辽阳首山地下水人工回灌可行性研究

胡春媛 ，宓永宁 ，赵 林

（1.沈阳农业大学水利学院，110161，沈阳；2.沈阳农业大学工程质量检测中心，110161，沈阳；3.辽宁省水利水电科学研究院，110003，沈阳）

一、研究区概况

1.地下水开发利用现状及存在问题

辽宁省辽阳市首山地区在20世纪80年代初由于过量开采，形成了地下水漏斗区。随着经济社会的持续快速发展，地下水开采量也逐年增加，地下水水位不断下降，漏斗区面积不断扩大。据统计，辽阳市首山地区地下水可开采量2.75亿m3/a，现有开采井729眼，最大开采量3.15亿m3/a，超采4 048万m3/a，超采率达13%。

由于地下水水位下降，很多机井报废，造成漏斗区内有16万农村人口和0.8万头大牲畜饮水困难。同时，新打深井和更换水泵，使供水费用增加，单位出水量的耗电量增加，从而降低了供水效益。

近年，在首山地区水源区的工矿企业采取节水措施，以及部分企业用水量减少，削减了地下水开采量，使地下水水位有所回升。虽然漏斗中心地下水埋深有所回升，但是随着经济的快速增长，用水量还将不断增加，如果不采取必要措施，首山漏斗区将难以恢复。

2.水资源供需形势分析

（1）水资源供需现状

根据辽宁省水资源综合评价成果，辽阳市多年平均地表径流量8.86亿m3，地下水资源量9.54亿 m3，扣除重复水量7.18亿m3，全区水资源总量11.22亿m3。太子河最大年径流量为49亿m3，最小年径流量为8.66亿m3。2005年辽阳市地表水供水量4.75亿m3，地下水供水量 5.87亿 m3，地下水供水量占总供水量的55.27%。

辽阳市境内共有引、蓄、提水工程144座，设计供水能力7.14亿m3，扣除大型水库供水，地表水开发利用程度为37.10%；地下水水井4 031眼，供水能力7.22亿m3，地下水开发利用程度为76.37%。

（2）供需形势分析

辽阳、鞍山两市是辽宁省重要的冶金、石化工业基地，2005年两市总用水量23.1亿m3，占全省用水总量的17%，其中工业、城镇生活用水8.1亿m3。根据《辽宁省国民经济和社会发展第十一个五年规划》，未来5年两市GDP将以年均13%的速度增长，人口不断增加，预测至2010年年末鞍山、辽阳两市总需水量将较现状增长15%以上，未来水资源的供需矛盾将更加突出。

预测到2030年辽阳市城市需水量4.32亿m3/a，现状水源取水量为2.25亿m3/a，为了控制地下水环境继续恶化，根据《辽宁省地下水资源保护区防护治理规划报告》，首山水源地需要压缩地下水开采量0.12亿m3/a，实际城市用水的供水能力为2.13亿m3/a，届时城市用水将缺水2.18亿m3/a，若没有新开发的水资源量，未来城市用水的供需矛盾将更加突出。

二、地下水人工回灌条件分析

1.水文地质条件

首山漏斗区内东南丘陵区主要出露辽河群的变质岩、震旦系的石英砂岩、页岩，还有寒武系、奥陶系的灰岩。山前地带灰岩隐伏于其他地层和第四系之下，灰岩内广泛发育的溶洞和溶隙使其成为区内的隐伏岩溶含水层，局部地段与第四系含水层相通。地下水的主要径流方向是由东北至西南，在首山水源区及其影响区受开采控制，水位呈漏斗状分布而形成向心流，地下径流水力比降为3‰。区域地下水径流的上游地段为主要补给区，下游地段为主要排泄区，区域地下水的排泄以开采为主，漏斗区的开采为最集中的排泄点，项目区地表埋深2.0～5.0 m以下岩性颗粒比较粗大，渗透性好。

根据以上分析，认为在首山地区实施地下水回灌工程是可行的。

2.可利用的回灌水源

根据首山的自然地理条件，回灌水源主要为地表水。经计算，辽阳站径流在满足各项需用水后，多年平均还有剩余水量6.3亿m3，其中观音阁水库的多年平均弃水量为2.0亿m3，葠窝水库的多年平均弃水量为3.65亿m3，汤河水库的多年平均弃水量为0.43亿m3，葠—汤—辽区间的多年平均余水量为0.23亿m3。这些剩余水量即可作为地下水回灌的可利用水量。

3.人工回灌水的水质要求

根据对太子河辽阳站断面和辽阳灌区四分干闸门断面分别取样分析，考虑首山地下水漏斗区对回灌水的水质要求，共设水温、pH、电导率、悬浮物、氯化物、硫酸盐、总硬度、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、高锰酸盐指数、生化需氧量、氟化物、总氰化物、砷化物、挥发酚、六价铬、汞、镉、铅、总铜、总大肠菌群等23项。取样结果与《地下水质量标准》（GB/T 14848—93）进行比较，结果显示太子河管桥上游河道水水质符合人工回灌水的水质要求。

三、效益分析

1.社会效益

回灌工程建成以后利用汛期余水每年将向漏斗区回灌941.3万m3水，大大增加了工业用水和生活用水的可利用量。

2.经济效益

回灌工程的实施，将缓解漏斗区范围的扩大，地下水水位将逐年回升，从而降低抽水水泵的扬程，提高水泵效率，节省了运行费用。另外，过去每年因地下水水位下降而报废的水泵，在回灌工程实施以后，水位将得到回升，这部分损失将会避免，并且可以减少新开水源及水处理设施的投资。

3.环境及生态效益

本地区是鞍山辽阳两市的工业和市政用水水源地，回灌以后的水质经过土壤的过滤吸附后，水质得到改善；地下水水位的逐年回升，也将从根本上解决由于地下水超采带来的一系列生态问题，改善该地区生态环境。

四、结论与建议

根据以上分析研究，在首山地区实施地下水人工回灌，进行人为干预下的含水层回灌补源，并采取积极的地表水引渗措施，努力实现地表水与地下水的联合运用是可行的，从长远来看，也是必需的。为此，特提如下建议：

①利用已有的条件进行地下水人工回灌，尽量不造成对环境的二次破坏。首山地下水漏斗区范围内由于人工采砂形成多处沙坑，沙坑开挖比较深，回灌入渗条件良好，可利用这些沙坑作为回灌的一种方式。另外，应该对沙坑进行围护，加强沙坑及周边管理，防止沙坑积水对地下水水质污染。

②在进行地下水人工回灌的同时应结合其他措施来恢复地下水水位，对于产生污染严重的工厂应严格控制其排污标准，避免回灌水源被污染，还应实时监测回灌水源的水质情况，一旦水质发生恶化，应立即停止回灌，采取措施处理改进，以免对地下水产生污染。

③地下水回灌是一项复杂的工程，涉及许多理论和技术问题。为保障地下水人工回灌工程运行安全良好，必须建立回灌工程的监测与水资源信息管理系统，特别是地下水水质的监测，以便及时准确地掌握地下水动态。

[1]云桂春，成徐州，等.人工地下水回灌 [M].北京：中国建筑工业出版社,2004.

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