遼寧地區(qū)淺層地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)與復(fù)核探析

翟 勇

(遼寧省營口市隆盛工程建筑工程有限公司，遼寧 營口 115000)

0 前 言

綜合分析遼寧省的地下水開采量和地下水環(huán)境狀況，通過采取水位動(dòng)態(tài)法，開采系數(shù)法和引發(fā)問題法[1]，結(jié)合目前的開發(fā)利用特點(diǎn)和一段時(shí)間內(nèi)全省的水資源管理，初步確定了超采區(qū)的范圍，這項(xiàng)工作的實(shí)際需要是調(diào)整由水位法、采礦系數(shù)法和引起問題的方法確定的地下水超采區(qū)重疊部分的邊界，并考慮海水入侵的范圍來確定地下水位，以此來確定遼寧省新劃定的地下水超采區(qū)范圍。

經(jīng)過分析，可以看出該區(qū)域?yàn)槌蓞^(qū)，通過水位法確定的邊界為超采區(qū)域的最終邊界，開采系數(shù)法確定的邊界是水量超采區(qū)域的最終邊界[2]，屬于引發(fā)問題的領(lǐng)域，通過該方法確定的邊界被用作超采區(qū)域的邊界，在同一地區(qū)，既有水位在下降，又存在水量過度超采所引發(fā)問題的區(qū)域[1]，運(yùn)用上述三種方法水確定邊界外包線作為最終透支區(qū)的邊界。

經(jīng)過調(diào)整和修正，在此超采區(qū)評(píng)估中，總共確定了55個(gè)淺層地下水超采區(qū)域，其中，水位動(dòng)態(tài)法確定有2個(gè)超采區(qū)，通過開采系數(shù)法確定了38個(gè)超采區(qū)，通過引發(fā)問題的方法可以識(shí)別超采區(qū)36個(gè)。

1 地下水超采區(qū)數(shù)量、面積與分布

根據(jù)地下水超采區(qū)劃分結(jié)果，全省共劃分出55個(gè)地下水超采區(qū)，超采面積3221.6km2。按超采區(qū)規(guī)模劃分，地下水超采區(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2254.8 km2，其中沈陽市超采面積最大，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。

水位動(dòng)態(tài)法分析結(jié)果，沒有出現(xiàn)年均下降速率>1.0m的區(qū)域，本次評(píng)價(jià)超采程度劃分只針對(duì)開采系數(shù)法劃分結(jié)果，水質(zhì)污染和海咸水入侵區(qū)不再劃分超采程度。開采系數(shù)法超采區(qū)中，將開采系數(shù)>1.3的為嚴(yán)重超采區(qū)，其他超采區(qū)作為一般超采區(qū)。根據(jù)劃分結(jié)果統(tǒng)計(jì)，本次共劃分出淺層淡水超采區(qū)41個(gè)，其中，嚴(yán)重超采區(qū)共26個(gè)，一般超采區(qū)15個(gè)；劃分出海水入侵超采區(qū)14個(gè)。

2 地下水超采量

本次劃分的地下水超采區(qū)共有55個(gè)，根據(jù)開采系數(shù)法確定的超采區(qū)有38個(gè)，其中嚴(yán)重超采區(qū)有26個(gè)，開采系數(shù)>1.3，最大的達(dá)到2.92；一般超采區(qū)有12個(gè)，開采系數(shù)法確定的超采區(qū)累計(jì)超采量30670.8萬m3。

因大部分地下水源為傍河取水水源，傍河水源取水過程中會(huì)大量地襲奪河水[3]，據(jù)監(jiān)測，我省中部平原區(qū)河水水質(zhì)較差，因此，本次超采區(qū)劃分過程中，為全省供水安全考慮，在超采量計(jì)算過程中，把水質(zhì)超采區(qū)的現(xiàn)狀年均地下水開采量全部作為超采量進(jìn)行處理，這樣在開采系數(shù)法確定超采量基礎(chǔ)上，考慮水質(zhì)超標(biāo)問題后，全省地下水超采量增加至136468.6萬m3。

3 地下水水位動(dòng)態(tài)

本次按地下水位動(dòng)態(tài)法評(píng)價(jià)的超采區(qū)共有2個(gè)，主要位于沈陽市區(qū)和葫蘆島的興城市。該類超采區(qū)地下水埋深不大，沈陽城區(qū)埋深在7-16m，興城超采區(qū)埋深在2-6m之間。

從年內(nèi)變化趨勢看，淺層地下水水位動(dòng)態(tài)年內(nèi)變化明顯，一般3-5月為枯水期，水位總體上呈下降趨勢[3]，6-9月為豐水期，隨著降水量的逐漸增加，水位總體上呈上升趨勢，9月份汛期過后，水位逐漸恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)。

從年際間變化來分析，根據(jù)評(píng)價(jià)期內(nèi)代表監(jiān)測站的地下水水位動(dòng)態(tài)分析，2018-2019年間，超采區(qū)內(nèi)地下水位動(dòng)態(tài)變化不大，地下水位年均下降速率均不到1m。代表站2018-2019年地下水位變化情況見圖1和圖2。

圖1 沈陽地區(qū)代表站歷年地下水位變化曲線

圖2 興城地區(qū)代表站歷年地下水埋深變化曲線

4 生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題

遼寧省普遍采用的傍河取水，在嚴(yán)重污染河段造成河水對(duì)地下水含水層和地下水質(zhì)的污染；沿海地帶地下水補(bǔ)給區(qū)的地下水過量開采造成海水和咸水入侵[4]，并使其不斷加重；在中小流域過度開采地下水，造成河道基流量減少，甚至斷流或只流淌污水，使河流失去基本環(huán)境流量；地下水的過度開采，透支了地下水儲(chǔ)量，造成干旱年缺水問題加重；地下水含水層和水質(zhì)受到來自于點(diǎn)源和面源的污染，同時(shí)存在天然有害物質(zhì)[5]。

遼寧省本次地下水超采區(qū)研究范圍主要是城市生活及工業(yè)地下水集中供水水源區(qū)，而這些城鎮(zhèn)地下水集中供水水源地大部分為傍河取水水源，在地下水的開發(fā)利用中，傍河開采是一種重要的取水方式。由于河道附近含水層與河水水力聯(lián)系密切，作為傍河地下水源地，雖然開采的是地下水，但河流的補(bǔ)給是其主要來源，地下水和河水之間時(shí)刻處于相互影響、相互轉(zhuǎn)化、相互制約的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[6-7]。

本次超采區(qū)研究項(xiàng)目，以2018年和2019年春季灌溉期為時(shí)間段，以遼河干流為典型區(qū)域，以鐵嶺北水源、沈陽黃家水源和沈陽依牛堡水源三個(gè)地下水傍河取水水源為代表，利用地下水?dāng)?shù)值模擬方法，進(jìn)行了春季灌溉期河水與下游傍河取水的取水之間的補(bǔ)排關(guān)系研究。各水源地研究結(jié)果見表1。

表1 遼河干流傍河水源地開采程中襲奪河水量情況表

通過以上研究表明，遼河下游河道入滲補(bǔ)給量占水源開采量的比例在50%左右，它們中的大多數(shù)開采量已超過了一半以上。

5 超采區(qū)的復(fù)核

2001年，遼寧省共劃分了20個(gè)淺層地下水超采區(qū)，總面積2623 km2，分布在遼寧省的7個(gè)城市中。

5.1 復(fù)核的超采區(qū)

本次地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)，共復(fù)核了全省第四系地下水超采區(qū)20個(gè)，除原單個(gè)超采區(qū)外，原大連市的5個(gè)海侵區(qū)因與本次的海侵區(qū)劃定范圍不一致，分屬不同的片區(qū)，因此，本次按大連市整體與上次進(jìn)行復(fù)核。

經(jīng)復(fù)核，保留的超采區(qū)有17個(gè)，其中，全省面積減少的超采區(qū)共有9個(gè)，面積增加的超采區(qū)共有7個(gè)，面積不變的超采區(qū)有1個(gè)。取消的超采區(qū)有3個(gè)。

5.2 取消的超采區(qū)

本次取消的超采區(qū)主要有3個(gè)：鞍山市的太平水源超采區(qū)、大連市的瓦房店三家子超采區(qū)和旅順三八里超采區(qū)。鞍山市太平水源超采區(qū)原超采面積為23km2，可開采量為1094萬m3/a，實(shí)際開采量為1166萬m3/a，超采量72萬m3/a，開采系數(shù)為1.07。根據(jù)全省地下水保護(hù)行動(dòng)計(jì)劃及《全省封閉地下水取水工程實(shí)施方案》的要求，目前太平水源已基本封閉，因此本次將該超采區(qū)取消。

大連市的瓦房店三家子超采區(qū)位于瓦房店市祝華街道，原超采區(qū)面積為7km2，可開采量為39萬m3/a，實(shí)際開采量為40萬m3/a，超采量1萬m3/a，開采系數(shù)為1.03。本次評(píng)價(jià)過程中，經(jīng)調(diào)查，三家子超采區(qū)現(xiàn)狀實(shí)際開采量為30萬m3/a，開采系數(shù)僅為0.77。因地下水開采量的減少，目前該超采區(qū)已經(jīng)不超采，因此本次評(píng)價(jià)將該超采區(qū)取消。

旅順三八里超采區(qū)原超采區(qū)面積為9.8km2，可開采量為54萬m3/a，實(shí)際開采量為58萬m3/a，超采量4萬m3/a，開采系數(shù)為1.07。經(jīng)調(diào)查，三八里超采區(qū)現(xiàn)狀實(shí)際開采量為21萬m3/a，開采系數(shù)為0.39。因地下水開采量的減少，現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果不超采，因此，本次評(píng)價(jià)將該超采區(qū)取消。

因此，本次評(píng)價(jià)將原太平水源、瓦房店三家子和旅順三八里3個(gè)超采區(qū)取消。全省取消的超采區(qū)見表2。

表2 遼寧省取消的超采區(qū)與原超采區(qū)對(duì)比分析表

5.3 本次超采區(qū)劃分與原超采區(qū)劃分變化

5.3.1 評(píng)價(jià)范圍不同

上次超采區(qū)評(píng)價(jià)的范圍主要是以遼寧省中部平原區(qū)及沿海地區(qū)的7個(gè)地級(jí)市為重點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)；本次評(píng)價(jià)范圍涵蓋全省平原區(qū)及山丘區(qū)，以中部平原區(qū)、山間河谷平原區(qū)及海水入侵區(qū)為重點(diǎn)，對(duì)全省14個(gè)地級(jí)市均進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

5.3.2 評(píng)價(jià)方法不同

上次評(píng)價(jià)采用定性指標(biāo)和開采系數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)；本次評(píng)價(jià)采用水位動(dòng)態(tài)法、開采系數(shù)法、引發(fā)問題法三種方法進(jìn)行劃分[8-11]。

5.3.3 評(píng)價(jià)內(nèi)容不同

上次評(píng)價(jià)僅包括水量開采問題及海水入侵問題；本次評(píng)價(jià)除包括水量超采問題和海水入侵問題外，還增加了水質(zhì)超標(biāo)問題的評(píng)價(jià)。

將本次超采區(qū)評(píng)價(jià)與上次評(píng)價(jià)進(jìn)行對(duì)比分析可以看出，淡水超采區(qū)由原來的14個(gè)增加到了41個(gè)，增加了27個(gè)；海侵超采區(qū)由上次的6個(gè)增加到了14個(gè)，增加了8個(gè)。淡水超采區(qū)面積由原來的面積2010.6km2，增加到了2254.7 km2；海侵區(qū)面積由上次的612.3 km2，增加到了966.9 km2。兩次超采區(qū)評(píng)價(jià)對(duì)比見表3。

表3 本次超采區(qū)評(píng)價(jià)與上次超采區(qū)評(píng)價(jià)對(duì)比表

6 結(jié) 語

本次地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)過程中，在我省盤錦、錦州和營口等市，上層存在著淺層地下水超采區(qū)和咸水區(qū)，在下部還存在著深層承壓水超采區(qū)，為了在行政區(qū)域上便于管理，本次評(píng)價(jià)將垂向上多層超采區(qū)重合部分的面積進(jìn)行了合并[12-13]。經(jīng)評(píng)價(jià)，全省淺層地下水超采區(qū)面積為3221.6 km2，深層承壓水超采區(qū)面積為5870.1km2，淺層與深層超采區(qū)垂向上重合部分的面積為227.5km2，扣除重合部分后，全省超采區(qū)總面積為8864.2km2。