滄州市地下水超采現狀及對策分析

張可義

(河北省滄州水文水資源勘測局,河北滄州 061000)

滄州市位于華北東部平原,東臨渤海,全市國土面積14 056 km2?？側丝?680萬人,耕地 78.1萬 hm2。全市多年平均水資源總量為 12.07億 m3,人均水資源 178m3[1],為全國人均占有量的 7.7%,遠遠小于國際公認的維持一個地區經濟社會發展所必需的 1 000 m3的臨界值,,屬于人均占有量小于 500 m3的嚴重缺水地區。畝均水資源量 108 m3,也僅為全國的 6%。滄州市當地水資源量不足,人均、畝均水資源量偏低。

1 滄州市地下水超采現狀

滄州市無地表水可用,每年引黃河水 0.5億 m3左右,蓄入大浪淀水庫,供滄州市區和黃驊市區生活用水和部分工業用水。其余縣市的工農業生產和居民生活用水全部開采地下水,隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高,需水量越來越大,造成地下水多年來一直處于超采狀態,已形成多處地下水降落漏斗。根據滄州市地下水觀測資料分析,滄州市淺層地下水降落漏斗主要分布在全淡水區。滄州市淺層地下水降落漏斗區共兩個,一個分布在滄州市西部的肅寧、河間、任丘、獻縣一帶;另一個漏斗區分布在滄州市的東南部的南皮、鹽山、孟村一帶。深層地下水降落漏斗主要分布在滄州市區、滄縣、黃驊、青縣一帶。由于長期掠奪性開采和地下水的補給嚴重不足,以上各個漏斗已全部發展成為常年性漏斗。

(1)肅寧、河間淺層漏斗區：為農業開采型漏斗,開采深度 80 m,分布于河間西部、任丘南部、獻縣西部、肅寧全境,向西擴展到保定、衡水境內。漏斗中心位于肅寧縣垣城南,該漏斗 1983年形成,到 1990年漏斗面積達 986.4 km2,中心漏斗最大水位埋深 15.60m,2000年漏斗面積 2 979 km2,漏斗中心的肅寧縣垣城南最大水位埋深為 27.89m,2008年漏斗面積 4 222 km2,漏斗中心水位埋深 29.80m。

(2)南皮、孟村、鹽山交界處淺區漏斗區：為農業型開采型漏斗,開采深度 80m,分布于鹽山西部、孟村南部、南皮東部,向南擴展到山東境內。漏斗中心位于南皮的潞灌。該漏斗于 1985年形成,到 1990年漏斗面積達 120 km2,中心漏斗最大水位埋深 7.34 m。2000年漏斗面積 870 m2,中心漏斗最大水位埋深 12.73m。2008年漏斗面積 783 km2,漏斗中心位于南皮潞灌,最大水位埋深為 14.89m。

(3)滄州市深層地下水漏斗：為城市工業、生活和農業開采混合型漏斗,開采深度 250m～550m,主要集中在滄州市區、滄縣、黃驊、青縣一帶。漏斗于 1969年形成,到 1973年漏斗中心水位埋深為 68m,1980年達 72m,1995年達 87m,2001年漏斗中心的滄州市區 641場水位埋深 91 m,埋深大于 80 m的封閉面積 687 km2,埋深大于 70m的封閉面積 1 481 km2,埋深大于 60m封閉面積為 4 670 km2。2008年大于 80m的封閉面積為 269 km2;埋深大于 70 m的封閉面積為 1 804 km2,埋深大于 60m的封閉面積為 5 225 km2,漏斗中心的滄縣東關水位埋深為 92m。

2 地下水超采引起的環境地質問題

2.1 地面沉降

地面沉降是漏斗區主要的環境地質問題之一,因其范圍廣,沉降速率小,不易察覺而被忽視。根據國家地震局第一地形形變監測中心地面沉降監測資料,自 60年末期滄州市開始出現地面下降,沉降面積和沉降速率逐漸增大[2]。

地面沉降主要是超量開采承壓水而引起地下水位大幅度下降,部分含水層處于疏干狀態,造成含水層的孔隙壓縮,骨架變形,導致滄州區域內地面大范圍發生沉降。滄州市是河北省乃至全國地面沉降較嚴重的地區[3]。1970年滄州市地面沉降量為 9 mm,1980年累計沉降量達了 272mm,沉降速率為 26mm/年,1986年累計沉降量為 744 mm,沉降速率為 79mm/年,沉降量大于 106mm的面積為 9 400 km2,占全市總面積的 67%,沉降量大于 600 mm的面積為 2000 km2,占總面積的 14%。1990年累計沉降量 1 131mm,沉降速率為 97mm/年,2000年累計沉降量 2 130 mm,沉降速率為100mm/年,2004年實測滄州市地面沉降量最深處已超2 300mm。其中沉降量超過 2 000 mm的范圍已達 60多 km2,主要集中在市區四環以內。

2.2 咸淡水界下移

咸淡水界面下移是指咸水區的上部咸水體底界面向下移動,對埋藏在下部的深層水造成威脅。造成咸淡水底界面下移的原因是,由于深層淡水含水層和咸水體之間的水位差,使上部咸水向深層含水層滲透造成的。通過對滄州市2 000余眼的深井調查資料對比分析得知,咸淡水界面下移一般為 10m左右,最大下移深度超過 30[4],如果持續超采,最終會使深層淡水咸化。

2.3 水利工程損壞

1)機井報廢

由于地下水水位持續下降,造成機井單井出水量減少,甚至無水可抽直至機井報廢。70年代以來,農用機井經歷了離心泵更換成 30～50 m揚程的深井泵或潛水泵,后又改配60～80m繼而 90m～120m揚程潛水泵,滄州市全年因水位下降報廢的機井數量每年在 500眼左右,形成了“機井越打越深,水泵功率越來越大,出水量越來越小”的惡性循環。

2)水利工程輸水能力和防洪標準降低

滄州市南運河北陳屯閘段 1995年沉降量達 528 mm,1998年沉降量達 700 mm,2000年引黃入津輸水中,在輸水量未達到河道設計流量時,在北陳閘附近及其它地段大面積灘地被淹,被迫在上游提閘放水。滄州市區南運河原設計標準為 120m3/s,現只能通過 70 m3/s,降低 42%。

2.4 城市建筑物損壞,管道變形斷裂

黃驊市區范圍內水準點 1958年到 1989年相差 40 cm,造成 1985年以前的水準點全部停止使用。國家投巨資在滄州境內建有大量水準點、三角點等測量設施,由于地面沉降導致大面積的水準點失效。滄州市化肥廠建筑初期的 14眼自備井房及地上配套管網變形已更換多次,地下水管網出現多次斷裂事故,損失慘重。

3 解決區域水資源供需矛盾的對策

3.1 落實污水處理廠的建設,充分利用再生水資源

通過水資源配置,利用經濟手段、行政手段加快污水處理廠的建設。在城區建設大規模的集中的污水處理廠,充分利用污水資源,利用經濟手段和行政手段對污水處理廠的建設予以支持。確保再生水有明確的用戶,保證污水處理廠良性發展。改造現有用水管網,飲用水和清潔水應采用不同水源,提高再生水源的利用率。

3.2 發展節水農業,改善用水結構

滄州市農業用水一直占總用水量的 70%左右,比重較大,農業用水主要開采地下水,因此發展農業節水對水資源合理配置有著重要作用。要根據當地自然、水資源、農業生產和社會經濟特點,以節水、高效為目標,對灌區實施“兩改一提高”及改革灌區管理體制,改造灌區設施和技術,提高灌溉用水的有效利用率。重點放在現有大型灌區渠道防滲、建筑物的維修、更新和田間工程配套技術改造上。其次是田地制宜加快發展節水灌溉工程。在節水增效示范項目和節水增產重點縣的建設中,分別推廣發展管道輸水、渠道防滲、噴灌、微灌、改進溝田主灌、膜上灌等工程節水措施,努力緩解水資源供需矛盾。三是加強用水定額管理,推廣節水灌溉制度。在加強工程管理的同時,制定各種主要作物的用水定額,根據定額確定灌溉水量,實行控制。積極研究和推廣節水灌溉制度,把有限的水量集中用于農作物的關鍵期,以擴大灌溉面積。重點推廣用水計量設備,做到水渠計量控制,四是平田整地開展田間改造工程。地面灌溉是目前采用最多的一種灌水方式,預計今后相當長的一段時間內,仍將占主導地位。據分析,地面灌溉用水損失中,田間部分損失占到 35%左右[5],說明田間節水潛力很大。造成田間用水量損失的原因是畦地過大,地塊大平小不平,致使灌水不均勻,滲漏嚴重。實施田間工程改造投資小、效益大,節水增產效果良好。五是大力推廣節水技術。農業節水技術措施包括抗旱節水品種、地膜覆蓋、秸稈覆蓋、少耕免耕、節水增產栽培、農業結構調整等,都具有投資小節水增產效果顯著,技術成熟等特點。

通過發展農業節水,使農業水量在用水總量中所占比例降低 10%左右,從而達到調整用水結構的目的。

3.3 提倡開發利用非傳統水資源

滄州市水資源量 12.07億 m3,可利用量為 10億 m3,正常年用水量為 15億 m3,缺水 5億 m3,因此,利用非傳統水資源,補缺淡水資源的不足非常重要。

1)海水利用

滄州市東臨渤海,海岸線長度為 95.3 km2,海水利用地理位置條件優越。近期國家將海水利用已列入《中國節水技術政策大綱》,要積極推進海水直接利用、海水淡化和輸配技術經驗,加快發展低成本海水淡化技術,推進咸水電滲儀處理技術和反滲處理技術,主要用于城市雜用水,生活雜用水和部分生活飲用水等。

2)淺層咸水利用

滄州市咸水面積 8 563 km2,占總面積的 61%,資源量為10.6億 m3,可采量 7.4億 m3。其中微咸水(2～3g/L)面積4 563 km2,占總面積 32%,可采量 4.0億 m3。 2008年全市年利用淺層微咸水僅為 0.04億 m3,僅占微咸水可采量的1%,比重非常小,開發潛力很大。勢必要認真吸取國外咸水利用經驗,使其利用工業、農業、漁業環境等各個方面,大力發展微咸水利用,以減少淡水資源量。

3.4 搞好流域調水工作

疏通渠道,搞好引江引黃工程,努力增加可利用的水資源。外流域調水是緩解滄州市嚴重缺水,減少因超采地下水引起的環境地質問題的戰略措施;要全面搞好南水北調工程和建設管理工作,搞好外來水的合理調配;優化配置和高效利用工作。

3.5 充分利用雨洪資源

滄州市地處平原區,且各河道多年經流量極少;因此如果能夠有效的利用雨洪資源可部分緩解水資源壓力。要充分集蓄雨洪資源,通過河道、坑塘、洼淀等蓄積雨洪資源,使雨水入滲回灌地下;修建透水路面、邊道、增大降雨入滲;改高草坪為低草坪,滯蓄雨洪資源。實行雨污分流,使雨水經流排入河道、湖塘,增加淡水,凈化水體,增加對地下水回補,淡化地下水質[6]。

3.6 推進節水型社會建設

城市生活、工業、綠化等用水按照節水型標準進行節水技術改造,提高節水率。工業節水主要通過發展低耗水行業,提高新水的重復利用率,關停高耗水、高污染企業。加強建設項目水資源論證和取水許可管理制度,全面推行水平測試等措施。降低萬元產值用水量,達到發展工業節水目的。要推廣節水型龍頭、節水型便器、節水型淋浴設施,鼓勵研究生產新型節水器具。推廣中水利用,實現水資源的循環利用。

[1]河北省滄州水文水資源勘測局,等.滄州市水資源評價[R]2007.

[2]邢忠信,李和學,張熟,等.滄州市地面沉降及防治對策研究[J].地質調查與研究,2004,27(3)：157～163.

[3]王欣寶,王艷,王昕洲,河北平原過量開采地下水引起的環境地質問題及對策研究[J],水利學與工程技術 2006.2.

[4]韓占成,韓彥霞,滄州市地下水環境地質問題與防治措施[J],地下水 2006.3.

[5]李乃文,齊興云,聊城市水安全問題的研究與對策[J],地下水2009.4.

[6]水利部水資源司,南京水利科學研究院,21世紀初期中國地下水資源開發利用[M],北京：中國水利水電出版社 2004.