阜阳市地面沉降区地下水限采措施及效果分析

陈晓成

(安徽省阜阳水文水资源局，安徽 阜阳 236000)

1 概述

阜阳市是皖西北平原中等城市，2019年城区面积达140 km2，城区人口接近140万，人均水资源量410 m3，为水资源紧缺地区。从上世纪八十年代，流经市区河流地表水受到污染，城区居民生活用水和工业用水全部依靠中深层、深层地下水，地下水开采量逐年上升。2000年起当地政府对地下水采取限采措施，封闭单位自备井和部分中深井，寻找替代水源。2002年8月以茨淮新河地表水为水源、日供水规模10万 m3的二水厂投产运行，2020年1月以淮河地表水为水源、日供水15万 m3三水厂一期工程并网运行，极大的改善了阜阳城区的用水单一的状态，加大地表水的供水量，减少了地下水抽取量。地面沉降由1980-1999年快速沉降期变为2000-2019年的缓慢沉降期。

随着水源置换措施工程推进，引江济淮和引淮济阜工程建成后可基本能满足阜阳城市用水需求，届时，深层承压水不再作为日常供水水源，而主要作为城市战略储备水源和应急备用水源，供特别干旱年份和遇突发性水污染事故时使用。城区地下水开采量降到可开采量以下，地下水位逐年恢复抬升，地面沉降区进入恢复期。

2 地下水开采情况

上世纪八十年代，地下水是阜阳市主要的供水水源，地下水开采集中于城区，主要是自来水厂集中供水和企事业单位自备水井开采，地下水开采量逐年增加，1981年2 441万 m3，1999年4 658万 m3，2019年7 419万 m3，开采量均超出同期地下水可开采量的2～3倍，多年来地下水量均超采，部分年份严重超采。2002年8月二水厂取用地表水的实施运行，才缓解了地下水超采的压力。随着城镇化快速发展，到2019年城区面积和人口均比上世纪八十年代翻了一番，需水量增长较快，采用地表水和中深层地下水混合供水模式来满足居民生活用水和工业用水的需要。2019年，阜阳城区实际总供水量为8 069万 m3，地表水供水650万 m3，浅层地下水供水1 172万 m3，中深层地下水供水6 247万 m3。

3 地面沉降

3.1 地面沉降及发展过程

阜阳市城区因地下水超采引起地面沉降，其发生与发展过程经历了四个时期：1970-1980年为地面沉降形成期，地面沉降开始出现，但发展缓慢，沉降范围约为80～100 km2，累计沉降量尚不足100 mm；1980-1990年为地面沉降加速期，随深层地下水的开采量急剧增加，1990年沉降区面积360 km2，中心累计沉降量为872.8 mm；1990-1998年为地面沉降发展期，沉降速率有所减缓，1999年沉降范围大于410 km2，中心最大累计沉降量1 347.4 mm。进入2000年，由于限采一系列措施的实施，地面沉降放缓，2014年城区地面沉降面积987 km2，中心最大累计沉降量1 605.7 mm；到2019年底，中心最大累计沉降量已达1 639 mm。

3.2 地面沉降的危害

地面沉降已使阜阳市区中心地带多处深层地下水开采井的井管上升、错位剪断、井台破裂，排水管、排污管断裂，污染地下水；地面不均匀沉降使颍河大堤部分下沉，防洪标准降低，颍河、泉河等跨度较大的公路大桥曾多处发生开裂、错位、变形。

地面沉降还使已有的水准点失效，影响地质监测和水文要素观测的正常进行；另外，由于城区地面标高已低于历史最高洪水位2～3 m，导致防洪能力远达不到20 a一遇的标准。

地面沉降还造成主城区在遇较大强度降雨时内涝严重，排水不畅，交通堵塞，严重影响市民的日常出行。

4 地下水限采措施

针对阜阳市城区因超采地下水引起地面沉降区，当地政府非常重视，于2016年10月出台了《阜阳市地下水保护条例》地方法规，提出地下水限采的工程措施和非工程措施。

4.1 工程措施

4.1.1 水源置换措施

1)跨流域和跨区域调水。通过国家引江济淮和引淮济阜工程的实施，保障流域、区域水资源可持续利用和经济社会发展的用水需求，同时利用这部分外调水量支持地下水超采区治理，压缩相应的开采量。

2)当地地表水替代水源。阜阳地区地表水多年平均径流量较大，通过增加拦蓄工程，增加地表水利用量。随着流域水环境治理工作的深入，河流水质状况有望继续好转，这也为实施地下水压采提供了替代水源条件。

4.1.2 封存填埋地下水开采井

对纳入压采范围的地下水开采井，按照分类指导、区别对待、妥善处理的原则，制定处置方案。对年久失修、成井条件差或因混合开采可能导致越流污染的井应永久填埋；对成井条件好、出水量大、配套设施完好的井应封存储备用，在特殊干旱或应急情况下，按规定程序启用并发挥应急供水作用。

4.1.3 节水措施

完善用水计量系统；制订和实行用水定额制度；实行节水奖励、浪费惩罚制；制订合理水价；加强用水考核。城镇生活与服务业节水的重点是实行严格的用水定额管制、计划用水、超计划加价的办法，减少浪费，提高用水效率。

4.1.4 非常规水源利用

再生水合理利用一方面既可减少水环境污染，另一方面也可减少水资源的浪费。目前，阜阳城区污水处理及回用工程大部分建成并运行良好，净化后的再生水已用于城市绿化等。再生水利用潜力巨大，通过鼓励再生水利用，可有效提高当地水资源综合利用率。采用雨污分流措施，加大雨水利用，提高水资源循环利用程度，减少对地下水的使用量。

4.1.5 人工回灌工程

在严重超采地区，结合水源条件，安排部分人工回灌补源工程先期进行试验，经试验验证人工回灌经济合理、技术可行、无不良地质环境效应之后，再逐步推广。

4.2 非工程措施

4.2.1 明确地下水压采责任主体

地方人民政府是地下水压采工作的责任主体，明确地下水开发利用和保护目标，落实地方政府对地下水取用水总量控制、地下水水质保护和水位控制的负责的责任机制，并将其完成取用水总量控制、水质保护目标和水位控制目标完成情况纳入实行最严格水资源管理制度的考核体系。

4.2.2 制定完善地下水管理政策法规

根据《阜阳市地下水保护条例》地方法规，逐步建立健全地下水管理法规体系。

4.2.3 严格地下水开发利用总量控制与水位控制

落实最严格水资源管理制度，实行地下水分区取用水总量和水位控制。将水量控制指标逐级分解落实到社区，实行地下水开采的总量控制，建立地下水年度用水计划制度，有计划地对本行政区域内地下水年度用水实行总量控制。

4.2.4 运用经济手段促进地下水压采

加大地下水资源费征收的力度，使地下水供水成本不低于地表水供水成本，利用经济杠杆促进区域水资源合理配置。通过调整水价和地下水资源费等经济手段促进节约用水。

4.2.5 完善监测控制体系

通过建立与完善地下水监测站网，建设地下水专用监测站井，整体提升地下水监测水平，实现地下水信息的实时观测和自动传输，提高监测精度和实效性，更好满足水资源优化配置和地下水管理对地下水信息的需求。

5 限采效果分析

5.1 地面沉降进入平稳缓降期

为了治理地面沉降，从上世纪八十年代末期至今，阜阳城区一直控制深层孔隙水的开采(特别是50～150 m含水层位)。近年来，阜阳市深层地下水开采总量一直保持平稳波动状态，阜阳市开采中心50～150 m层段深层孔隙水水位下降速率近年来随之趋于平缓，地面沉降中心沉降量和沉降面积的增长趋势也有所减缓，治理效果逐年体现出来。

图1为沉降中心区阜阳站水准点淮水文2057历年沉降图，从图中可看出，上世纪1970-1980年年平均沉降7.2 mm；1980-2000年年平均沉降66.0 mm，其中的1986-1995年年平均沉降81.5 mm，为阜阳市历史地面沉降最大的10 a；2000年后治理效果逐年显现，地面沉降进入平稳缓降期，2000-2014年年平均沉降14.1 mm；最近5 a2014-2019年年平均沉降6.6 mm，为三十多年来出现个位数毫米级沉降量。

图1 阜阳水文站水准点淮水文2057历年沉降图

5.2 中深层、深层地下水位平缓上升

阜阳城区中深层、深层地下水自动监测井于2017年6开始运行，图2为阜阳市城区有代表性的深井、中深井地下水埋深变化图。2017年6月-2018年12月地下水埋深变化较平稳，2019年2月后阜阳地区出现较大旱情，地下水抽取量加大，致使地下水埋深增加。2020年1月日供水15万 m3，从淮河取水的阜阳第三水厂一期工程并网运行，城区深层和中深层地下水开采量减少，地下水位逐步回升，深井地下水升幅9 m左右，中深井地下水位升幅2 m左右。

图2 阜阳市城区深井、中深井地下水埋深变化图

6 结语

(1)阜阳市中深层地下水超采引起地面沉降，其沉降量在全国范围内也是最大的。2000年以来通过水源置换、节水、非常规水源利用、加强水资源管理等措施压减地下水开采量指标等措施，到目前超采区开采量逐步压缩至现状开采量的80%～90%，超采区面积不再增加，没有新增超采区，基本遏制超采区地下水水位持续下降态势，部分超采区地下水水位有所回升。

(2)要使中深层地下水位逐年回升，还必须进一步加强地下水资源管理力度，特别是引江济淮和引淮济阜工程建成后，城市饮用水和工业用水以地表水为主，大幅度压缩地下水开采量，同时借鉴上海市地面沉降区地下水回灌成功的实例，不失时机开展地下水回灌工程，使阜阳城区地面沉降由缓慢沉降期逐渐进入恢复期。