遼寧省地下水超采區(qū)劃分及分析

劉開(kāi)坤

(遼寧省東港市水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 東港 118300)

1 概 述

遼寧省位于E118°53'-125°46'和N38°43'-43°26'之間，總面積14.75萬(wàn)km2，占全國(guó)的1.5%，它從北到南約530km，從東到西約574km，山地丘陵分列于東西兩側(cè)，約占全省總面積的2/3，中部為廣闊的遼河平原，約占全省總面積的1/3，地貌類型大致為“六山一水三分田” 。 遼寧省位于位于亞洲東部海岸和太平洋西北海岸，它屬于溫帶半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，西北與蒙古高原接壤，被遼東半島和山東半島夾持，東部被山區(qū)所阻擋，屬大陸性氣候[1]。

2 水文地質(zhì)

2.1 地下水分類

根據(jù)地下水的賦存巖組(含水巖組)可以將地下水劃分為變質(zhì)巖類裂隙水、碎屑巖類裂隙水和裂隙孔隙水、火成巖類裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水、松散巖類孔隙水等多種類型。

變質(zhì)巖類裂隙水主要賦存于變質(zhì)巖地層中，其含水巖組巖性為前震旦系的變粒巖、淺粒巖、片麻巖、片巖及混合巖等，沿構(gòu)造及風(fēng)化裂隙儲(chǔ)水。

碎屑巖類裂隙水指賦存于碎屑巖含水巖組中的地下水，其巖性為中生界、新生界砂巖、砂礫巖、頁(yè)巖及泥巖等，沿構(gòu)造、風(fēng)化與層間裂隙儲(chǔ)水。碎屑巖類裂隙孔隙水主要賦存第三系膠結(jié)、半膠結(jié)含水層之中。

火成巖類裂隙水是指賦存于火山巖及侵入巖中的地下水，巖性主要為各期花崗巖、安山巖、玄武巖、流紋巖等，成巖、構(gòu)造及風(fēng)化裂隙儲(chǔ)水。

碳酸鹽巖類巖溶裂隙水賦存于碳酸鹽巖類可溶性含水巖組之中，含水層組巖性主要為震旦亞界、寒武系、奧陶系以及遼河群大石橋組等的灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖、大理巖等，巖溶溶隙及構(gòu)造、風(fēng)化裂隙儲(chǔ)水[2-4]。

松散巖類孔隙水主要賦存于第四系各類砂層、卵礫石層等含水層中。

2.2 地下水的補(bǔ)徑排條件

地下水補(bǔ)給的來(lái)源因地下水的類型而異，丘陵地區(qū)裂隙水的主要來(lái)源是大氣降水，除了大氣降水外，平原和山谷平原的松散巖石孔隙水的供應(yīng)還包括農(nóng)田的灌溉滲入和山麓的橫向補(bǔ)給，特別是由于城市地區(qū)地下水的集中以及大規(guī)模開(kāi)采，地下水水位遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于河流水位，導(dǎo)致大量地表水滲透且補(bǔ)給地下水，從而人為地增加了地下水的滲透和補(bǔ)給。

由于丘陵地勢(shì)陡峭，地下水的水力坡度大，徑流條件好，地下水通過(guò)裂縫和孔隙通過(guò)徑流排入河谷或平原，平原地區(qū)由于地勢(shì)較為平坦，其徑流條件不如丘陵地區(qū)，遼寧遼河流域上下平原兩側(cè)的山前地區(qū)的地形要比遼河下游低平原的地形要大，而其遼河下游平原含水層中的顆粒相對(duì)較細(xì)，地下水徑流相對(duì)較慢。

丘陵地區(qū)的地下水主要以河川基流的形式排放，并且是地表徑流的一部分， 此外，山谷和平原仍然有一些地下水流出和地下蒸發(fā)，山脈和平原邊界的山麓也有橫向流出，平原地區(qū)地下水的主要排泄方式是人工開(kāi)采，占排水的大部分，其次是地下蒸發(fā)，沿河道的排水和沿海地區(qū)的側(cè)向排水等[5]。

3 地下水資源及開(kāi)發(fā)利用

3.1 地下水資源量

根據(jù)遼寧省第二次水資源評(píng)估結(jié)果，多年平均水資源總量為341.79億m3，多年均地下水資源為124.68億m3[5]，其中丘陵地區(qū)地下水資源為67．42億m3，平原區(qū)資源量為63.99億m3，山前側(cè)向補(bǔ)給量為2億m3，地表水體補(bǔ)給量為4.73億m3，地下水徑流模數(shù)為8.82萬(wàn)m3/km2，其趨勢(shì)是平原大于山脈，東部大于西部。

流域地下水資源分布情況如下：三級(jí)區(qū)地下水資源量最大的地區(qū)是柳河河口以上，有23.13億m3，占全省地下水資源的19.4%，環(huán)渤海，渾河，環(huán)渤海西部和柳河口以下的地下水資源分別占全省資源的10-15%。 渾江上下河口占全省地下水資源的6-8%。 其他流域的地下水資源僅占全省地下水資源的一小部分，均低于1%。

3.2 地下水開(kāi)發(fā)利用

根據(jù)《遼寧省水資源公報(bào)》，2017年全省總供水量143.67億m3，其中地下水67.59億m3，占總供水量的47.0%，而淺層地下水為67.13億m3，深層地下水為3900萬(wàn)m3，微咸水為1.07億m3。在地下水用水量中，農(nóng)業(yè)灌溉、林牧漁畜、工業(yè)、城鎮(zhèn)公共、居民生活及生態(tài)與環(huán)境用水量分別為36.48億m3、5.17億m3、12.07億m3、3.68億m3、9.86億m3及0.33億m3。

4 地下水超采區(qū)劃分

4.1 劃分步驟

地下水超采區(qū)劃分由確定工作分區(qū)、監(jiān)測(cè)井選用、地下水類型劃分、地下水超采區(qū)量算、圖件繪制、邊界劃定與校核、超采區(qū)范圍劃定等步驟組成。

1)評(píng)價(jià)分區(qū)。結(jié)合黃渤海沿岸平原區(qū)實(shí)際情況，確定劃分地下水超采區(qū)的評(píng)價(jià)分區(qū)。

2)監(jiān)測(cè)井選用。按照全面收集，典型篩選的原則，同時(shí)考慮選用監(jiān)測(cè)井的密度滿足相應(yīng)成圖比例尺，較均勻分布在工作區(qū)內(nèi)的要求，在全面分析平原區(qū)監(jiān)測(cè)井的基礎(chǔ)上，選取代表性強(qiáng)、資料連續(xù)性好、監(jiān)測(cè)設(shè)施先進(jìn)的監(jiān)測(cè)井歷年的監(jiān)測(cè)資料為主要?jiǎng)澐忠罁?jù)，進(jìn)行超采區(qū)劃分。地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)井(站)盡量從正常使用的開(kāi)采量監(jiān)測(cè)井中選取，作為分析依據(jù)。

3)地下水類型劃分，地下水劃分為淺層地下水和深層承壓水。

4)地下水超采區(qū)量算與圖件繪制。分別采用水位動(dòng)態(tài)法、開(kāi)采系數(shù)法以及引發(fā)問(wèn)題法三種方法進(jìn)行量算，分別劃定其超采區(qū)邊界，并繪制成圖。

5)邊界劃定、校核與范圍確定。對(duì)采用三種計(jì)算方法劃定的超采區(qū)邊界進(jìn)行疊加，圈出三個(gè)邊界的外包線，綜合考慮水文地質(zhì)條件、開(kāi)采條件、評(píng)價(jià)期間地下水超采情況、繼承性等因素，合理劃定超采區(qū)分布范圍，分為一般超采區(qū)和嚴(yán)重超采區(qū)，當(dāng)三種方法所確定的超采面積的邊界相差較大時(shí)，應(yīng)重新檢查每種方法采用的基本數(shù)據(jù)，并應(yīng)綜合分析各種影響因素以合理界定超采區(qū)邊界[6]。

4.2 劃分方法

采用水位動(dòng)態(tài)法、開(kāi)采系數(shù)法和引發(fā)問(wèn)題法相結(jié)合劃定超采區(qū)。

1)水位動(dòng)態(tài)法，基于年平均地下水位下降率的過(guò)度開(kāi)發(fā)區(qū)劃定。

2)開(kāi)采系數(shù)法，以地下水開(kāi)采系數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行超采區(qū)劃定。

3)引發(fā)問(wèn)題法，以地下水開(kāi)采所引起的生態(tài)和環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，圈定過(guò)度開(kāi)發(fā)區(qū)。主要計(jì)算參數(shù)包括：年均地面沉降速率、地下水水質(zhì)類別、地質(zhì)災(zāi)害等。

4)將水位動(dòng)態(tài)法、開(kāi)采系數(shù)法和引發(fā)問(wèn)題法分別圈定的超采區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ進(jìn)行疊加(圖1)，圈出三個(gè)邊界的外包線，先將共同的交集部分劃定為超采區(qū)(圖1中陰影部分面積)，對(duì)于兩種方法的交集部分和非交集部分(圖1中非陰影部分面積)，綜合考慮水文地質(zhì)條件、開(kāi)采條件、基礎(chǔ)資料及超采等情況劃定邊界。最后，分析并對(duì)三法圈定的超采邊界進(jìn)行分析，劃定最終超采區(qū)范圍。

對(duì)于基礎(chǔ)資料無(wú)法同時(shí)滿足三種方法的地區(qū)，優(yōu)先采用水位動(dòng)態(tài)法劃定，開(kāi)采系數(shù)法和引發(fā)問(wèn)題法作為參考。例如，某地區(qū)超采邊界可同時(shí)滿足水位動(dòng)態(tài)法和開(kāi)采系數(shù)法(引發(fā)問(wèn)題法)，但不滿足引發(fā)問(wèn)題法(開(kāi)采系數(shù)法)，則以水位動(dòng)態(tài)法為主，開(kāi)采系數(shù)法或引發(fā)問(wèn)題法為參考，再考慮繼承性、數(shù)據(jù)代表性等因素最終劃定超采區(qū)邊界。

圖1 地下水超采區(qū)邊界劃定方法示意圖

4.3 劃分標(biāo)準(zhǔn)

4.3.1 按超采程度分級(jí)

分析計(jì)算評(píng)價(jià)期內(nèi)年均地下水水位持續(xù)下降速率、年均開(kāi)采系數(shù)、引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)環(huán)境惡化的程度等，劃分出一般超采區(qū)和嚴(yán)重超采區(qū)。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表1。

4.3.2 按超采范圍分級(jí)

按照超采區(qū)面積(F)大小劃分為四級(jí)：

特大型超采區(qū)：F≥5000 km2

大型超采區(qū)：1000 km2≤F<5000 km2

中型超采區(qū)：100km2≤F<1000 km2

小型超采區(qū)：F<100 km2

4.4 地下水超采區(qū)劃分

按超采區(qū)規(guī)模劃分，超采區(qū)面積<100km2的小型地下水超采區(qū)47個(gè)，超采面積1258 km2，超采面積介于100km2和1000km2之間的中型地下水超采區(qū)8個(gè)，超采面積1963.6 km2，無(wú)大型及以上超采區(qū)。按超采區(qū)類型劃分，淺層淡水超采區(qū)面積為2254.7 km2，其中沈陽(yáng)市超采面積最大，超采893.2 km2。海水入侵超采區(qū)面積為966.9 km2，其中大連市海侵區(qū)面積最大，為624.3 km2。

表1 地下水超采區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)分析評(píng)價(jià)， 2018年，全省淺層地下水超采面積3221.6km2，深層承壓水超采面積5870.1km2[10]，淺層與深層超采區(qū)垂直交疊面積為227.5km2，省過(guò)度開(kāi)發(fā)區(qū)總面積為8864.2km2。