口的不斷增長，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)水資源的需求越來越大，加之本地區(qū)供水水源主要依靠地下水開采，地下水對(duì)本地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，多年來咸陽市地下水年開采量占咸陽市年總用水量的80%以上，據(jù)2015年統(tǒng)計(jì)資料，咸陽市地下水開采量為20 348萬 m3，占總供水量的83%以上。為了進(jìn)一步摸清咸陽市城區(qū)地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀，本次利用近年來咸陽市城區(qū)多年的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料，結(jié)合區(qū)內(nèi)多年來的氣象水文，水文地質(zhì)情況，進(jìn)行進(jìn)一步綜合分析研究，針對(duì)性的提出相關(guān)對(duì)策和建議。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理概況

咸陽市區(qū)包括秦都區(qū)和渭城區(qū)，面積544.63 km2，本次研究主要是咸陽市城郊區(qū)一般超采區(qū)和秦都區(qū)灃東一般超采區(qū)，為了將地理上相對(duì)獨(dú)立的兩個(gè)超采區(qū)作為一個(gè)研究的整體，本次研究將研究的范圍擴(kuò)展到咸陽市城區(qū)，咸陽市城區(qū)為咸陽市的南半部分，東鄰涇陽、高陵，南依西安市，西部與興平接壤，北與以高干渠為界。東西最大直線距離約36 km，南北最大直線距離約12 km，總面積為259.37 km2，區(qū)內(nèi)隴海鐵路橫貫東西，西蘭(西安—蘭州)公路從東南至西北經(jīng)禮泉、乾縣直達(dá)甘肅，咸銅(咸陽—銅川)和滬霍線均經(jīng)過咸陽站，研究區(qū)交通四通八達(dá)，極為方便。

1.2 氣象水文

咸陽市地處暖溫帶，屬大陸性季風(fēng)氣候，四季冷熱干濕分明。氣候溫和，光、熱、水資源豐富，利于農(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)發(fā)展。年平均溫度9.0℃～13.2℃，年極端最低氣溫-18.6℃，年極端最高氣溫41.2℃。全年太陽輻射4.61×109～4.99×109焦耳/m2。年累計(jì)光照時(shí)數(shù)平均為2 017.2～2 346.9 h，六、七、八三個(gè)月的日照時(shí)數(shù)約占全年的32%，對(duì)夏季作物的成熟和秋季作物的生長發(fā)育很有利。因地形特征，又分為兩個(gè)具有明顯差異的氣候區(qū)：南部平原地區(qū)氣候溫和，四季分明。年平均氣溫12℃，無霜期213 d；北部高原溝壑區(qū)，氣候稍寒，冬春略長，年平均氣溫不足10℃，無霜期180 d。全市多年(1958-2015年)平均降水量506 mm，由南向北遞增，降水量年內(nèi)分配不均，年際變化較大，7、8、9月是咸陽主要雨季，約占全年降水量的50%，常常秋雨連綿，久陰不晴(見圖1、圖2和表1)。

表1 全市降水量特征值統(tǒng)計(jì)表

圖1 咸陽站降水量年際變化圖

圖2 咸陽站年降水量年內(nèi)分布圖

研究區(qū)內(nèi)河流屬黃河流域，渭河為縱貫全區(qū)的最大干流，也是黃河的最大支流，發(fā)源于甘肅省定西市渭源縣鳥鼠山，主要流經(jīng)今甘肅天水、陜西省關(guān)中平原的寶雞、咸陽、西安、渭南等地，至渭南市潼關(guān)縣匯入黃河。渭河在研究區(qū)全長40 km，在咸陽市流域面積3 763 km2。該段內(nèi)匯入渭河的較大支流主要是灃河。灃河從南向北流入渭河，流徑約為12.5 km，將渭河南階地區(qū)分為東西兩部分(見圖3)。

圖3 降水量與渭河流量(咸陽站)歷年變化情況

1.3 水資源概況

依據(jù)《咸陽市水資源開發(fā)利用規(guī)劃》的計(jì)算成果，咸陽市區(qū)水資源總量0.64億 m3，淺層地下水資源量0.72億 m3，地表水資源量0.20億 m3，重復(fù)計(jì)算量0.28億 m3(見表2)。

表2 咸陽市區(qū)水資源總量表 萬m3

經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求狀況需水量主要由生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水組成，需水量的大小主要取決于近期和遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃和發(fā)展目標(biāo)。從20世紀(jì)80年代起，咸陽市隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)水資源的需求不斷增加。其中地下水供水一直是最主要的供水來源，咸陽市城區(qū)2010年到2015年各部門需水量的情況，從表中可知，咸陽市總需水量在2010年后一直在2.7億 m3以上波動(dòng)，其中農(nóng)業(yè)灌溉用水量、工業(yè)用水量和居民生活用水量是最主要的用水部分，長期占用水總量的85%以上，地下水是主要的供水水源，占總供水量的80%以上，其中，工業(yè)用水中地下水的占比更是達(dá)到90%以上。

2 地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀分析

2.1 地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

據(jù)2015年水利統(tǒng)計(jì)年報(bào)資料，咸陽市區(qū)共有陂塘168處，年蓄水能力86.1萬 m3；抽水站31處，裝機(jī)容量1 160 kkw；機(jī)電井3 319眼，其中配套機(jī)井3 225眼；基本農(nóng)田25.2 kha，有效灌溉面積23.75 kha，井灌面積14.32 kha，其中純井面積8.68 kha，渠井雙灌面積5.64 kha。

區(qū)內(nèi)五處地下水集中供水水源地，共有機(jī)井92眼，分布在城中、城東、城西和渭河南，年開采量5 328萬 m3；工礦企業(yè)原有自備井364眼，分散于城區(qū)，年開采量11 465萬 m3，從2007年開始逐年關(guān)閉自備井，到2010年底已關(guān)閉262眼，減少開采量54 51.5萬 m3；農(nóng)田灌溉機(jī)井有2 863眼，分布于郊區(qū)農(nóng)村，年開采量6 586萬 m3(見表3)。

表3 咸陽市區(qū)水利工程現(xiàn)狀情況表

咸陽市區(qū)總用水量為28 299萬 m3，其中地下水開采量為23 379萬 m3，占總供水量的82.6%，各地貌單元地下水開采量見表4，由此可見咸陽市區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鄉(xiāng)居民生活用水主要依賴開采地下水。

表4 咸陽市區(qū)2010年地下水開采量統(tǒng)計(jì)表 萬m3

近五年年均地下水用水量為23 379萬 m3，其中：居民生活用水5 328萬 m3，占年度用水量的22.79%；農(nóng)業(yè)用6 586萬 m3，占年度用水量28.17%；工業(yè)用水11 465萬 m3，占年度49.04%。由圖4可見，咸陽市供水主要用于工業(yè)生產(chǎn)，其次用于農(nóng)業(yè)。

圖4 2010年地下水用水量比例圖

咸陽市城區(qū)地下水開采量主要是工農(nóng)業(yè)用水、城鄉(xiāng)居民生活用水、城鎮(zhèn)公共用水和生態(tài)環(huán)境用水。多年來，開采量一般都在16 000～20 000萬 m3左右(見表5和表6)。

表5 研究區(qū)2007-2015年各不同水源地下水開采量統(tǒng)計(jì)表 萬 m3

表6 研究區(qū)2007-2015年各地貌單元地下水開采量統(tǒng)計(jì)表 萬m3

咸陽市城區(qū)超采區(qū)用水量逐年增大，大量開采含水層系統(tǒng)中的地下水，超過區(qū)域地下水的承載能力導(dǎo)致潛水含水層、淺層承壓含水層以及深層承壓含水層都出現(xiàn)了不同程度的降落漏斗，秦都區(qū)灃東是供應(yīng)西安市用水的主要水源地之一，其潛水含水層和淺層承壓含水層也出現(xiàn)漏斗(見圖5)。

圖5 超采區(qū)不同含水層地下水開采量

2.2 地下水開發(fā)利用中存在的問題分析

咸陽市地下水資源與地表水資源相較于需水量而言，并不豐富，且咸陽市城區(qū)的一些地段，由于集中大量超采地下水，地下水資源在量、質(zhì)以及開發(fā)利用方面都存在一些問題。主要有以下幾點(diǎn)：

(1)開采量長期居高不下。咸陽市城區(qū)以地下水開采為主，尤其是咸陽市城區(qū)和秦都區(qū)地下水開采長期居高不下。1985年，咸陽市城區(qū)潛水開采量為1 131.50×104m3，1986-1990年，城區(qū)潛水開采量為1 131.50～1 310.35×104m3/a，1990-1995年，城區(qū)潛水開采量為985.50×104m3，1995-2000年，城區(qū)潛水開采量穩(wěn)中有增，至2000年，開采量約為1 000.00×104m3；淺層承壓水是咸陽市城區(qū)的主要開采對(duì)象，年開采量占地下水總開采量近80.0%。1985年，咸陽市城區(qū)開采量達(dá)到5 880.15×104m3，至1990年，城區(qū)開采量增至7 146.70×104m3，至1995年，城區(qū)開采量增至7 752.60×104m3，1996-2000年，城區(qū)開采量為4 556.43×104m3，2001～2015年，開采量穩(wěn)定在4 500×104m3，郊區(qū)年均地下水開采量為1 631.22×104m3。秦都區(qū)在20世紀(jì)80年代中期以前，該區(qū)地下水開采量大致為2 500.00×104m3/a左右，自1989年西安又在此處開辟西北郊水源地以來，區(qū)內(nèi)地下水開采量增至3 000.00×104m3/a。區(qū)內(nèi)深層承壓水含水巖組埋深在170～200 m以下至300 m以內(nèi)。城區(qū)工業(yè)及生活用水的30%取自深層承壓水。

(2)水位持續(xù)下降。區(qū)內(nèi)潛水水位多年呈波動(dòng)下降趨勢(shì)。近10 a平均水位比較，下降1.11～9.96 m。在開采集中區(qū)，下降速度明顯增大。在渭河北岸一、二級(jí)階地，由于機(jī)井密集，開采強(qiáng)度大，水位呈持續(xù)下降趨勢(shì)。淺層承壓水含水層1985-1997年集中開采區(qū)多年平均水位持續(xù)下降。1985-1987年平均水位以0.90 m/a的速度下降。最大降幅達(dá)2.63 m/a。1988-1990年：由于年降雨量增大，淺層承壓水在超采條件下，接受潛水越流補(bǔ)給增加，使水位下降速度趨緩。平均下降速率約為0.70 m/a，最大降幅為2.14 m/a。1991-1997年由于降雨量小，集中開采區(qū)超采嚴(yán)重，淺層承壓水位再度明顯下降。平均下降速度約1.50 m/a，致使區(qū)內(nèi)下降漏斗不斷擴(kuò)大。1998年后由于降雨增多，開采量相對(duì)變小，區(qū)內(nèi)淺層承壓水水位下降趨緩，在局部地段還略有回升。從市區(qū)深層承壓水多年變化看：1985-1998年呈多年下降趨勢(shì)。其中1985-1987年下降速度較快，平均下降速度為0.90 m/a；1988-1990年下降趨勢(shì)變緩，平均下降約0.60 m/a；1991-1997年水位又呈陡降走勢(shì)，平均下降速度達(dá)1.50 m/a；1998-2015年水位下降速度為0.73～1.25 m/a。

(3)地下水水位降落漏斗問題，由于咸陽市城區(qū)內(nèi)各企事業(yè)單位自備井和集中供水水源地井群的不均勻開采和超采，潛水已形成以國棉一廠為中心的漏斗區(qū)，并在其周圍形成若干個(gè)以其它廠區(qū)水源地為中心的小規(guī)模漏斗區(qū)，由此交織成不規(guī)則橢圓形市區(qū)復(fù)式下降漏斗；淺層承壓水已在城區(qū)、彩管廠、西橡廠形成三個(gè)橢圓形下降漏斗；深層承壓水亦在市建成區(qū)、彩管廠、西橡廠形成三個(gè)下降漏斗。這三個(gè)層次下降漏斗相互疊加，已形成了區(qū)域復(fù)合型下降漏斗。

3 對(duì)策建議

在未來不同水平年份，根據(jù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活用水以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求及水資源配置格局，采取水源替代、地下水壓采、中水回用等工程措施，與非工程措施相結(jié)合，設(shè)定三種不同情景的地下水超采區(qū)調(diào)控治理方案，結(jié)果表明，三種方案都可以用于地下水超采區(qū)的治理，采用按比例壓釆的方案效果最好。

3.1 嚴(yán)格按照咸陽市地下水超采區(qū)地下水壓采控目標(biāo)

按照《方案》對(duì)咸陽市地下水超采區(qū)規(guī)定的限采和最大允許取水量要求，結(jié)合咸陽市近年地下水超采區(qū)管理經(jīng)驗(yàn)及城市總體供水規(guī)劃，咸陽市地下水超采區(qū)管理保護(hù)目標(biāo)是：采取各種有效的保護(hù)措施控制地下水超采，實(shí)現(xiàn)規(guī)定的限采目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)超采區(qū)采補(bǔ)平衡；對(duì)劃定的限采區(qū)嚴(yán)格執(zhí)行開采量限制目標(biāo)，防止現(xiàn)有超采區(qū)的擴(kuò)大，防止新的超采區(qū)的形成；延緩或避免環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。

3.2 地下水超采區(qū)水源配置實(shí)施方案

科學(xué)規(guī)劃，優(yōu)化配置超采區(qū)水資源。合理調(diào)整供水水源結(jié)構(gòu)，優(yōu)先利用地表水，鼓勵(lì)使用非常規(guī)水源。按照“地表水與地下水統(tǒng)一調(diào)度開發(fā)、開源與節(jié)流相結(jié)合、節(jié)流優(yōu)先和污水處理再利用”的原則，積極調(diào)整城市供水水源結(jié)構(gòu)，加快城市供水地表水水源設(shè)施建設(shè)，增加地表水和回用水的供水量，逐步減少地下水開采量，努力實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡。積極實(shí)施地表水替代地下水供水方案，科學(xué)規(guī)劃，合理配置，改變依賴地下水單一水源為城市供水的局面，逐步提高地表水水源和再生水在城市供水中的比例。配套建設(shè)中水回用設(shè)施，加強(qiáng)利城市再生水利用，提高回用率。

3.3 地下水超采區(qū)地下水涵養(yǎng)措施

積極開展超采區(qū)地下水研究工作。防止地面沉降，開展水文地質(zhì)勘察、人工回灌地下水、雨洪水資源綜合利用等研究，摸清地下水資源現(xiàn)狀 ，增加地下水補(bǔ)給量和補(bǔ)給途徑，有效涵養(yǎng)地下水，建設(shè)“海綿城市”。超采區(qū)治理研究需要進(jìn)一步完善與深化研究，抓好超采區(qū)治理。