大同市城郊地下水超采區(qū)的發(fā)展演變

張 進(jìn)

（大同市水文水資源勘測分局 山西大同037006）

大同市是山西省重要的能源重化工基地之一，水資源嚴(yán)重短缺，而地下水開采量已超過大同市國民經(jīng)濟(jì)總供水量的80%，到目前為止，地下水累計(jì)超采超過21 億m3，形成了城西、城南、城北三大水源地漏斗區(qū)[1]，超采區(qū)總面積為461 km2（嚴(yán)重超采區(qū)136 km2），并由此引發(fā)了含水層疏干、地面沉降、水井枯竭、水質(zhì)惡化等多種生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題。因此，開展地下水超采區(qū)發(fā)展演變分析研究工作，對超采區(qū)的治理修復(fù)至關(guān)重要。

1 地下水超采區(qū)形成

從解放初到現(xiàn)在，大同市地下水開采歷史經(jīng)歷了從初級到高級的發(fā)展過程。按照社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水井建設(shè)、地下水開采及水生態(tài)環(huán)境狀況等方面的條件，可將地下水的開發(fā)利用和超采區(qū)的形成大致分為五個(gè)階段。

第一階段:解放初至1960年，地下水開采程度較低，主要是改善人畜用水條件，以城鎮(zhèn)生活供水為主，水井類型大多是人工大口井，采用轆轤吊桶及解放式水車提水，機(jī)電井發(fā)展處于起步階段，1950年大同市機(jī)電井?dāng)?shù)約140 眼，主要開采淺層孔隙水，單井出水量每日幾十噸至百十噸，開采深度10 m 左右。

第二階段:1960年至1980年，開始大規(guī)模開發(fā)利用地下水，主要以改善農(nóng)業(yè)灌溉條件為目的，水井類型大多為大鍋錐及機(jī)井，采用水泵提水，單井出水量為每日幾百噸至千余噸，開采深度為30～100 m，在盆地平原區(qū)采用集中井片開采地下水，致使井片水位大幅度下降，至1979年水井總數(shù)約1 400 眼，開采層位為淺—中層承壓—微承壓水，年地下水開采量達(dá)10 515 萬m3。

第三階段:1980年至2000年，以城市及工業(yè)供水為主要目的，此階段地下水的開采強(qiáng)度進(jìn)一步提高，開采深度達(dá)100～200 m，由淺層孔隙水向中深層承壓水發(fā)展。1984—1993年系列評價(jià)期劃分超采區(qū)面積394 km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)289 km2，年均開采量為14 292 萬m3，年均超采量7 400 萬m3，開采系數(shù)2.07，地下水位下降速率為0.87～1.24 m/a。

至2000年，城市已配套地下水開采井達(dá)到2 160 眼，地下水年開采量達(dá)到16 304 萬m3。隨著煤電基地建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，區(qū)域水資源供需矛盾尤顯突出，相繼形成了以城北水源地為中心的御河鐵路橋漏斗、白馬城—古店漏斗、以城西水源地為中心的機(jī)車廠—柴油機(jī)廠漏斗，以及以城南水源地為中心的智家堡漏斗，漏斗區(qū)面積分別為27.84 km2、31.7 km2、37.59 km2[2]。

第四階段:2000年至2010年，地下水集中開采在縱橫上進(jìn)一步發(fā)展，逐步向經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的二三十里鋪、黨留莊等水源地轉(zhuǎn)移和加強(qiáng)，市區(qū)地下水因超采產(chǎn)生的漏斗區(qū)發(fā)展速度變緩，地下水超采區(qū)有向東擴(kuò)展的趨勢，據(jù)2013年山西省水利廳《山西省地下水超采區(qū)評價(jià)報(bào)告》中相關(guān)數(shù)據(jù)，超采區(qū)面積已達(dá)506 km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)面積為163 km2。

第五階段:2010年至現(xiàn)在，因地下水超采誘發(fā)的一系列生態(tài)環(huán)境問題日益嚴(yán)重，已引起人們的高度關(guān)注，已經(jīng)到了地下水生態(tài)嚴(yán)重失衡的緊要關(guān)頭，大同市開始重視地下水資源的保護(hù)，相繼出臺(tái)一系列涉及地下水保護(hù)的相關(guān)政策、法規(guī)以及規(guī)劃，并采取引黃供水、人工濕地、水庫蓄水、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉等工程措施，逐步減少地下水的開發(fā)利用，促進(jìn)地下水位回升，地下水超采區(qū)面積有所減小，總計(jì)461 km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)136 km2。

2 超采區(qū)現(xiàn)狀分析

根據(jù)《大同市水資源公報(bào)》（2006—2015年）統(tǒng)計(jì)資料，對2006—2015年大同市城市城郊地下水超采區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測區(qū)范圍內(nèi)的地下水井水位動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，劃分出中型孔隙淺層地下水超采區(qū)面積為461 km2，分布范圍為:一部分北起黍地溝、南到平旺鄉(xiāng)至?xí)r莊一線、東至楊窯—古城—纖維廠一帶、西至盆地邊界，主要包括南郊區(qū)的御河城北水源地、御河城南水源地、十里河西水磨水源地、平旺水源地等在內(nèi)的主要供水水源地；另一部分北起三文府—二三十里鋪、南到肖家寨—獨(dú)樹、東至規(guī)劃區(qū)界一帶；另一部分北起水泊寺鄉(xiāng)、南到規(guī)劃區(qū)界、東至規(guī)劃區(qū)界—倍加造鎮(zhèn)—黨留莊鄉(xiāng)一帶，西至齊家坡—智家堡—西韓嶺鄉(xiāng)一帶，主要包括智家堡水源地、馬魏辛莊水源地以及大同縣的黨留莊水源地等在內(nèi)的主要供水水源區(qū)。其中嚴(yán)重超采區(qū)面積136 km2，分布范圍為馬站—安家小村—予制一帶、十里店—西水磨—新添堡一帶、三文府—肖家寨—二十里鋪一帶、樊莊—原種廠—南村—黨留莊一帶，主要包括御河城北水源地、十里河西水磨水源地、智家堡水源地、二十里鋪水源地等在內(nèi)的主要供水水源地。大同市城郊超采區(qū)基本情況見表1。

表1 大同市城郊地下水超采區(qū)基本情況

2.1 超采區(qū)分析

現(xiàn)狀年大同市城郊地下水超采區(qū)面積461 km2，較省劃定值（2001—2010年）減少8.9%；按行政分區(qū)統(tǒng)計(jì)，超采區(qū)面積介于19 km2（新榮區(qū)）～325 km2（南郊區(qū)）之間，與省劃定值（2001—2010）相比均偏小，偏小幅度介于4.7%（南郊區(qū)）～36.7%（新榮區(qū)）之間；按流域分區(qū)統(tǒng)計(jì)，超采區(qū)面積介于50 km2（十里河區(qū)）～183 km2（御河區(qū)）之間，與省劃定值（2001—2010）相比，除口泉河區(qū)偏大19.0%外，其余分區(qū)均偏小，偏小幅度介于5.2%（桑干河區(qū)）～23.1%（十里河區(qū)）見表2、表3。

2.2 嚴(yán)重超采區(qū)分析

大同市地下水嚴(yán)重超采區(qū)面積136 km2，較省劃定值（2001—2010）減少16.6%；按行政分區(qū)統(tǒng)計(jì)，南郊區(qū)96 km2、開發(fā)區(qū)40 km2，與省劃定值（2001—2010）相比，南郊區(qū)偏小41.1%，開發(fā)區(qū)嚴(yán)重超采區(qū)均屬新增，見表4；按流域分區(qū)統(tǒng)計(jì)，嚴(yán)重超采區(qū)面積介于4 km2（口泉河區(qū)）～76 km2（御河區(qū)）之間，與省劃定值（2001—2010）相比，除桑干河區(qū)嚴(yán)重超采區(qū)面積均屬新增外，其余分區(qū)均偏小，偏小幅度介于10.6%（御河區(qū)）～83.3%（口泉河區(qū)）之間，見表5。

表2 大同市行政分區(qū)地下水超采區(qū)劃分表

表3 大同市區(qū)流域分區(qū)地下水超采區(qū)劃分表

表4 大同市行政分區(qū)地下水嚴(yán)重超采區(qū)劃分表

表5 大同市流域分區(qū)地下水嚴(yán)重超采區(qū)劃分表

3 超采區(qū)變化趨勢分析

通過對地下水超采區(qū)、嚴(yán)重超采區(qū)與2001—2010年省劃定的進(jìn)行比較分析可知:部分嚴(yán)重超采區(qū)變?yōu)橐话愠蓞^(qū)，如馬軍營鄉(xiāng)—水文局—新旺莊一帶；部分嚴(yán)重超采區(qū)現(xiàn)已經(jīng)不超采，如齊家坡—西河河—仝家灣一帶；部分一般超采區(qū)變?yōu)閲?yán)重超采區(qū)，如地煤公司一帶、小南頭—塔兒村—邢莊—水洼地—西谷莊一帶；原超采區(qū)內(nèi)花園屯—齊家坡—西河河—口泉鄉(xiāng)一帶不再超采，新增超采區(qū)主要在落里灣、北村以南至規(guī)劃區(qū)界處；現(xiàn)嚴(yán)重超采區(qū)只有40 km2左右的面積在原嚴(yán)重超采區(qū)內(nèi)，其余區(qū)域均為新增，按行政分區(qū)統(tǒng)計(jì):新增區(qū)域主要在南郊區(qū)西部—規(guī)劃區(qū)邊界一帶，按流域分區(qū)統(tǒng)計(jì):新增區(qū)域主要在桑干河區(qū)、御河區(qū)。

超采區(qū)變化趨勢主要原因分析:

1）2006年4月同煤集團(tuán)啟動(dòng)“兩區(qū)”改造，2007年恒安新區(qū)開始有人入住，恒安新區(qū)新增居住人口激增，超過30 萬，居民生活用水量增大，對城西水源地地下水的開發(fā)利用隨之加大；同時(shí)由于恒安新區(qū)及周邊新開發(fā)樓盤的大量建設(shè)，硬化面積增加，降水入滲補(bǔ)給減少，導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降，年均下降速率變大，靠近恒安新區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重超采區(qū)。

2）近年來雖然使用了引黃水，由于種種原因引黃水使用嚴(yán)重不足，引黃水使用量為3 068 萬m3，僅占引黃一期供水工程供水量的18.0%，并且中水利用程度較低，城鎮(zhèn)生活和工業(yè)仍然主要使用地下水源，城北、城南、黨留莊及二、三十里等水源地地下水的集中大量開采，地下水位的持續(xù)下降，附近不同程度的出現(xiàn)嚴(yán)重超采區(qū)。

3）超采區(qū)與省定超采區(qū)范圍基本一致，但面積有所縮減，主要由于2010年以來，市政府已認(rèn)識到地下水的重要性，開始制定相關(guān)政策、規(guī)劃等保護(hù)地下水資源，采取引黃工程供水、水庫蓄水、中水利用等多種有效措施，穩(wěn)步推進(jìn)關(guān)井壓采，減少地下水的開采，同時(shí)還增加城市人工濕地、提高植被覆蓋率、加大河源治理，保證地表徑流的穩(wěn)定持續(xù)入滲補(bǔ)給地下水，有利促進(jìn)地下水位的止降回升，實(shí)現(xiàn)地下水的自然循環(huán)。

4 結(jié)語

通過對大同市城郊地下水的開采歷史、超采區(qū)的形成、發(fā)展與演變、以及超采區(qū)現(xiàn)狀、變化趨勢進(jìn)行分析評價(jià)，一定程度上摸清了地下水超采區(qū)的分布范圍和超采情況，從而進(jìn)一步為超采區(qū)的治理、修復(fù)，地下水的管理及保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。