咸阳市地下水开发利用现状及对策研究

2018-08-03

地下水 2018年4期

(陕西省地下水管理监测局，陕西西安 710003 )

咸阳市位于关中中部，是中原大地原点所在地，自古就是西部战略重镇又是关中地区经济发达地区。近年来，随着咸阳市人口的不断增长，经济的快速发展，对水资源的需求越来越大，加之本地区供水水源主要依靠地下水开采，地下水对本地区经济的发展起着至关重要的作用。经统计，多年来咸阳市地下水年开采量占咸阳市年总用水量的80%以上，据2015年统计资料，咸阳市地下水开采量为20 348万 m3，占总供水量的83%以上。为了进一步摸清咸阳市城区地下水开发利用现状，本次利用近年来咸阳市城区多年的地下水动态监测资料，结合区内多年来的气象水文，水文地质情况，进行进一步综合分析研究，针对性的提出相关对策和建议。

1 研究区概况

1.1 自然地理概况

咸阳市区包括秦都区和渭城区，面积544.63 km2，本次研究主要是咸阳市城郊区一般超采区和秦都区沣东一般超采区，为了将地理上相对独立的两个超采区作为一个研究的整体，本次研究将研究的范围扩展到咸阳市城区，咸阳市城区为咸阳市的南半部分，东邻泾阳、高陵，南依西安市，西部与兴平接壤，北与以高干渠为界。东西最大直线距离约36 km，南北最大直线距离约12 km，总面积为259.37 km2，区内陇海铁路横贯东西，西兰(西安—兰州)公路从东南至西北经礼泉、乾县直达甘肃，咸铜(咸阳—铜川)和沪霍线均经过咸阳站，研究区交通四通八达，极为方便。

1.2 气象水文

咸阳市地处暖温带，属大陆性季风气候，四季冷热干湿分明。气候温和，光、热、水资源丰富，利于农、林、牧、副、渔各业发展。年平均温度9.0℃～13.2℃，年极端最低气温-18.6℃，年极端最高气温41.2℃。全年太阳辐射4.61×109～4.99×109焦耳/m2。年累计光照时数平均为2 017.2～2 346.9 h，六、七、八三个月的日照时数约占全年的32%，对夏季作物的成熟和秋季作物的生长发育很有利。因地形特征，又分为两个具有明显差异的气候区：南部平原地区气候温和，四季分明。年平均气温12℃，无霜期213 d；北部高原沟壑区，气候稍寒，冬春略长，年平均气温不足10℃，无霜期180 d。全市多年(1958-2015年)平均降水量506 mm，由南向北递增，降水量年内分配不均，年际变化较大，7、8、9月是咸阳主要雨季，约占全年降水量的50%，常常秋雨连绵，久阴不晴(见图1、图2和表1)。

表1 全市降水量特征值统计表

图1 咸阳站降水量年际变化图

图2 咸阳站年降水量年内分布图

研究区内河流属黄河流域，渭河为纵贯全区的最大干流，也是黄河的最大支流，发源于甘肃省定西市渭源县鸟鼠山，主要流经今甘肃天水、陕西省关中平原的宝鸡、咸阳、西安、渭南等地，至渭南市潼关县汇入黄河。渭河在研究区全长40 km，在咸阳市流域面积3 763 km2。该段内汇入渭河的较大支流主要是沣河。沣河从南向北流入渭河，流径约为12.5 km，将渭河南阶地区分为东西两部分(见图3)。

图3 降水量与渭河流量(咸阳站)历年变化情况

1.3 水资源概况

依据《咸阳市水资源开发利用规划》的计算成果，咸阳市区水资源总量0.64亿 m3，浅层地下水资源量0.72亿 m3，地表水资源量0.20亿 m3，重复计算量0.28亿 m3(见表2)。

表2 咸阳市区水资源总量表万m3

经济社会发展对水资源的需求状况需水量主要由生活、工业、农业和生态用水组成，需水量的大小主要取决于近期和远期发展规划和发展目标。从20世纪80年代起，咸阳市随着经济社会的快速发展，对水资源的需求不断增加。其中地下水供水一直是最主要的供水来源，咸阳市城区2010年到2015年各部门需水量的情况，从表中可知，咸阳市总需水量在2010年后一直在2.7亿 m3以上波动，其中农业灌溉用水量、工业用水量和居民生活用水量是最主要的用水部分，长期占用水总量的85%以上，地下水是主要的供水水源，占总供水量的80%以上，其中，工业用水中地下水的占比更是达到90%以上。

2 地下水资源开发利用现状分析

2.1 地下水资源开发利用现状

据2015年水利统计年报资料，咸阳市区共有陂塘168处，年蓄水能力86.1万 m3；抽水站31处，装机容量1 160 kkw；机电井3 319眼，其中配套机井3 225眼；基本农田25.2 kha，有效灌溉面积23.75 kha，井灌面积14.32 kha，其中纯井面积8.68 kha，渠井双灌面积5.64 kha。

区内五处地下水集中供水水源地，共有机井92眼，分布在城中、城东、城西和渭河南，年开采量5 328万 m3；工矿企业原有自备井364眼，分散于城区，年开采量11 465万 m3，从2007年开始逐年关闭自备井，到2010年底已关闭262眼，减少开采量54 51.5万 m3；农田灌溉机井有2 863眼，分布于郊区农村，年开采量6 586万 m3(见表3)。

表3 咸阳市区水利工程现状情况表

咸阳市区总用水量为28 299万 m3，其中地下水开采量为23 379万 m3，占总供水量的82.6%，各地貌单元地下水开采量见表4，由此可见咸阳市区工农业生产和城乡居民生活用水主要依赖开采地下水。

表4 咸阳市区2010年地下水开采量统计表万m3

近五年年均地下水用水量为23 379万 m3，其中：居民生活用水5 328万 m3，占年度用水量的22.79%；农业用6 586万 m3，占年度用水量28.17%；工业用水11 465万 m3，占年度49.04%。由图4可见，咸阳市供水主要用于工业生产，其次用于农业。

图4 2010年地下水用水量比例图

咸阳市城区地下水开采量主要是工农业用水、城乡居民生活用水、城镇公共用水和生态环境用水。多年来，开采量一般都在16 000～20 000万 m3左右(见表5和表6)。

表5 研究区2007-2015年各不同水源地下水开采量统计表万 m3

表6 研究区2007-2015年各地貌单元地下水开采量统计表万m3

咸阳市城区超采区用水量逐年增大，大量开采含水层系统中的地下水，超过区域地下水的承载能力导致潜水含水层、浅层承压含水层以及深层承压含水层都出现了不同程度的降落漏斗，秦都区沣东是供应西安市用水的主要水源地之一，其潜水含水层和浅层承压含水层也出现漏斗(见图5)。

图5 超采区不同含水层地下水开采量

2.2 地下水开发利用中存在的问题分析

咸阳市地下水资源与地表水资源相较于需水量而言，并不丰富，且咸阳市城区的一些地段，由于集中大量超采地下水，地下水资源在量、质以及开发利用方面都存在一些问题。主要有以下几点：

(1)开采量长期居高不下。咸阳市城区以地下水开采为主，尤其是咸阳市城区和秦都区地下水开采长期居高不下。1985年，咸阳市城区潜水开采量为1 131.50×104m3，1986-1990年，城区潜水开采量为1 131.50～1 310.35×104m3/a，1990-1995年，城区潜水开采量为985.50×104m3，1995-2000年，城区潜水开采量稳中有增，至2000年，开采量约为1 000.00×104m3；浅层承压水是咸阳市城区的主要开采对象，年开采量占地下水总开采量近80.0%。1985年，咸阳市城区开采量达到5 880.15×104m3，至1990年，城区开采量增至7 146.70×104m3，至1995年，城区开采量增至7 752.60×104m3，1996-2000年，城区开采量为4 556.43×104m3，2001～2015年，开采量稳定在4 500×104m3，郊区年均地下水开采量为1 631.22×104m3。秦都区在20世纪80年代中期以前，该区地下水开采量大致为2 500.00×104m3/a左右，自1989年西安又在此处开辟西北郊水源地以来，区内地下水开采量增至3 000.00×104m3/a。区内深层承压水含水岩组埋深在170～200 m以下至300 m以内。城区工业及生活用水的30%取自深层承压水。

(2)水位持续下降。区内潜水水位多年呈波动下降趋势。近10 a平均水位比较，下降1.11～9.96 m。在开采集中区，下降速度明显增大。在渭河北岸一、二级阶地，由于机井密集，开采强度大，水位呈持续下降趋势。浅层承压水含水层1985-1997年集中开采区多年平均水位持续下降。1985-1987年平均水位以0.90 m/a的速度下降。最大降幅达2.63 m/a。1988-1990年：由于年降雨量增大，浅层承压水在超采条件下，接受潜水越流补给增加，使水位下降速度趋缓。平均下降速率约为0.70 m/a，最大降幅为2.14 m/a。1991-1997年由于降雨量小，集中开采区超采严重，浅层承压水位再度明显下降。平均下降速度约1.50 m/a，致使区内下降漏斗不断扩大。1998年后由于降雨增多，开采量相对变小，区内浅层承压水水位下降趋缓，在局部地段还略有回升。从市区深层承压水多年变化看：1985-1998年呈多年下降趋势。其中1985-1987年下降速度较快，平均下降速度为0.90 m/a；1988-1990年下降趋势变缓，平均下降约0.60 m/a；1991-1997年水位又呈陡降走势，平均下降速度达1.50 m/a；1998-2015年水位下降速度为0.73～1.25 m/a。

(3)地下水水位降落漏斗问题，由于咸阳市城区内各企事业单位自备井和集中供水水源地井群的不均匀开采和超采，潜水已形成以国棉一厂为中心的漏斗区，并在其周围形成若干个以其它厂区水源地为中心的小规模漏斗区，由此交织成不规则椭圆形市区复式下降漏斗；浅层承压水已在城区、彩管厂、西橡厂形成三个椭圆形下降漏斗；深层承压水亦在市建成区、彩管厂、西橡厂形成三个下降漏斗。这三个层次下降漏斗相互叠加，已形成了区域复合型下降漏斗。

3 对策建议

在未来不同水平年份，根据工农业生产、居民生活用水以及经济社会发展对水资源的需求及水资源配置格局，采取水源替代、地下水压采、中水回用等工程措施，与非工程措施相结合，设定三种不同情景的地下水超采区调控治理方案，结果表明，三种方案都可以用于地下水超采区的治理，采用按比例压釆的方案效果最好。

3.1 严格按照咸阳市地下水超采区地下水压采控目标

按照《方案》对咸阳市地下水超采区规定的限采和最大允许取水量要求，结合咸阳市近年地下水超采区管理经验及城市总体供水规划，咸阳市地下水超采区管理保护目标是：采取各种有效的保护措施控制地下水超采，实现规定的限采目标，实现超采区采补平衡；对划定的限采区严格执行开采量限制目标，防止现有超采区的扩大，防止新的超采区的形成；延缓或避免环境地质灾害。

3.2 地下水超采区水源配置实施方案

科学规划，优化配置超采区水资源。合理调整供水水源结构，优先利用地表水，鼓励使用非常规水源。按照“地表水与地下水统一调度开发、开源与节流相结合、节流优先和污水处理再利用”的原则，积极调整城市供水水源结构，加快城市供水地表水水源设施建设，增加地表水和回用水的供水量，逐步减少地下水开采量，努力实现地下水采补平衡。积极实施地表水替代地下水供水方案，科学规划，合理配置，改变依赖地下水单一水源为城市供水的局面，逐步提高地表水水源和再生水在城市供水中的比例。配套建设中水回用设施，加强利城市再生水利用，提高回用率。