运城市地下水超采及其环境影响和对策探析

2016-10-21李红军

地下水 2016年5期

关键词：开采量供水量运城市

李红军

(山西省运城市水文水资源勘测分局，山西运城 044000)

运城市地下水超采及其环境影响和对策探析

李红军

(山西省运城市水文水资源勘测分局，山西运城 044000)

针对运城市地下水超采问题，对运城市地下水开发利用情况进行分析，在详细阐述运城市地下水超采区分布状况的基础上，对各超采区进行了评价，并进一步探讨了运城市地下水超采引起的一系列环境问题，根据分析结果，提出了该区域地下水超采问题应采取的相应控制措施，为“十三五” 期间运城市地下水资源开发利用与保护提供有力支撑。

地下水超采；环境影响；控制措施

地下水作为运城市的主要供水水源，在运城市经济社会发展以及生态环境保护中的重要性不言而喻。多年来，由于不尽合理的大量开发利用地下水，已形成了2个大型地下水超采区，并进一步引发了诸多环境问题。对这些问题的分析探讨以及在此基础上提出的相应控制措施，对运城市地下水资源的可持续开发利用及有效保护具有十分重要的意义。

1　研究区域概况

1.1地形地貌

运城市全市总面积14 233 km2，区内地形比较复杂，相对高差明显，最高峰为垣曲境内的舜王坪，海拔高度2 321.8 m，最低为黄河岸边的古城，海拔高度245 m，比差达2 076.8 m。纵观全貌，区内自北向南有吕梁山系、汾浍谷地、峨嵋台地、涑水盆地、中条山系、黄河谷地及垣曲山间盆地等。其中峨嵋台地(包括凤凰垣)占全市面积的17.7%，三大断陷盆地(谷地)面积6 503 km2(含滩地水面面积)，占全市面积的45.7%，山地丘陵(包括山间小盆地)面积占全市面积36.6%[1]。

1.2水文地质

本区水系属黄河流域，过境河流有黄河、汾河；境内河流有涑水河、白沙河、亳清河、允西河、板涧河等大小20余条。全市共有中型水库 4 座，小型水库 90 座[2]。

根据区内地下水的赋存条件并结合具体情况，区内地下水基本类型可划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水及变质岩和岩浆岩类裂隙水四类。

地下水主要开采类型为汾浍谷地及涑水盆地第四系松散岩类孔隙水。

2　地下水开发利用

2014年运城市实际供水量139 881万 m3，地表水源供水量67 533万 m3；地下水供水量71 436万 m3，占全市总供水量的51.07%。近年来，地下水供水量几乎连年占运城市总供水量的一半以上，2010年之前甚至连续多年占到总供水量的70%以上，以2004年为例，全市实际供水量105 478万 m3，地下水供水量81 124万 m3，占全市总供水量的76.91%。

“十二五”期间，这一比例显著下降，2011年运城市地下水供水量占总供水量的51.75%，但这主要是由于近五年来，地表水供水量显著增加，2004年运城市地表水源供水量23 051万 m3，“十二五”期间，地表水源供水量平均达到70 000万 m3以上，2013年最大为77 536万 m3，故地下水开采量虽有减少，但幅度并不显著。

运城市2004—2014年总供水量和地下水开采量见图1。

图1　运城市2004—2014年总供水量和地下水开采量

3　超采区划分与评价

3.1超采区划分

根据《山西省地下水超采区评价报告》内容，以2001～2010年为评价期，运城市地下水超采区按水位动态法[3]划分为汾浍谷地大型孔隙浅层地下水超采区和涑水盆地大型孔隙浅层地下水超采区。

汾浍谷地大型孔隙浅层地下水超采区分布于新绛县、稷山县、河津市，超采区面积为1 114 km2，为区域性大面积超采。

涑水盆地大型孔隙浅层地下水超采区分布于永济、盐湖区、临猗县、夏县、闻喜县和绛县一带，超采区面积为2 873 km2，其中严重超采区面积725 km2。严重超采区分布有三处，分布在工业较集中、人口密集的盐湖区以西；盐湖区以北—夏县一带；以及凤凰垣以南绛县一带。

3.2超采区评价

运城市汾浍谷地大型孔隙浅层地下水超采区为农业灌溉集中开采区，补给量丰富，但多年开采实践证明，区内地下水开采量大于补给量，水位持续下降。根据2001～2010年评价期水位下降速率分区图分析，该超采区地下水可开采量11 912万 m3/a，多年平均开采量14 890万 m3/a，超采量2 978万 m3/a，开采系数为1.25，评价期地下水位下降速率0.95 m/a。

涑水盆地是山西省重要的粮棉生产基地，地下水是该盆地主要的供水水源地。根据2001-2010年评价期水位下降速率分区图分析，运城市涑水盆地大型孔隙浅层地下水超采区地下水可开采量25 817万 m3/a，多年平均开采量44 725万 m3/a，超采量18 908万 m3/a，开采系数为1.73，评价期地下水位下降速率1.34 m/a，其中严重超采区地下水位下降速率2.13 m/a。

4　地下水超采的环境影响

4.1地下水位持续下降

在上述两个地下水超采区内各选1眼代表性监测井进行水位变幅分析。

汾浍谷地大型孔隙浅层地下水超采区选用稷山县下柏长观井的观测资料进行分析。稷山县下柏a18号长观孔2000～2010年水位下降速率为0.49 m/a，水位动态曲线见图2。

图2　汾浍谷地长观孔2000～2010年水位动态曲线

涑水盆地大型孔隙浅层地下水超采区选用一般超采区内的临猗县杨斜长观井的观测资料进行分析。临猗县杨斜a31号长观孔2000～2010年水位下降速率为1.37 m/a，水位动态曲线见图3。

图3　涑水盆地长观孔2000～2010年末水位动态曲线

多年来由于大量掠夺式开采，涑水盆地夏县-盐湖区-永济一带已经形成永久性的地下水下降漏斗。

4.2水质恶化

工业废污水的大量排放，生活污水排入地下水以及农业污灌水的渗入，是地下水污染的直接原因[4]。而地下水位的持续下降，会改变区域地下水动力条件，加速废污水对地下水的污染，从而加剧地下水水质恶化[5]。

根据2014年运城市地下水水质监测成果，全市孔隙水水质较差，Ⅳ类水占总监测点40.6%，Ⅴ类水占总监测点的12.5%，地下水污染直接减少了地下水的可利用量，同时还可能危害到人体健康安全。

4.3咸水倒灌

地下水的超采还引起了盐湖、硝池的高矿化水倒灌咸化地下水的问题，该问题已成为运城市严重的水环境问题之一。这一问题的出现是由于地下水漏斗区局部水位低于硝池、盐池水位，咸淡水介面内侵、上移而成[6]。

咸水倒灌不仅减少了地下淡水资源，损失了盐池与硝池大量的矿产资源，还会引起耕地的盐碱化，人畜饮水困难等问题[7]。

4.4生态与地质环境影响

地下水超采除了造成地下水本身的水量水质问题，还引发了生态环境与地质环境方面的问题。

例如在运城市涑水河源头的绛县舜王坪地区，土地裸露面积已达46%以上。在大面积降落漏斗区，地表植物生长困难，再加上人类活动的影响，土地沙化加剧。同时在大面积区域性地下水降落漏斗区，还会形成地面沉降[8]。

根据地震部门提供的数据资料，运城市地面沉降量见表1。

表1　运城市地面沉降量

5　控制措施

根据以上分析，运城市地下水超采区的治理应首先遏制超采和水位持续下降的态势，其次要压缩地下水超采量，以求实现采补平衡，合理开发利用和保护地下水资源，最后要涵养水源，改善水生态环境。

在此基础上，控制方案考虑如下：

5.1划分禁采区

运城市涑水盆地超采区盐湖湿地禁采区。运城盐湖是山西运城地区最大的天然湖泊，已列为山西省重要的湿地保护区之一。根据地下水禁采区划分原则和盐湖湿地保护要求，将盐湖区柳马村以南、解州盐化厂以东、董家庄以北、长平村以西的区域设置为地下水禁采区，总面积约9.4 km2。

运城市涑水盆地超采区闻喜至夏县大西铁路沿线禁采区。北起盐湖区杜东庄东，南至陶上村西南，沿线长约9.3 km，禁采区面积5.6 km2，年地下水开采量约90万 m3。

运城市涑水河盆地超采区盐湖至永济大西铁路沿线禁采区。东起盐湖区北张村西，西至永济普乐村南，沿线长约24.7 km，禁采区面积14.8 km2，年地下水开采量约250万 m3。

5.2划分限采区

运城市汾河谷地孔隙浅层地下水限采区范围为运城市汾河谷地大型孔隙浅层地下水超采区的全部区域，分布在汾浍谷地大部分区域，面积1 114 km2。运城市涑水盆地孔隙浅层地下水限采区范围为运城市涑水盆地大型孔隙浅层地下水超采区除运城市涑水盆地超采区内禁采区外的全部区域，分布在涑水盆地大部分区域，面积2 843.2 km2。

5.3水源替代

汾浍谷地孔隙浅层地下水限采区的替代水源为西范提黄、北赵提黄东扩、禹门提黄工程、禹门口东扩工程、小浪底供水工程，涑水盆地孔隙浅层地下水限采区的替代水源为小浪底供水工程、夹马口引黄、尊村引黄、黄河古贤水利枢纽工程。

5.4污水回用与节水灌溉

在城市及周边地区，通过废污水处理工程，将废污水处理成可利用的水，增加地下水压采的替代水源量。强化农田灌溉管理，大力提高灌溉水的有效利用率，摒弃大水漫灌的模式，改进沟畦技术，发展喷灌、微灌、滴管，提高天然水的利用率，与非水利措施相结合，发挥多种措施的综合效益。

[1]南阳红.运城市水环境问题及防治对策研究[J].山西水利.2008(5)：30-31.

[2]张珍.运城市地下水超采引起生态环境变迁及对策[J].山西水利科技.2007(3)：22-23.

[3]郭秀红，赵辉.浅谈地下水超采区划分[J].中国水利.2015(1)：41-43.

[4]李培月，吴健华.地下水环境问题及其防治对策[J].环境科学与管理.2010，35(4)：60-71.

[5]倪深海，郑天柱，徐春晓.地下水超采引起的环境问题及对策[J].水资源保护.2003(4)：5-6.

[6]耿晓梅.辽宁省地下水环境问题[J].辽宁城乡环境科技.2007，27(3)：5-6.

[7]杨强，李金轩，丁伟翠.浅析地下水污染的主要途径、危害及防治[J].地下水.2007，29(3)：100-101.

[8]陈兴忍.运城市地下水环境问题及保护对策[J].地下水.2008，30(6)：100-101.