大连市甘井子地区地下水资源保护及海水入侵问题探讨

宋 青

(辽宁水文地质工程地质院，辽宁大连116037)

1 概况

甘井子区位于城乡结合部，呈马蹄形环抱大连的中山、西岗、沙河口三区。在地貌上属于辽东半岛南部，为千山山脉的西南的延伸端，濒临黄海、渤海，形成两海之间丘陵起伏的半岛地形。西南宽，东北窄，东西长40 km，南北35 km。

区内丘陵区海拔在50～400m，山地最高海拔为405m。较平坦的堆洪积裙一般存在于丘陵的山麓，坡度2～5°，分布于大辛寨子及其在南部。坡洪积平原呈条带状分布于周水子－大辛子，牧城驿～营城子一带，地势平坦开阔，地面标高约5m。是区内最大的平原区，著名的周水子国际机场就分布在此地。

区内属北半球暖湿带半湿润季风气候区，表现出四季分明，雨热同季，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和的特点。多年平均气温24℃。全区多年平均降水量622 mm，年内降水量不均，其中七、八、九月份相对集中，约占全年降水量的64%。年平均蒸发量约在1500 mm，其中月平均蒸发量五月份最大，为225 mm。

本区地表水系不甚发育，共有河流有13条，分属黄渤水系，均为独立入海的河流，也是季节性河流。流域总面积为317.42 km2，总长128.6 km。区内主要河流有马兰河、夏家河、泉水河。境内水资源贫乏。年平均降水662 mm。总降水量2.99×108m3。多年平均地表径流深138 mm。径流总量6365×104m3。地下水天然资源6591×104m3，可开采量3556×104m3。地下水资源开发利用率高，个别地段超量开采。

2 水文地质条件概况

区内地下水类型按地下水赋存的介质分为三大类型。

松散岩类孔隙水 主要分布于第四纪松散岩组的河流相冲积谷地砾砂石及山前坡洪积扇裙亚砂土含砾石堆积物，第四纪堆积物厚度一般在3～15m，其中含水层厚度较薄，单井涌水量100～500m3/d。

碳酸盐岩裂隙岩溶水 含水岩组由震旦系中统南关岭组的石灰岩、含藻及灰岩泥质灰岩，甘井子组白云质灰岩、硅质结核灰岩，营城子组纯灰岩等组成。其富水性受蓄水构造、岩溶发育程度控制，单井涌水量100～1 000m3/d，主要分布于南关岭北部、大连湾、周水子、黄龙尾、辛寨子西北、革镇堡中部等地。

基岩裂隙水 含水岩组的地层岩性包括震旦系下统南芬组板岩、石英岩互层，中统桥头组岩，上统北山组页岩、薄层石英砂岩。地下水赋存在岩石的风化裂隙、构造裂隙和成岩裂隙中，在山区多以泉水的形式出露，泉的流量0.01～0.22 l/s。在板岩或石英岩为主的地层中钻孔，单井涌水量大多数小于100m3/d，在以石英岩和板岩地层为含水层的钻孔，单井涌水量一般为100～300m3/d。主要分布于红旗、凌水、辛寨子西南。

上述三种类型的地下水除第四系松散岩类孔隙水在全区零散分布外，周水子以北均为碳酸盐岩裂隙岩溶水分布区，存在良好的富水地段，但水质差异较大，而南部为基岩裂隙水分布区，单井出水量较均匀，其富水性差，但张性的构造部位仍然能凿出单井涌水量达400～500m3/d的深井。

区内地下水化学类型可分为四种。

①重碳酸氯化物钙型水。这类水分布广，矿化度小于0.5g/l。一般分布于黄龙尾、鞍子山、城山、歪石砬子等山区;②氯化物重碳酸钙钠型水。矿化度0.5～1.0g/l。主要分布于辛寨子、周水子、革镇堡及大连湾一带;③重碳酸钙型水。矿化度小于1.0g/l，主要分布在南关岭骆驼山、狼山一带;④氯化物钠钙型水。矿化度1.0～3.0g/l，主要分布于营城子湾、牧城湾及金州湾等滨海一带。此外在南关岭—泉水地段出现氯化钠型水，矿化度大于3.0g/l[1]。该类型地下水主要是因海水入侵而引起的。

3 地下水资源开采现状

3.1 地下水开采现状

全区共有工农业供水井595眼，开采量达6.92×104t/d，其中工业开采井为165眼，开采量达4.2×104t/a，农业开采井430眼，开采量达2.72×104t/a。合计占总供水量的20%。

区内地下水资源主要分布在碳酸盐岩地区，其开采资源为8.262×104t/d，石英岩和板岩地区的开采资源为4.32×104t/d。合计开采资源为12.589×104t/d。

2010年统计甘井子区地下水资源量2116×104m3，可开采量1178×104m3，2010年实际开采量 3272×104m3，开采率154.63%[2]。

3.2 存在问题

3.2.1 开采井布局不合理

开采井分布不合理，呈现局部超采。全区凡临海的低洼地段是地下水的富集区，也是地下水的超采区，这一地区的水质一般都受到污染，包括海水入侵。如周水子地段，由于企业的大量开采，形成一定范围的降落漏斗，引起海水倒灌。南关岭地段在七十年代末、八十年代初期，工农业开采量约4.5104t/d，发生严重的海水入侵，地下水CL－含量激增，最高达1 000g/l，近几年因产业结构调整，地下水开采程度下降，尤其是农业开采量锐减，使地下水水质有所改善。

3.2.2 供水用途

依据区内的水质分布状况，一些开采地下水的单位在供水用途上存在一定的盲目性，如利用水质较差的地下水做饮用水或锅炉用水，这种用法对人体的健康和工业设备都有极大的危害性。

3.2.3 地下水污染问题

近些年来，随着工业农业的发展，区内的地下水污染也日趋严重，其污染原因比较复杂。污染源是厂矿企业排放的废水及城市生活污水，另外农村施用的化肥、农药也占有相当的比例。

1)工业废水。目前虽然对多数厂家产生的污水进行处理，但是还有相当一部分企业产生的废水仍然利用过去的明渠、管道输入海域或渗入地下，由于大部分管道年久失修、多处渗漏污染了地下水，根据1985年资料，甘井子区主要工业废水排放总量达23171.00×104t/a，主要污染物成分有:COD、悬浮物、挥发酚、氰化物、砷、汞、铬、镉、铅、铜、锌、镍、硫化物、苯胺类、石油类等。

2)工业废渣。据大连市环保部门资料1985年甘井子区工业废弃物的产生量是136.0246×104t。其中，冶炼渣12.7534×104t，燃料渣 20.0300 × 104t，有害渣 27.5332 × 104t，矿渣54.2779 ×104t、工业粉尘3.7815 ×104t、工业垃圾17.6486 ×104t。

3)生活污染。全区每年都有大量的生活污水和生活垃圾排放、除了一部分污水排泄入海外，还有相当一部分深入地下，污染地下水、据城建部门资料统计，年排放生活污水量1358.23×104t，这些生活污水富含多种元素，渗透到地下水中、污染地下水、主要河流河水及附近的地下水污染，正是此类污染的结果。

4)农药及化肥。农药与化肥的大量施用，使植物不能吸收的一部分通过降雨入渗污染地下水或通过地表径流排入河流再污染地下水。

4 海水入侵问题

4.1 海水入侵现状

海水入侵，是不合理过量开采地下水造成的。它使一些工业产品的质量受到影响，严重腐蚀输水管道和锅炉、使农业的果类蔬菜减产或不能种植;并危害水源，水井报废。在甘井子、革镇堡、南关岭等地，60年代10多年的时间，海水入侵深入陆地7.5 km，入侵面积达48 km2。特别是南关岭—前、后盐村地段最为典型。据测定1964年地下水氯 离子含量50～100 mg/l，经过13年的变化，离子增长2～4.5倍。许多水的化学类型由重碳酸氯化物钙型水变为氯化物重碳酸钙型水。在这个仅有24 km2范围内，1979年有机电井124眼之多，45号井降落水位13.9m，枯水期日开采量50480 t，为1964年提交地下水储量的14倍。至1990年，海水入侵有继续发展的趋势，从2000年以后，至2010年，由于入侵地段限制了地下水的开采量，入侵趋势有所减缓[3]。

区内地下水资源由于常年无序开采，已造成地下水水位大幅度下降，开采漏斗面积逐渐扩大，地下水水质受海水入侵污染日益严重等环境地质问题。

4.2 引起海水入侵的地质条件

发生海水入侵的含水介质主要有两种:一是松散岩类含水岩组;二是碳酸岩盐含水岩组。其中，后一类是发生海水入侵地质灾害最活跃的地层。海水入侵的松散岩类含水组分布于沿海岸低洼地区的第四系松散层中，由于分布面积小，影响范围也一般很小，往往是大口井取水所造成的。发生海水入侵的地层岩性主要的就是碳酸盐岩含水盐组，由于碳酸盐岩具有大规模的岩溶，成为地下水的主要含水层，临海的岩溶地下水富集区常常成为人们开发地下水的对象，长期不合理的开采造成水位下降，形成漏斗，水力梯度有利于海水倒灌补给大陆的地下淡水，产生海水入侵。

由于各种构造的存在，包括各种紧密线型的褶皱构造带、断裂构造带。辉绿岩脉接触构造带及岩层的层面构造等，控制了岩溶的空间展布，岩石的完整性和连续性遭到破坏，岩溶作用强烈，溶隙、溶孔与溶洞密如蜂窝。而且负地形汇集了丰富的地下水、径流强度大，在地下水循环交替积极的强径流带均发育大溶洞或宽大的溶蚀裂隙，岩溶化程度较高。使岩溶发育在沿褶皱、溶蚀洼地轴部、丘间谷地河谷，断裂构造带附近(一侧或两侧)及辉绿岩脉侵入体与灰岩接触带部位接触带等部位。

区内主要岩溶带有，革镇堡～辛寨子岩溶发育带;大辛寨子～周水子岩溶发育带;友谊街岩溶发育带;南关岭～泉水子岩溶发育带;后关～姚家岩溶发育带及毛茔子岩溶发育带等[4]。

4.3 引起海水入侵的原因

1)开采井的不合理布局和超采是引起海水入侵的主要原因。多年来，由于工农业的迅猛发展，需水量急剧增加，除了工业开采井外、农业开采井在不断增加，但各个地段增加幅度不同，以南关岭地段为例:77年开采井92眼，78年增至146眼，79年171眼，90年为84眼，其中77年该地段的实际开采量50480 t/d，90年实际开采量12900 t/d，这样不合理地开采地下水必然会改变局部地段的地下水动力均衡状态。所以开采量大小是决定海水入侵程度的关键。

2)降雨量的影响。多年资料表明，降雨量对海水入侵起一定的控制作用。本地区地下水补给来源主要是大气降水。开采量和降雨量是控制海水入侵的主要因素，降雨量大、补给量大，则开采量相对减小，地下水向淡水方向转，CL－含量降低，反之，CL－含量则明显增高。

综上所述，海水入侵的根本原因是地下水的不合理开采，使天然状态下动力平衡遭到破坏结果。

5 对策建议

5.1 地下水资源保护

5.1.1 建立节水型社会体系

节水是一项复杂的社会系统工程，必须全社会齐动员，齐抓共管，并充分利用经济杠杆和市场机制，建立和健全合理的水价体系，促进全社会节水意识的提高。

5.1.2 加强工业污染、生活污染及农业污染管理

水污染是地下水缺乏的一个重要原因。区内浅层地下水的上部包气带，主要岩性为砂砾石含土、亚砂土、亚粘土组成，渗透性能较好，在大气降水的淋滤作用下，地表污染物通过包气带下渗进入地下水含水层。

甘井子区每年排放的污水，部分未经处理直接排入地表水体，致使地表水体严重污染。区内地表水与地下水联系密切，使地下水在不同程度上受到污染。地下水污染区主要分布在河道的两侧。

5.1.3 加强技术性管理

区内地下水的开采利用受边界条件、富水性、海水入侵、开采程度、开采现状、开采井深度等因素制约，难以建立相对集中的较大型的水源地，只能采用分散式开采方式。对全区地下水开采资源宜每3－5年进行一次复核，便于确定各地段地下水的开采分区。如，可分区为海水入侵治理区、开采量削减控制区、开采量平衡区、开采量可扩大区等分区，合理的开发利用地下水。

5.1.4 加强地下水资源管理

依据国家水法和大连市水资源管理办法，细化甘井子区地方性水资源管理办法，坚持全面规划、详细调查、规范勘察、有效监督、计划开采的原则，控制供水用途、开采布局、成井类型、水量水位等目标，实施治理改造措施，建立周密的动态监测网，按行业规范对开采井和开采过程实行全面的强制性监督，安装水表，一井一表，依表计量，以量收费，依费养管，使地下水污染和海水入侵程度逐渐减轻，达到改善水质的目的，有效而充分地利用有限的地下水资源。

5.2 海水入侵问题的防治措施

5.2.1 控制开采

严格控制地下水开采量是很重要，制定禁止开采区和限制开采区的保护规划，尤其控制近海的开采，调整开采时间和间隔、调整开采井布局和水井密度，以恢复地下水的良性循环。

5.2.2 截流淡水、阻拦海水的水利设施

要采取截流、截潜和集雨工程，增加地表水蓄水量，增强地下水补给量，让淡水资源最大程度在内陆消化;在河流入海处修建地表防潮设施和橡胶坝，在滨海地区岩溶发育地区修建地下水库，利用地下防渗阻咸帷幕，敷设地下抽水槽与回灌井。

要加速实施引水工程，实施地下水和地表水联合供水。

5.2.3 适应性生态改良措施

适应性生态改良是指为适应海水入侵区内生态改良实验，利用地下微咸水或与淡水混合利用浇灌耐盐作物，发展入侵区经济。原则上根据海水入侵区具体的海水入侵现状、发展趋势、地表景观，采取统筹规划分区治理的方法，由海岸向内陆腹地分区开发利用。

5.2.4 加强管理

要强化节约用水管理，发展节水型工业、农业和服务业。工业用水提倡循环利用，农业要加大节水型新技术灌溉设施建设。

[1]大连市地方志编纂委员会办公室.大连市志[M].大连:大连出版社，1993:78－84.[Local history compilation Committee Office in Dalian.Dalian Chi[m].Dalian:Dalian Publishing House，1993:78 －84.]

[2]林功惠，黄小兵等[R]大连市封闭地下水取水工程专项规划.大连:大连市水务局，大连市水文水资源局，2012[Lin Hui，Huang Xiaobing，[r]confined groundwater intake project of Dalian special planning.Dalian:Dalian Water Affairs Bureau，Dalian City Bureau of hydrology and water resources，2012]

[3]大连市水务局.2010年大连市水资源公报[R].大连市水资源公报.1.大连:大连市水务局，2010.[Water authorities in Dalian.2010 Dalian water resources Bulletin [r].Dalian water resources Bulletin.1.Dalian:Dalian Water Affairs Bureau，2010.〛

[4]赵连彬，李宝兰.大连地区含水层海水入侵专题报告[R].大连:辽宁省第二水文地质工程地质大队，1994[Zhao Lianbin，Baolan Li.Dalian aquifer seawater intrusion special report[r].Dalian:Liaoning province hydrogeology and engineering geology team，1994]