秦皇島市地下水超采現(xiàn)狀及壓采措施研究

梁靜靜，張 薇

（秦皇島市水利勘測設計有限公司，河北 秦皇島 066000）

秦皇島市位于河北省東北部，地理坐標為東經(jīng)118°33'～119°51'、北緯 39°22'～40°37'，屬海灤河流域冀東沿海諸河水系。秦皇島市依山傍海，地勢北高南低，呈階梯型分布，地貌單元大致可分為山區(qū)、丘陵區(qū)和平原區(qū)。地下水具有水質(zhì)好、分布廣、動態(tài)變化穩(wěn)定等優(yōu)點，同時又是自然生態(tài)環(huán)境的重要控制性要素。地下水作為秦皇島市重要的供水水源，對保障全市經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的作用。但是，隨著用水需求不斷增長，地下水過度開發(fā)利用造成區(qū)域性超采，帶來了地下水位下降、水質(zhì)惡化、海水入侵等一系列生態(tài)環(huán)境問題，影響供水安全、糧食安全和生態(tài)安全，應引起廣泛關注。

1 地下水資源狀況及開發(fā)利用情況

1.1 地下水資源狀況

地下水資源量通常是指與當?shù)卮髿饨邓偷乇硭w水力聯(lián)系密切、參與水循環(huán)且可以得到較快補充和更新的動態(tài)水量，主要是指礦化度不大于2 g/L的地下淡水資源。

根據(jù)有關資料，秦皇島市多年平均地下水資源量為74 548萬m3/a，其中山丘區(qū)44 355.6萬m3/a、平原區(qū)34 164.2萬m3/a、山丘區(qū)與平原區(qū)重復計算量為3 971.8萬m3/a。全市地下水資源可開采量為67 266.3萬m3/a。按行政區(qū)分，青龍滿族自治縣可開采量最多，為19 806.4萬m3/a，占全市總可開采量的29.4%。按規(guī)劃分區(qū)，灤河山區(qū)可開采量最大，為22034.4萬m3/a，占全市總可開采量的32.8%；湯石平原區(qū)最少，僅為2 954.3萬m3/a，占全市總可開采量的4.4%。

1.2 地下水開發(fā)利用情況

秦皇島平原區(qū)淺層地下水利用段為第四系含水層的第Ⅰ、Ⅱ含水層，其底板埋深為100 m左右，機井深度多在40～80 m。山區(qū)淺層地下水主要分布在河流兩岸及溝谷地帶，第四系含水層主要為砂礫卵石，厚度一般小于10 m。2015年全市淺層地下水資源量為69 888.7萬m3，比多年平均值多7 597.1萬m3；淺層地下水開采量為51 702.1萬m3，比上年增加了318.2萬m3；其中，向農(nóng)業(yè)灌溉供水29 336.1萬m3，向林牧漁畜供水5 506.2萬m3，向工業(yè)生產(chǎn)供水7 135.5萬m3，向城鄉(xiāng)生活供水8 331.6萬m3，向生態(tài)環(huán)境供水1 216.5萬m3，分別占地下水開采量的56.7%、10.6%、13.8%、16.1%、2.4%。

深層地下水開采區(qū)主要位于昌黎縣東南部沿海地帶，利用段為第四系含水層第Ⅲ含水層，其底板埋深150～300 m，因上部有微咸水分布，所以深層地下水分布面積與微咸水分布面積大體一致，面積為158.3 km2，其中昌黎縣149.5 km2。2015年全市深層地下水開采量為1 519萬m3，比上年增加了59萬m3，全部用于農(nóng)業(yè)灌溉。

2 地下水超采狀況

2.1 超采區(qū)情況

地下水超采是指在一定時期地下水開采量超過地下水可開采量，造成地下水位持續(xù)下降，引發(fā)生態(tài)環(huán)境惡化或環(huán)境地質(zhì)災害的現(xiàn)象。

2017年11月12日，河北省人民政府印發(fā)了《關于公布地下水超采區(qū)、禁止開采區(qū)和限制開采區(qū)范圍的通知》（冀政字〔2017〕48號）[1]，認定了秦皇島市昌黎縣和北戴河新區(qū)東部沿海部分區(qū)域為深層地下水一般超采區(qū)和深層地下水禁采區(qū)，面積為56.3 km2，位于昌黎縣茹荷鎮(zhèn)、劉臺莊鎮(zhèn)、團林鄉(xiāng)及大蒲河鎮(zhèn)。

秦皇島市平原區(qū)淺層地下水多年平均年可開采量為30747.87萬m3，而實際年開采量為37 142.57萬m3，開采系數(shù)為1.21，整體水平上淺層地下水處于超采狀態(tài)。平原區(qū)深層地下水多年平均年超采量為752萬m3，其中茹荷鎮(zhèn)、劉臺莊鎮(zhèn)、團林鄉(xiāng)、大蒲河鎮(zhèn)4個超采區(qū)的超采量分別為150.4萬、22.1萬、548.8萬、30.6萬m3，超采系數(shù)分別為2.19、0.29、3.20、0.28。

此外，昌黎縣西部的2家鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)和昌黎縣城供水水源地是當前主要地下水開采大戶。2家鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)年均用水量為1 750萬m3，昌黎縣縣城年均供水量為593萬m3，用水均抽取地下水源。

2.2 禁采區(qū)及海水入侵區(qū)情況

根據(jù)河北省秦皇島水文水資源勘測局勘查結果可知，秦皇島市共有5處地下水禁采區(qū)，分別為昌黎縣王家鋪禁采區(qū)，面積為28.5 km2，該禁采區(qū)西南、東南兩面被灤河包圍、東北被渤海包圍；昌黎縣和北戴河新區(qū)團林-聶莊禁采區(qū)，面積為22.6 km2，主要包含潮河村、聶莊、李村、小莊子村、團林東村、團林中村、團林西村等村莊；北戴河新區(qū)漁島禁采區(qū)，面積為3.29 km2；北戴河新區(qū)赤洋口禁采區(qū)，面積為1.36 km2；昌黎縣七里莊禁采區(qū)，面積為0.536 km2。

由于不合理或過量開采地下水而產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問題主要為海水入侵。根據(jù)《河北省人民政府關于公布地下水超采區(qū)、禁止開采區(qū)和限制開采區(qū)范圍的通知》，秦皇島市昌黎縣、北戴河新區(qū)海水入侵區(qū)域即沿海禁采區(qū)，面積56.3 km2。海水入侵面積隨降水量、抽水強度等變化而波動起伏，在現(xiàn)狀條件變化不大的情況下表現(xiàn)出分時段或進或退的趨勢。

3 地下水超采引發(fā)的問題及危害

（1）地下水位下降，開采條件惡化。地下水是重要的戰(zhàn)略儲備水源，但部分地區(qū)由于地下水長期處于超采狀態(tài)，地下水位持續(xù)下降，地下水存儲量大幅減少，使淺層地下水含水層厚度相應減少，導致單井出水量減少，甚至使機井報廢[2]。通過對地下水位監(jiān)測資料分析發(fā)現(xiàn)，2002年與1995年相比，秦皇島市地下水位全面下降，昌黎縣下降最大為1.73 m[3]；2006—2015年全市地下水平均水位基本保持穩(wěn)定，年變幅基本不超過1 m，個別縣區(qū)波動較大。

（2）海（咸）水入侵。由于地下水超采，沿海地區(qū)海（咸）水入侵，水質(zhì)不斷惡化。秦皇島市沿海地區(qū)的海水入侵基本屬于面狀入侵，也有帶狀入侵后又擴展為面狀入侵，如南戴河、白玉莊、棗園一帶屬于這類入侵方式，其他沿海地區(qū)屬于面狀入侵方式[4]。根據(jù)有關監(jiān)測資料可知，上世紀60年代以前秦皇島市濱海地區(qū)地下水水質(zhì)良好；70年代初個別水井開始出現(xiàn)微咸化現(xiàn)象，表現(xiàn)出海水入侵跡象；80年代以來海水入侵活動迅速發(fā)展，1990年海水入侵面積63.60 km2，到2003年入侵面積達87.86 km2[3]。秦皇島市海水入侵面積大體呈由增到減的趨勢：2012年之前海水入侵面積不斷擴大；2012年為豐水年，地下水位得到恢復，海水入侵面積急劇減少；之后時退時進，變化不大，但較之前均有所減少。

（3）地面沉降和裂縫。深層承壓地下水由于受隔水層和地下咸水體的阻隔，與當?shù)卮髿饨邓暗乇硭w聯(lián)系微弱，若開采后得不到有效補給，只能消耗凈儲量，將會造成地下水位持續(xù)大幅下降，破壞地下水的均衡狀態(tài)，從而引發(fā)地面沉降、塌陷和裂縫等地質(zhì)災害問題。

（4）河道斷流，濕地萎縮。若超采區(qū)地下水及地下水位急劇下降，原有的地下水與河道之間的聯(lián)系和平衡將被打破，加之上游地表水攔蓄量增加等原因，勢必造成地表河流干涸時段加長，嚴重時將引起河道斷流、濕地萎縮。

此外，由于淺層地下水位持續(xù)下降，水力坡度變大，污廢水下滲速度過快，滲透過程中地下水自凈能力變差，從而導致地下水遭受污染。

4 地下水壓采整治措施

4.1 水源置換

充分挖掘當?shù)氐乇硭疂摿Γ瑘猿帧跋鹊乇硭?、后地下水，先非常?guī)水、后優(yōu)質(zhì)水”的水資源優(yōu)化配置原則，充分利用水網(wǎng)工程，實現(xiàn)當?shù)氐乇硭⒌叵滤?、非常?guī)水和外調(diào)水“四水”聯(lián)合調(diào)度，置換地下水超采水量[5]。

秦皇島市昌黎縣西南部為灤河匯入渤海的沖積平原，大部分屬于昌黎縣管轄，沿海小部分已劃歸北戴河新區(qū)管轄。目前，昌黎縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用水全部采用地下水。地下水開采較大的區(qū)域主要集中在昌黎縣南部沿海地區(qū)和西部。南部沿海部分區(qū)域已被河北省人民政府列為地下水禁采區(qū)，西部的2家鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)及為昌黎縣城供水的水源地長期抽取地下水，造成地下水位下降，將會形成新的地下水漏斗。

秦皇島市昌黎縣西南緊臨灤河，灤河水多年來一部分由唐山市使用，一部分入海，水資源在昌黎縣境內(nèi)未得到充分利用。全縣多年來工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活用水約1.92億m3/a，全部通過開采地下水來解決。對此，可通過工程措施充分利用灤河河道地表水源，將其引向昌黎縣、北戴河新區(qū)的沿海超采區(qū)和禁采區(qū)，替代開采地下水源，作為當?shù)氐墓┧匆詽M足正常用水需求。

結合實際，可利用灤河水源現(xiàn)有兩大農(nóng)業(yè)灌溉渠道，其一向團林-赤洋口地下水禁采區(qū)供水，途中兼顧昌黎2家鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)和縣城水源地地下水開采區(qū)；其二向王家鋪-七里莊地下水禁采區(qū)供水。

4.2 控采壓減

一方面，通過實行最嚴格水資源管理制度，對全市各縣區(qū)下達年度地下水開采控制量指標，從嚴控制地下水開采量，逐步全面禁止超采區(qū)地下水開采。同時，根據(jù)有關法律規(guī)定限期封閉超采區(qū)地下水取水工程或逐步核減各取水單位的地下水開采量和年度用水計劃，并依法規(guī)范機井建設管理。

另一方面，通過貫徹落實“節(jié)水優(yōu)先”的原則，實施農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城鎮(zhèn)生活等全方位節(jié)水，從而有效限制并逐步壓減超采區(qū)地下水開采量。根據(jù)2001—2013年用水量資料統(tǒng)計，秦皇島市多年平均年用水量為89 251萬m3，農(nóng)業(yè)灌溉用水量為56 585萬m3，占總用水量的63.4%[6]。農(nóng)業(yè)依然是秦皇島市的第一用水大戶，必須依靠節(jié)水灌溉措施來實現(xiàn)灌溉發(fā)展，大幅度提高水的利用率，降低作物灌水定額。同時，通過更新改造供水管網(wǎng)、調(diào)整工業(yè)結構、推廣節(jié)水工藝、節(jié)水技術和節(jié)水器具、降低供水管網(wǎng)漏損率、減少輸水損失、提高用水效率技術等措施，減少地下水過度開采。

4.3 修復補源

通過實施濕地、坑塘、河道攔蓄等回灌補源工程建設，增加地下水補給量，使地下水位得到回升，改善地下水生態(tài)環(huán)境。開展雨洪資源利用及人工回灌補源，在灌溉水量充足時，利用原有機井或新建機井，結合現(xiàn)有和計劃新建的排水溝道，通過疏浚、擴挖等形成滲水廊道，回灌補源地下水。

在海水入侵區(qū)，考慮到海水入侵面積隨降水量、抽水強度等變化而波動起伏的特點，要逐步全面禁止地下水開采，并可根據(jù)條件修建防潮堤壩和生態(tài)型海岸防護工程，逐漸縮小海水入侵面積。秦皇島沿海河流多為暴漲暴落的山溪性河流，暴雨歷時短，強度大，降水主要集中發(fā)生在7—8月，占年徑流量的70%左右，且一次洪水的洪量主要集中在24 h內(nèi)，24 h洪量占3 d洪量的70%以上。大量的地表徑流排入大海，地下水得不到充分補給，地下水位持續(xù)下降，海水壓迫海（咸）水體向內(nèi)陸延伸[4]。為進一步遏制秦皇島市沿海地區(qū)海水入侵、改善地下水環(huán)境，需要完善河流擋潮工程。

加大城鎮(zhèn)和工業(yè)廢污水處理回用、海水淡化、非傳統(tǒng)水資源開發(fā)、微咸水科學利用等水平，提高水資源循環(huán)利用程度，壓減用于工業(yè)和城鎮(zhèn)綠地灌溉等地下水開采量。

4.4 強化政府管控

落實最嚴格水資源管理制度，結合秦皇島市地下水特點和管理需求，制定地下水超采區(qū)水資源管理和保護的規(guī)章制度，理順涉水部門管理體制、完善工作職責，依法行政、嚴格執(zhí)法、強化監(jiān)督管理工作。嚴格取水許可審批管理工作，地下水取用總量已達到或超過控制指標的暫停審批建設項目新增取用地下水。在地下水超采區(qū)內(nèi)，除居民生活用水和應急供水外，嚴禁新增地下水取水量。建立完善地下水保護的經(jīng)濟政策，嚴格定額管理和計劃指標考核，實行計量收費和超定額、超計劃累進加價制度，促進節(jié)約用水[7]。

5 結語

秦皇島市昌黎縣和北戴河新區(qū)東部沿海部分區(qū)域被列為深層地下水一般超采區(qū)和深層地下水禁采區(qū)，面積為56.3 km2，位于昌黎縣茹荷鎮(zhèn)、劉臺莊鎮(zhèn)、團林鄉(xiāng)及大蒲河鎮(zhèn)。

根據(jù)河北省人民政府對地下水超采區(qū)、禁采區(qū)實現(xiàn)采補平衡的時限要求，亟需開展地下水壓采整治研究。結合當?shù)貙嶋H，切實有效的措施之一為充分利用灤河河道地表水源，通過現(xiàn)有兩大農(nóng)業(yè)灌溉渠道向昌黎縣和北戴河新區(qū)等沿海地下水超采區(qū)和禁采區(qū)引水，替代開采地下水水源，作為當?shù)氐墓┧匆詽M足正常用水需求。此外，還應積極探索其他多方面有效可行的整治措施，以實現(xiàn)地下水資源的優(yōu)化管理與合理開發(fā)。