地下水开采对生态环境影响及对策研究

2018-09-21，

地下水 2018年5期

，

(山东省高唐县水务局，山东高唐 252800)

1 区域概况

1.1 自然地理

高唐县地处东经116°00′～116°30′，北纬36°37′～37°02′之间，东邻德州市的禹城市、齐河县，北接夏津和平原县，西靠临清市,南接茌平县，南北长42.40 km，东西宽40.75 km，总面积947.3 km2。2016年末全县户籍人口49.16万人，其中农业人口为28.66万人。

县内地貌类型以冲积平原为主，由西南向东北倾斜，平均坡降为1/9 000～1/7 000，平均海拔27.00 m，最高点海拔32.10 m，最低点海拔22.60 m，共有河滩高地、沙质河槽地、古河床高地、缓形坡地、河间浅平洼地、背河槽状洼等六种地貌类型。

高唐县属海河流域南系，县域内较大的河流有马颊河及其支流唐公沟、官道沟、沙河沟、王浩沟，徒骇河及其支流侯桥沟、辛浦沟、尚官屯沟、靳家沟等，均为雨源型河流。受降水年内分配不均的影响，汛期洪水集中，甚至蔓延成灾，但到枯水期，多数河道先后断流、干枯。

1.2 水文特征

根据水文资料统计，高唐县多年平均降水量仅为551.5 mm，多年平均地表水资源总量13 332×104m3，人均水资源占有量275 m3，低于聊城市、山东省平均水平。另外，由于高唐县年内降水分配不匀，降水集中在6～9月份，并且县内拦蓄工程欠缺，导致雨洪水资源流失，用水水源主要为当地地下水和黄河水。由于地表水的不足，使地下水超采区域逐年扩大。

2 用水现状分析

2.1 供水现状

高唐县多年平均当地地表水资源量2 992×104m3，可供水量1 945×104m3。根据聊城市水资源调查评价成果，高唐县地下水总补给量为12 450×104m3，资源量为11 764×104m3，可开采量为9 960×104m3，高唐县现状年地下水开采量指标为9 050×104m3，高唐县黄河水分配指标为8 250×104m3；引江水量高唐县分配计划3 020×104m3，可供水2 792.7×104m3，高唐县现状年投入运行污水处理厂两处，日污水处理量8×104m3，日产再生水5.6×104m3。规划通过新建和扩建，规划年日污水处理量10×104m3，日产再生水8.0×104m3，年产再生水达到2 920×104m3。正常年份规划年区内可供水量24 775.7×104m3。

2.2 用水现状

根据聊城市2011-2016年水利统计资料，高唐县年平均总用水量为18 179.4×104m3，其中农田灌溉用水量14 952.9×104m3，占总用水量的81.79%；林牧渔畜用水量354.2×104m3，占总用水量的1.94%；工业用水量1 551.4×104m3，占总用水量的8.49%；城镇公共用水量28.9×104m3，占总用水量的0.16%；居民生活用水量1241.2×104m3，占总用水量的6.79%；生态环境用水量154.0×104m3，占总用水量的0.84%。总体用水结构以农业用水为主，农田灌溉和林牧渔畜用水量占总用水量的83.73%。详见表1，图1。

表1 高唐县用水量统计表 104 m3

图1 2011-2016年高唐县平均用水结构分析图

3 高唐县水资源供需平衡分析

3.1 高唐县需水量分析

综合高唐县城乡居民生活用水，农业用水，工业用水，建筑业及第三产业用水，生态环境用水等各项分析成果，不同水平年需水预测成果如表2。

表2 总需水量汇总表 104m3

3.2 水资源平衡分析

根据高唐县各水平年不同保证率年份需水量预测成果和相应可供水量分析成果，进行水资源平衡计算，得到高唐县现状年与规划水平年供需平衡分析成果。由成果表可知，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，需水量也不断攀升，在考虑引黄、引江等调水工程措施的前提下，现状年正常年份、规划年正常年份及偏枯年份供水量均能够满足需求，规划年特枯年份供水量有一定缺口见表3。

表3 高唐县不同水平年供需水量平衡分析成果表 104m3

图2 高唐县浅层地下水历年平均埋深变化趋势图

图3 高唐县浅层地下水年内平均埋深变化趋势图

图4 高唐县深层地下水历年平均埋深变化趋势图

4 地下水开发利用现状

高唐县地处黄泛平原地区，由于年内降水分布不均，地表水拦蓄工程欠缺，地表水未能得到充分拦蓄，河道内经常处于断流状态，浅层地下水埋深一般在2～8 m，适宜开采利用的分布面积688 km2，占高唐县面积的73.2%。因引水条件的差异，致使临近引水渠道和徒骇河的区域地下水开采量少，地下水位过高，易积涝成灾。如地处东北部的尹集、梁村、固河等镇地下水埋深小于5 m，局部埋深2 m左右；而距离渠道较远的马颊河东部一带区域，因大量开采地下水，形成地下水漏斗区，引起水环境恶化；工业企业大量开采深层地下水，已造成深层地下水位持续下降，高唐县城区及北部深层地下水埋深已超过100 m(见图2、图3、图4)。随着社会经济的不断发展，高唐县用水需求日益增长，为满足用水需求，个别区域地下水资源被过量开采。由于长期过度开采地下水，部分区域形成了地下水超采区。目前全县浅层地下水超采区面积达28 km2，约占高唐县面积的2.96%，深层地下水超采区面积与全面面积相当，达到947 km2(见表4)，地下水超采区治理已经成为政府亟需解决的问题。

表4 2015年高唐县地下水超采面积

由于地下水的过度开采，地下水位持续下降，个别地区已形成了地下水位降落漏斗区。据调查，截止2015年，全县漏斗面积(地下水埋深大于6 m的区域)为83 km2，占全县总面积的8.76%，漏斗中心最大埋深8.7 m。

5 地下水超采对生态环境的影响

5.1 地下水位下降

随着超采区地下水位的不断下降，使浅层地下含水层厚度相应减少，导致单井出水量减少，甚至使机井报废。同时还因地下水位降低导致能耗增加，使取水成本大幅度提高。

由于地下水的超采，地下水位持续下降。超采区地下水位的不断下降，多数浅井更换潜水泵，提高了灌溉成本，浪费了大量的人力物力。

5.2 水环境问题

地下水超采引起土壤沙化，水土流失加重，农作物减产，加速地表污水污染地下水。由于地下水的超采，致使地表水下渗加快，河流缺水处于富营养状态，导致纳污能力下降，容易引起水质恶化，形成黑臭水体的同时地下水环境也遭到污染。

5.3 地面沉降和裂缝

高唐县内深层承压水地下淡水受到隔水层及地下咸水体的阻隔。这部分地下水与当地大气降水及地表水体联系微弱，开采后得不到有效补给，只能以消耗净储量的方式开采，造成地下水位持续下降，从而引发地面沉降、塌陷和裂缝等地质灾害。若不能尽快采取有效措施加以控制，将会造成地面沉降、城区雨季积水、污水倒灌等问题。

6 对策措施分析

6.1 控采限量

6.1.1 强化总量控制

在地下水超采区内，除居民生活用水与应急供水外，严禁新增地下水取水量。在超采区内确需取用地下水的，要在现有地下水开采总量控制指标内调剂解决，并逐步削减地下水开采量。

6.1.2 封停取水工程

2016年6月份，高唐县人民政府以高政字〔2016〕36号文件《高唐县人民政府关于高唐县地下水超采区综合整治实施方案的批复》对高唐县地下水超采区综合整治工作进行了批复。自2016年开始到2025年根据压采方案逐年压采地下水开采量。根据成井质量、水质状况以及供水对象等情况，分别采用封存备用、永久填埋两种方式封停地下水取水工程。对成井质量高、水质状况较好的深层承压水开采井主要采取封存备用方式，遇特殊时期可应急启用。

6.2 节水压减

6.2.1 强化农业节水

农业用水结构不合理，用水效益不高，是最大的水资源浪费。由于历史原因，长期以来水利主要是为“三农”服务。农业是用水大户，农业节水尤为重要。工程节水是农业节水最主要，也是最常见的措施之一。在大田漫灌式的灌水方式下，一些农田每亩地需用800 m3的水，而按照节水农业的用水标准，只需要200 m3。积极推广以管道灌溉为主，以微灌、喷灌为辅，灌排并举的现代农业节水灌溉技术。全面推行以管道输水为主体的节水灌溉工程措施，大幅度提高灌溉水利用率，使项目灌溉保证率达到80%以上，灌溉水利用系数达0.7以上。合理调整作物种植结构，达到节水和效益双赢的目的。

6.2.2 深化工业节水

工业节水不仅可以缓解水资源的供需矛盾，还可以减少污废水排放，保护水环境。推进工业节水，应以发展节水型工业为目标。

提高生产用水重复利用率、回用率。发展和推广蒸汽冷凝水回收再利用技术，优化企业蒸汽冷凝水回收网络，发展闭式回收系统，推广使用蒸汽冷凝水的回收设备和装置，大力推广外排(污)水处理后回用于循环冷却水系统的技术和“零排放”技术。

实行计划用水，提倡一水多用，提高水资源综合利用水平。

6.2.3 促进城市节水

以确保城市供水安全为目标，努力创建节水型城市。城市节水要坚持用水管理、节水措施、宣传教育等多管齐下。关键是要形成居民节水的意识和节水习惯，减少输配水管网漏失率。

实行计划用水和定额管理。鼓励各单位采取节水措施，对于超计划用水的单位给予一定的经济处罚，杜绝浪费用水。

推广使用节水器具和设备。加大国家有关节水技术政策和技术标准的贯彻执行力度。鼓励居民家庭更换使用节水型器具，尽快淘汰不符合节水标准的生活用水器具。加快城市供水管网技术改造，降低管网漏失率。

6.3 水源置换

坚持“先外调水、后当地水，先地表水、后地下水，先非常规水、后优质水”的水资源优化配置原则，充分利用水网工程，实现外调水、当地地表水、地下水、非常规水“四水”联合调度，置换地下水超采水量。根据高唐县城乡供水规划，城区生活(含第三产业)已置换为地表水，工业用水也将很快置换为南水北调长江水。

6.3.1 蓄引南水北调水

南水北调东线一期骨干工程已于2013年11月建成通水，根据国家干线分水口位置的布局及规划，高唐县是南水北调工程的受水区之一，年引水121 d，总引江量3 020×104m3。现高唐县南水北调配套工程已建设完成，将最大限度的发挥南水北调工程效益。

6.3.2 提升引黄工程

改造引黄工程，提升引黄调蓄能力。积极引蓄黄河水，提升城乡供水保障能力，改善农村饮水条件和农业生产条件。

6.3.3 推进非常规水利用

雨水利用技术实际上是雨水资源化的过程，它是以降雨地表径流调控为手段，提高雨水的利用率和利用效率的一项技术。从实现的手段来看，它可以划分为大气降水调控(如人工增雨技术)、地表径流调控(如雨水汇集利用技术)和土壤入渗调控技术(如强化土壤入渗技术)。雨水利用是一项投资少、发展迅速的技术，特别是20世纪80年代后期以来，在干旱频发、水资源日益短缺的情况下，这项技术得到了迅猛发展。目前高唐县的雨水利用主要用于生态补水，还有很大的提升空间。

污水处理回用是污水资源化的必由之路。随着城市化进程的不断推进，高唐县城区人口规模和工业规模不断扩大，这不仅加大了人民生活和工业生产对水的需求量，还增加了生活污水和工业污水的排放量。部分污水未经处理直接排入河流或城市水体，城市生态环境不断恶化，同时也加剧了水资源短缺。污水处理后可回用于对水质要求不高的工业用水和城区河湖环境，还可以安全灌溉和改善生态环境，对水资源合理配置将产生积极影响。

为充分利用再生水资源，鼓励再生水回用，加快推进城乡污水处理及再生水回用工程设施建设，逐步提高污水集中处理率和再生水回用率。高唐县的城市污水，经水质净化公司处理后大部分被泉林纸业公司再次使用，达到了水资源的最佳利用。