山西省地下水超采区复核与评价研究

陈素霞

（临汾市水文水资源勘测分局）

地下水资源一般为不可多得的淡水资源，取用于日常生活与工农业生产，在支撑经济社会发展和保障城乡供水安全等方面，具有不可替代的作用。但长期不合理地大量开采地下水资源，常会造成部分区域地下水严重超采，从而引发一系列生态环境和地质灾害。因此，研究地下水资源超采问题，科学划分地下水超采区，采取相应的对策措施，对于合理开发利用、管理和保护地下水资源，推进社会经济持续发展，具有重要的理论和实践意义。

近年来，随着地下水资源条件恶化及开发利用难度加大，水利部门对地下水超采问题十分重视，超采治理工作不断加强，使地下水超采问题得到有效遏制。为了更加系统准确地掌握山西省目前的地下水超采状况，我们对地下水开发利用地区进行了详细调查，并进行了地下水超采区评价研究。进行超采区评价的主要含水层，为评价期内开发利用的主要含水岩组，按孔隙水、裂隙水、岩溶水进行分类。评价期确定为2001-2016年，2001年为起始水平年，2016年为现状水平年。

1 研究区概况

山西省地处华北地区西部，黄土高原东翼，东依太行与河北、河南为邻，西、南隔黄河与陕西、河南相望，北跨内长城与内蒙古自治区毗连，四周几乎为山河所环绕，是一个夹峙在黄河中游峡谷与太行山之间的高原地带。按地形起伏的特点，可将全省分为东部山地、西部高原和中部盆地三大区域。全省年降水量一般400-600 mm，年际分布不均，高低相差悬殊；年均降水量507.0 mm，季节分配极不均匀，主要集中在7-9月。全省水面蒸发量900-1300mm，年均陆面蒸发量451 mm。全省河流分属黄河和海河两大流域，海河流域土地面积59 133 km2，黄河流域土地面积97 138 km2。

1.1 区域水文地质条件

山西省的地层发育较为齐全，由老至新有太古界、元古界、震旦亚界、古生界、中生界和新生界。从地理、地质区位看，山西地处阴山东西构造带以南，秦岭东西褶带以北，河东（指黄河以东）和石家庄—安阳两个南北向构造带之间，是一个较活动的地块—“山西陆台”。在这个陆台之上，分布着五个主要地质构造单元，即：河东南北向挠褶带、吕梁—恒山褶带、滹沱—汾河陆槽、晋东台凹和太行陆梁。含水岩组主要为松散岩类孔隙含水岩组、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组、碎屑岩类裂隙孔隙含水岩组、变质岩与岩浆岩类裂隙含水岩组。松散岩类孔隙水的补给来源主要为三种：大气降水垂直入渗补给、基岩裂隙水侧向渗透补给和地表水渗漏补给；碎屑岩类主要为大气降水垂直入渗补给；碳酸盐岩类裂隙岩溶水，除接受大气降水入渗补给外，河流漏失补给也是重要渠道。全省中部各大断陷盆地松散岩类孔隙水运动总的趋势是：由四周山地向盆地中心运动，由上游向下游运动，由深层向浅层运动。长治上党盆地较为特殊，地下水由北部、西南部向东部运动，由浅层向深层运动，最终补给奥陶系岩溶水。在大同、太原和运城三大盆地，由于强开采地下水，现已形成了多个闭合的地下水位下降漏斗，在漏斗区的地下水由四周向中心运动。总的情况是，山前径流条件较好，水力梯度大于5‰；冲积平原径流条件较差，水力梯度小于2‰。

1.2 地下水资源及其开发利用

全省地下水资源量，为山丘区地下水资源量加上盆地平原区地下水资源量，并扣除重复计算量。据第二次水资源评价资料，1956-2000年系列，全省年均地下水资源量86.35亿m3，年均降水入渗补给量84.04亿m3。其中，山丘区年均地下水资源降水入渗补给量67.65亿m3，盆地平原区年均地下水资源降水入渗补给量16.39亿m3。分盆地平原区孔隙水、岩溶山区岩溶水、一般山丘区孔隙裂隙水三种情况，计算全省地下水可开采量的结果为：盆地平原区孔隙水年可开采量24.52亿m3，岩溶山区岩溶水年可利用量21.08亿m3，一般山丘区孔隙裂隙水年可开采量5.78亿m3，总计地下水年可开采量51.38亿m3。根据地下水开采量调查统计，2016年，全省地下水实际开采量35.12亿m3，其中生活取水量5.23亿m3，占全省地下水开采量14.9%；运城市开采量最大达6.01亿m3，占全省地下水开采利用量17.1%；阳泉市开采量最小仅0.67亿m3，占全省地下水开采利用量的1.9%。

2 地下水超采区划分方法与标准

2.1 划分标准

2.1.1 严重超采区划分标准

（1）孔隙水严重超采区。以评价期年均水位下降速率＞1.0 m/a为标准，划分地下水严重超采范围。

（2）岩溶水严重超采区。主要依据《山西省岩溶泉域水资源保护》中划定的水量重点保护区为严重超采区，并以典型井的地下水位下降速率是否＞1.0-1.5 m/a进行校核。

2.1.2 一般超采区划分标准

地下水超采区内，不符合严重超采区标准的区域，划分为一般超采区。

2.2 地下水超采区划分方法

2.2.1 水位动态法

水位动态法，是指以地下水水位的下降速率作为判断指标，进行超采区划分的方法。根据划分标准圈定的地下水超采区范围，计算年均承压水水位变化速率。计算公式：

式中：V——水位变化速率，m/a；

H1——超采前水位，m；

H2——超采后水位，m；

Δt——超采前后年份之差，a。

根据有关资料与计算结果，按不同的地下水类型，绘制评价期内年均地下水水位（埋深）下降速率分区图（包括一般超采区和严重超采区）。

2.2.2 开采系数法

开采系数法，是根据评价期内各年地下水开采量资料，以承压水开采系数为评判指标，进行超采区域划分的方法。评价期内年均地下水开采系数计算公式：

式中：K——地下水开采系数；

Q实采——地下水实际开采量，万m3/a；

Q可采——地下水可开采量，万m3/a。

本次评价主要采用水位动态法，根据引发的问题对山西省地下水超采区进行评价。

2.3 地下水超采区划分成果

根据上述地下水超采评价方法与指标，经计算分析，全省共划分22个地下水超采区，其中浅层孔隙水超采区14个，岩溶水超采区7个，裂隙水超采区1个，超采区面积12 379 km2，其中严重超采区面积1 782 km2（表1）。

2.4 禁采区和限采区划分

2.4.1 禁采区划分

本次地下水禁采区划分，以山西省地下水超采区划分与复核成果，以及各地已经批准的地下水相关规划为技术依据。全省共划分11个地下水禁采区，总面积66.4 km2。

2.4.2 限采区划分

根据地下水限采区的划定原则，限采区为地下水超采区内除禁采区以外的区域。结合山西省地下水开发利用的实际状况与保护要求，全省共划分22个地下水限采区，总面积12 395.6 km2。

3 地下水超采区复核与评价

3.1 地下水超采区复核

2000年，在山西省开展地下水资源开发利用规划工作中，曾进行过地下水超采区划分，评价期为1984-1993年。当时的划分评价成果为：全省共划定22个地下水超采区，超采区总面积10 632 km2，其中严重超采区面积5 097 km2。

表1 山西省地下水超采区划分成果表

3.1.1 复核后取消的超采区

本次地下水超采区复核，以2000年的划分成果为依据。近10多年来，我省针对地下水超采情况，对超采区采取了关井压采和加倍征收水资源费等一系列治理和保护措施，使部分区域地下水的超采局面得到了扭转，一些超采区地下水位逐步恢复，故需取消部分超采区。

3.1.2 复核后保留的超采区

由于区域需水量的扩大，部分地下水超采区的开采量仍呈不断扩大趋势，使得原来的地下水超采区发生变化，经复核后，保留的超采区有17个。

3.2 地下水超采区评价

与2000年地下水超采划分评价成果相比：本次全省共划分22个地下水超采区，总体数量未变；划定地下水超采区面积12 379 km2，比原来增加1 747 km2；其中严重超采区面积1753km2，比原来减少3344km2；超采区地下水可开采量100 323万m3，目前地下水开采量145 433万m3，超采量45 110万m3，比原来减少7 088万m3；地下水开采系数为1.32，比原来下降0.20（见表2）。评价结果说明，山西省的地下水超采情况有喜有忧：喜的是严重超采区面积下降65.61%，年超采量下降13.58%，年开采系数下降0.20；忧的是超采区面积扩大了16.43%。由此来看，控制地下水超采任务依然艰巨，任重而道远。

4 加强地下水超采区管理建议

根据本次全省的地下水资源超采区划分与评价成果，特对超采区管理提出以下建议，供相关部门决策参考。

4.1 加强地下水开采深井控制

在划定的地下水禁止开采区内，不得以任何理由新开凿深井。

4.2 加强地下水动态监测

加强地下水动态监测点建设，建立和完善地下水动态监测网络和地下水动态信息管理系统，实现地下水资源信息的动态采集、快速传输和有效管理，及时掌握地下水开发利用状况，以便采取措施。

4.3 制定地下水限采鼓励政策

为实现地下水资源限采目标，须建立健全地下水关井压采的相关鼓励政策与制度，以消除影响地下水限采目标实现的制度性障碍，增强可行性。

表2 本次划定超采区与2000年成果对比表

4.4 严格取水许可审批

根据《取水许可和水资源费征收管理条例》《建设项目水资源论证管理办法》等规范性文件要求，要强化取水许可管理和建设项目水资源论证制度，严格取水许可审批。

4.5 优化水资源配置

加快替代水源和新水源工程建设，进一步优化水资源配置。

4.6 水资源节约与保护

在用水现状分析的基础上，对用水户提出节约用水、提高用水效率的具体要求。建议加强组织领导，明确责任分工，制定实施方案，稳步推进压采，采取多种渠道，加大投入力度，制定政策制度，抓好水资源保护，保障永续利用。