山东省地下水超采区环境地质问题与综合治理工作实践探讨

2023-01-12徐嘉璐

地下水 2022年3期

徐嘉璐

(水发规划设计有限公司，山东济南 250100)

地下水作为水资源的重要组成部分，具有水质较好、广泛分布、水量稳定等特点，是理想的供水水源，也是自然生态环境的控制性要素。山东作为我国的经济大省，地下水一直是重要的供水水源。以2014年统计数据为例，山东省地下水开采量为85.99亿 m3，占总供水量的40.1%。近年来随着省域经济社会发展和人口不断增加，用水需求也随之增长，地下水超采现象愈发严重，进而引发区域地下水位持续下降、地面沉降和水质恶化等一系列生态环境问题。为保障地下水源储备总量，实现全省水资源可持续利用，开展地下水超采综合整治具有重要的战略意义。笔者结合从事山东省南水北调受水区及地下水超采综合治理试点技术评估工作的实践，对近年来山东省开展的一系列地下水超采治理工作进行总结梳理，重点对治理措施及取得成效、实施过程中存在的问题进行了分析，并针对具体问题提出具体建议。以期为远期地下水超采治理工作提供借鉴。

1 山东省地下水超采区环境地质问题概述

地下水开发利用在山东省具有悠久的历史，自上世纪80年代初期以来，山东省地下水开采量多数年份均超过100亿 m3。根据山东省地下水超采区评价成果，全省地下水超采量为6.38亿 m3，超采区面积为10 433.17 km2。地下水超采严重，部分地区地下水位持续下降，引发地面沉降、海咸水入侵以及泉水干枯等问题。

1.1 地面沉降

地面沉降是一种可由多种因素引起的地面高程缓慢降低的环境地质现象，引起地面沉降的原因很多，其中地下水超采是重要的因素之一，由于缺乏有效管理、无节制的长期集中过量开采地下水，开采量远大于补给量，造成地下水水位持续下降，局部地区出现含水层疏干等现象[1]。据统计，山东省发生地面沉降面积约 20 239 km2，其中：地面沉降强发育区6个，主要分布在德州、聊城、滨州、东营、潍坊等5个市，面积约1 216 m2，占比6%；地面沉降中等发育区8个，主要分布在德州、聊城、滨州、东营、淄博、济宁、菏泽等7个市，面积约1 698 km2，占比8%[2]。以上地面沉降中、强等发育区均存在不同程度的地下水超采，地下水超采是引发大面积地面沉降的主要因素。

1.2 海咸水入侵

在沿海地区，大量开采地下水导致地下水水位大幅度下降，引发海水入侵，海水侵入沿岸含水层并逐渐向内陆渗透[3]。渤海滨海地区海水入侵严重，山东沿海海水入侵距离一般距岸12～25 km，烟台、威海部分监测区海水入侵范围有所扩大[4]。

1.3 泉水干枯

对泉域地下水的过渡开发利用引发泉水流量减少甚至干枯。济南泉群于1972年出现断流现象，随着地下水开采量的持续增加，泉水经历了中等水位较小流量季节性出流、低水位长期性断流及持续低水位泉水枯竭三个阶段，并于2001年创持续断流926天的最高纪录。

2 山东省地下水超采治理措施及取得成效

山东省在2015年划定了地下水限采区和禁采区，并逐步开始实施地下水超采治理工作，主要从实施工程措施和加强机制体制管理等方面开展了一系列治理工作，取得了较好的治理成效。工程措施主要包括节水灌溉、水源置换、调整种植结构与农艺节水、机井封停等；机制体制主要包括水权水市场建设、水价改革及计量监测系统建设等。

2.1 工程措施

2.1.1 节水灌溉与农艺节水

节水灌溉包括农田水利建设和高效节水灌溉，高效节水灌溉包含低压管灌、喷灌、微灌等灌溉方式。农艺节水技术包括农田保蓄水技术、节水耕作栽培技术、适水种植技术、水肥一体化滴灌、无土栽培等技术。2017-2019年期间，分别在德州、济宁、潍坊、淄博等市地下水超采综合治理试点开展节水灌溉工程建设及农艺节水技术推广，累计发展高效节水灌溉面积22.79万亩，推行水肥一体化工程0.34万亩，共实现地下水压采能力948.24万 m3。

2.1.2 水源置换

通过发掘当地地表水水源潜力，充分利用外调水源以及非常规水源，将地下水超采严重区域地下水置换成地表水。如南水北调东线一期工程、山东省引黄工程等外调水工程受水区，通过合理配置水源，提高外调水源、当地地表水源和非常规水源利用量，减少地下水源开采量，实现地下水超采治理。2013年南水北调东线一期主体工程建成通水，近年来随着供水管网、水厂等配套工程的建设，外调水源得以充分利用，2017-2019年，山东省受水区平均消纳南水北调水量6.57亿 m3。

2.1.3 调整种植结构

在地下水水超采区，选择部分区域，调整农业种植结构，压减高耗水品种种植、改种低耗水农作物或耕地轮作、休耕等方式，实现减少地下水源开采量。德州市平原县在部分河道管理范围内实行退耕还林，陵城区开展试验农场工程，将原种植的小麦、玉米等高耗水粮食作物改种苜蓿及东北大豆等需水量较少的作物；济宁市汶上县选取部分试点种植耐旱小麦品种。以上试点通过调整种植结构2 516.7亩，实现节水17.4万 m3。

2.1.4 机井封停

机井是目前开采地下水最主要的方式，具有种类多、分布广等特点。在落实替代水源的基础上，机井封停是推进地下水超采治理工作的重要工程措施。据不完全统计，截至2019年底，山东省地下水超采区已封停机井8 600余眼，压减地下水超采量4.85亿 m3。

2.2 机制体制建设

2.2.1 水权水市场建设及水价改革

水权水市场建设及水价改革作为近年来我国水利体制改革的重要内容，同时也是推进地下水超采区治理机制体制建设的组成部分。水权水市场建设通过建立水资源产权制度，培育完善水市场，科学确定工业、农业、生活及生态用水量，将用水量逐级分配至不同用水户。明确水资源使用确权登记及水权交易流转制度，引导用水户将水权额度内节余水量进行交易。水价改革通过建立健全反映市场供求、资源稀缺程度、生态环境损害成本和修复效益的水价形成机制，充分发挥经济杠杆作用，促进节约用水，进一步缓解水资源紧缺局面。

自2017年以来，德州市宁津县作为地下水超采区综合治理国家试点，将水权水市场建设及水价改革作为地下水超采治理机制体制建设的重点任务，以用水总量为控制，进行初始水权分配，出台《宁津县水权交易管理办法》，建成水权交易平台，实现水权交易的落地；研究制定《宁津县农田水利工程供水价格管理实施办法》，明确不同等级农田水利工程供水价格的定价方式、成本构成、监审程序、收费使用、提价分成等管理要求，同时积极推进区域综合水价改革，促进社会节水。通过水权水市场建设及水价改革，提高了用水户水资源权属和节水意识，引导解决地下水超采问题，2017-2018年，宁津县实施农业水权改革面积67万亩，形成地下水压采能力30万 m3；完成水价改革面积33.3万亩，形成地下水压采能力102万 m3。

2.2.2 计量监测系统建设

地下水动态监测和开采计量是实施地下水精细化管理的前提，是实行地下水开采总量控制和最严格管理的基础[5]。地下水超采区计量监测系统建设依托国家地下水监测工程项目和已有监测网络，通过统一规划布设地下水监测站点，实现对超采区地下水位、水质及开采量等情况的动态监测，为地下水超采治理和监督管理提供技术支撑。2017-2019年，德州市平原县建设地下水监测井11眼，新增地下水水源监测系统38处；济宁市汶上县设立地下水动态观测井28眼，地下水水质监测点28处。随着各治理试点增设监测计量设施的建设完成，对超采区地下水动态数据的监测也逐步完善。

3 治理工作中存在问题与建议

目前，山东省地下水超采治理已经取得了一定成效，压采效果较明显。但在推进地下水超采治理工作的过程中，仍存在一系列问题。

3.1 机井封停与启用需进一步规范

随着地下水超采治理工作推进，大量机井需要停止使用；部分机井以封存备用的形式停用，作为应急备用水源启用。为贯彻落实最严格水资源管理制度，保护地下水，进一步规范机井封停与启用管理是十分必要的。现状各地区机井封停技术要求不同，封井台账内容、形式不统一，封存备用机井的维护与启用责任未落实。建议尽快出台技术及管理文件，规范机井封停及启用方式，研究建立长效管理机制。

3.2 外调水配套设施建设需进一步完善

山东省地处华北地区，地表水资源相对短缺，外调水使用是地下水压采成功的关键因素。由于受水厂、供水管网等配套工程建设相对滞后的影响，目前南水北调受水区消纳水源能力受到限制，水源置换程度受到一定影响；受引黄、引江必要调蓄工程缺乏的影响，在外调水源充沛情况下，也难以充分利用。建议加快外调水源配套工程及调蓄工程的建设，加大外调水源的使用量，尽可能多置换地下水源。

3.3 地下水监测计量需进一步加强

地下水计量基础设施薄弱，尚未建立有效的地下水开采监测计量系统，尤其是农业灌溉地下水开采量的监测，是地下水管理较突出的短板，数据缺失导致无法对地下水超采治理效果进行有效评估。由于多数农业灌溉机井未安装计量设施，目前较为广泛使用“以电折水”的计量方式，但受水泵、供电企业、以电折水系数选择等影响因素的制约，计量数据差别较大，须对数据进行校验及修正，以实现精准计量。建议组织开展农业灌溉开采地下水监测计量研究，提高“以电折水”计量成果的准确性。