大同市城郊地下水超采区的发展演变

2019-09-23张进

山西水利科技 2019年2期

张进

（大同市水文水资源勘测分局山西大同037006）

大同市是山西省重要的能源重化工基地之一，水资源严重短缺，而地下水开采量已超过大同市国民经济总供水量的80%，到目前为止，地下水累计超采超过21 亿m3，形成了城西、城南、城北三大水源地漏斗区[1]，超采区总面积为461 km2（严重超采区136 km2），并由此引发了含水层疏干、地面沉降、水井枯竭、水质恶化等多种生态环境地质问题。因此，开展地下水超采区发展演变分析研究工作，对超采区的治理修复至关重要。

1 地下水超采区形成

从解放初到现在，大同市地下水开采历史经历了从初级到高级的发展过程。按照社会经济发展、水井建设、地下水开采及水生态环境状况等方面的条件，可将地下水的开发利用和超采区的形成大致分为五个阶段。

第一阶段:解放初至1960年，地下水开采程度较低，主要是改善人畜用水条件，以城镇生活供水为主，水井类型大多是人工大口井，采用辘轳吊桶及解放式水车提水，机电井发展处于起步阶段，1950年大同市机电井数约140 眼，主要开采浅层孔隙水，单井出水量每日几十吨至百十吨，开采深度10 m 左右。

第二阶段:1960年至1980年，开始大规模开发利用地下水，主要以改善农业灌溉条件为目的，水井类型大多为大锅锥及机井，采用水泵提水，单井出水量为每日几百吨至千余吨，开采深度为30～100 m，在盆地平原区采用集中井片开采地下水，致使井片水位大幅度下降，至1979年水井总数约1 400 眼，开采层位为浅—中层承压—微承压水，年地下水开采量达10 515 万m3。

第三阶段:1980年至2000年，以城市及工业供水为主要目的，此阶段地下水的开采强度进一步提高，开采深度达100～200 m，由浅层孔隙水向中深层承压水发展。1984—1993年系列评价期划分超采区面积394 km2，其中严重超采区289 km2，年均开采量为14 292 万m3，年均超采量7 400 万m3，开采系数2.07，地下水位下降速率为0.87～1.24 m/a。

至2000年，城市已配套地下水开采井达到2 160 眼，地下水年开采量达到16 304 万m3。随着煤电基地建设和国民经济迅速发展，区域水资源供需矛盾尤显突出，相继形成了以城北水源地为中心的御河铁路桥漏斗、白马城—古店漏斗、以城西水源地为中心的机车厂—柴油机厂漏斗，以及以城南水源地为中心的智家堡漏斗，漏斗区面积分别为27.84 km2、31.7 km2、37.59 km2[2]。

第四阶段:2000年至2010年，地下水集中开采在纵横上进一步发展，逐步向经济开发区的二三十里铺、党留庄等水源地转移和加强，市区地下水因超采产生的漏斗区发展速度变缓，地下水超采区有向东扩展的趋势，据2013年山西省水利厅《山西省地下水超采区评价报告》中相关数据，超采区面积已达506 km2，其中严重超采区面积为163 km2。

第五阶段:2010年至现在，因地下水超采诱发的一系列生态环境问题日益严重，已引起人们的高度关注，已经到了地下水生态严重失衡的紧要关头，大同市开始重视地下水资源的保护，相继出台一系列涉及地下水保护的相关政策、法规以及规划，并采取引黄供水、人工湿地、水库蓄水、农业节水灌溉等工程措施，逐步减少地下水的开发利用，促进地下水位回升，地下水超采区面积有所减小，总计461 km2，其中严重超采区136 km2。

2 超采区现状分析

根据《大同市水资源公报》（2006—2015年）统计资料，对2006—2015年大同市城市城郊地下水超采区动态监测区范围内的地下水井水位动态进行分析，划分出中型孔隙浅层地下水超采区面积为461 km2，分布范围为:一部分北起黍地沟、南到平旺乡至时庄一线、东至杨窑—古城—纤维厂一带、西至盆地边界，主要包括南郊区的御河城北水源地、御河城南水源地、十里河西水磨水源地、平旺水源地等在内的主要供水水源地；另一部分北起三文府—二三十里铺、南到肖家寨—独树、东至规划区界一带；另一部分北起水泊寺乡、南到规划区界、东至规划区界—倍加造镇—党留庄乡一带，西至齐家坡—智家堡—西韩岭乡一带，主要包括智家堡水源地、马魏辛庄水源地以及大同县的党留庄水源地等在内的主要供水水源区。其中严重超采区面积136 km2，分布范围为马站—安家小村—予制一带、十里店—西水磨—新添堡一带、三文府—肖家寨—二十里铺一带、樊庄—原种厂—南村—党留庄一带，主要包括御河城北水源地、十里河西水磨水源地、智家堡水源地、二十里铺水源地等在内的主要供水水源地。大同市城郊超采区基本情况见表1。

表1 大同市城郊地下水超采区基本情况

2.1 超采区分析

现状年大同市城郊地下水超采区面积461 km2，较省划定值（2001—2010年）减少8.9%；按行政分区统计，超采区面积介于19 km2（新荣区）～325 km2（南郊区）之间，与省划定值（2001—2010）相比均偏小，偏小幅度介于4.7%（南郊区）～36.7%（新荣区）之间；按流域分区统计，超采区面积介于50 km2（十里河区）～183 km2（御河区）之间，与省划定值（2001—2010）相比，除口泉河区偏大19.0%外，其余分区均偏小，偏小幅度介于5.2%（桑干河区）～23.1%（十里河区）见表2、表3。

2.2 严重超采区分析

大同市地下水严重超采区面积136 km2，较省划定值（2001—2010）减少16.6%；按行政分区统计，南郊区96 km2、开发区40 km2，与省划定值（2001—2010）相比，南郊区偏小41.1%，开发区严重超采区均属新增，见表4；按流域分区统计，严重超采区面积介于4 km2（口泉河区）～76 km2（御河区）之间，与省划定值（2001—2010）相比，除桑干河区严重超采区面积均属新增外，其余分区均偏小，偏小幅度介于10.6%（御河区）～83.3%（口泉河区）之间，见表5。

表2 大同市行政分区地下水超采区划分表

表3 大同市区流域分区地下水超采区划分表

表4 大同市行政分区地下水严重超采区划分表

表5 大同市流域分区地下水严重超采区划分表

3 超采区变化趋势分析

通过对地下水超采区、严重超采区与2001—2010年省划定的进行比较分析可知:部分严重超采区变为一般超采区，如马军营乡—水文局—新旺庄一带；部分严重超采区现已经不超采，如齐家坡—西河河—仝家湾一带；部分一般超采区变为严重超采区，如地煤公司一带、小南头—塔儿村—邢庄—水洼地—西谷庄一带；原超采区内花园屯—齐家坡—西河河—口泉乡一带不再超采，新增超采区主要在落里湾、北村以南至规划区界处；现严重超采区只有40 km2左右的面积在原严重超采区内，其余区域均为新增，按行政分区统计:新增区域主要在南郊区西部—规划区边界一带，按流域分区统计:新增区域主要在桑干河区、御河区。

超采区变化趋势主要原因分析:

1）2006年4月同煤集团启动“两区”改造，2007年恒安新区开始有人入住，恒安新区新增居住人口激增，超过30 万，居民生活用水量增大，对城西水源地地下水的开发利用随之加大；同时由于恒安新区及周边新开发楼盘的大量建设，硬化面积增加，降水入渗补给减少，导致地下水位持续下降，年均下降速率变大，靠近恒安新区出现了严重超采区。

2）近年来虽然使用了引黄水，由于种种原因引黄水使用严重不足，引黄水使用量为3 068 万m3，仅占引黄一期供水工程供水量的18.0%，并且中水利用程度较低，城镇生活和工业仍然主要使用地下水源，城北、城南、党留庄及二、三十里等水源地地下水的集中大量开采，地下水位的持续下降，附近不同程度的出现严重超采区。

3）超采区与省定超采区范围基本一致，但面积有所缩减，主要由于2010年以来，市政府已认识到地下水的重要性，开始制定相关政策、规划等保护地下水资源，采取引黄工程供水、水库蓄水、中水利用等多种有效措施，稳步推进关井压采，减少地下水的开采，同时还增加城市人工湿地、提高植被覆盖率、加大河源治理，保证地表径流的稳定持续入渗补给地下水，有利促进地下水位的止降回升，实现地下水的自然循环。