廊坊市城區深層地下水漏斗成因及對策分析

暢金元

(河北省廊坊水文水資源勘測局，河北 廊坊 065000)

廊坊市城區深層地下水漏斗成因及對策分析

暢金元

(河北省廊坊水文水資源勘測局，河北 廊坊 065000)

河北省廊坊市是河北省唯一沒有地表水源的城市，其工農業及生活用水完全靠開采地下水維持。所以地下水資源是維系廊坊市國民經濟發展的重要支柱，但由于長期過量開采地下水特別是深層地下水，形成了以城區為中心的深層地下水降落漏斗。本文分析深層地下水漏斗的現狀、成因，提出了節約水資源、開發利用非常規水資源及外調水源等緩解漏斗進一步惡化的方法措施。

地下水漏斗;現狀分析;成因分析;對策措施

廊坊市位于華北平原東北部，首都北京與直轄市天津之間，公路、鐵路交通發達，通訊便捷。廊坊市區規劃面積70 km2，已建成面積54 km2，人口40萬。廊坊市地處北緯中緯度歐亞大陸的東部邊緣，屬溫帶大陸性季風氣候，具有四季分明，春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季晴朗氣爽，冬季嚴寒少雪的特點。多年平均氣溫11.5℃，多年平均年降水量554.2 mm。

1 水文地質條件

1.1 地下水的賦存條件

廊坊市地下水為松散巖類孔隙水含水巖組，主要由第四系松散沉積物組成，含水層由亞砂土、砂、卵礫石所組成，粒度粗、厚度大，水動力特征為潛水、微承壓水、承壓水。根據成因類型可將第四系地層自上而下劃分為四個含水組。

第Ⅰ含水組埋藏深度30～40 m，局部50～60 m，含水層厚度一般5～10 m，局部大于10 m，該層沉積較薄，顆粒較細。巖性以細沙、中細砂為主，單井單位出水量為2.5～5 m3/(h·m)，局部5～10 m3/(h·m)。地下水水力特征為潛水。地下水礦化度一般小于2 g/L。

第Ⅱ含水組深度80～200 m，含水層厚度20～30 m，局部30～50 m，含水層巖性以細砂及含礫中砂為主。該組全淡水區單位涌水量10 m3/h·m左右，有咸水區單位涌水量為2.5～5 m3/h·m。該組地下水水質較好，礦化度一般小于1 g/L。水力特征屬微承壓水。

第Ⅲ含水組埋藏深度240～4 000 m，含水層厚度一般40～60 m，局部60～130 m。巖性以細、中砂及含礫粗砂為主，單井單位出水量為5～15 m3/(h·m)，局部10～30 m3/(h·m)。地下水水質良好，礦化度小于1 g/L。水力特征屬承壓水。

第Ⅳ含水組埋藏深度420～520 m，含水層厚度25～60 m。巖性以含礫中砂及細砂為主，單井單位出水量為5～15 m3/(h·m)。地下水水質良好，礦化度小于1 g/L。水力特征屬承壓水。

1.2 地下水補、徑、排條件

地下水的補、徑、排條件主要決定于水文地質條件、埋藏條件、開采情況等因素。

本區地下水按各含水組水力性質和開采條件劃分為淺層地下水和深層地下水。淺層水在全淡水區為Ⅰ+Ⅱ含水組，有咸水分布區為咸水體頂板以上的淺層淡水和微咸水。深層水在全淡水區以第Ⅲ含水組為主和部分第Ⅳ含水組，有咸水分布區即為咸水體以下的深層承壓淡水，包括第Ⅱ含水組下部、第Ⅲ含水組和第Ⅳ含水組，以第Ⅲ含水組為主。

淺層地下水埋藏淺，主要接受大氣降水補給，其次為地表水入滲補給。淺層地下水以人工開采消耗為主，其次為潛水蒸發消耗和側向徑流排泄。全淡區地下水埋深均在4 m以上，蒸發微弱，淺層地下水主要消耗于人工開采，地下水動態類型屬降水入滲補給—開采消耗型;有咸水分布區的東部、東南部地下水埋深較淺，存在潛水蒸發，為降水入滲—蒸發開采消耗動態類型。

深層地下水主要為側向徑流補給和越流補給，消耗于人工開采。

2 地下水漏斗成因及現狀分析

2.1 漏斗成因分析

廊坊市城區深層地下水漏斗主要影響因素為人工開采量的增加，同時也受到氣候因素的影響。

上世紀70年代，廊坊市還是一個小縣城，隨著管道局和原廊坊地委的遷入，使得廊坊人口迅速增加到十幾萬，城鎮工業也得到不斷發展，用水量隨之大幅增加，直接造成了深層地下水開采量不斷增加，形成了以市區為中心的深層地下水漏斗。圖1為1985～2010年廊坊市城區地下水開采強度曲線。從圖中不難看出，廊坊地下水的開采強度變化和水位漏斗發展趨勢基本吻合，即開采強度增加，漏斗中心埋深就大，開采強度降低，漏斗中心埋深就小。廊坊市區范圍內日常生活及工業用水主要開采300～500 m的Ⅲ－Ⅳ含水組，這一層位的地下水具有相對隔水層，水源補充非常困難。廊坊市城區深層地下水開采量由1985年的2 383萬m3增加到1998年的5 500萬 m3，平均遞增速度為312萬 m3/a，所以導致1985—2000年出現漏斗加速發展的趨勢。1998－2000年開采強度的高峰區間，也是漏斗深度和面積達到高峰的區間。導致開采量增加的因素很多，其中人口的增加、國民經濟的高速發展以及氣象干旱等都是重要的影響因素。2000年以后，廊坊市開辟了新的水源地，城區開采量有所減少，所以，城區深層地下水漏斗中心水位止跌回升，處在一個相對穩定的狀態。綜上，地下水在地域上、層位上、時間上的集中開采是廊坊水位降落漏斗形成和發展的直接因素。

圖1 廊坊市城區地下水開采強度曲線

2.2 漏斗現狀分析

廊坊漏斗是廊坊供水區主要的深層地下水水位降落漏斗之一，位于廊坊市城區及其外圍，為城市工業、生活開采型漏斗，開采深度200～500 m。該漏斗形成于1978年，隨著城市迅速發展，深層地下水開采量逐年增加，水位持續下降，漏斗不斷加深和擴大，至2000年漏斗面積擴大到362 km2，中心水位埋深78.30 m。2010年底，漏斗面積375.5 km2，中心水位埋深75.61 m。

2.3 漏斗中心埋深動態變化

廊坊市城區深層地下水主要用于生活及工業用水，所以廊坊市城區深層地下水主要受生活及工業用水量的影響，其變化規律呈現出與生活、工業用水量相關的特征。即生活、工業用水量大，深層地下水水位就會下降，反之生活、工業用水量小，深層地下水水位就會上升。具體變化規律如下:每年冬季，生活、工業用水量相對較少，所以深層地下水位處于震蕩上升狀態，一般年初至2、3月份水位呈上升狀態，出現自然年最高水位，3月中旬以后由于天氣轉暖用水量增加，深層地下水位開始呈下降趨勢，加之受農業灌溉集中開采影響，一般5月中旬至6月中旬出現年最低水位。進入夏季，生活工業用水量處在相對穩定的高峰期，所以，深層地下水位也也基本穩定在高埋深值區域。10月份以后，隨著生活、工業用水量的減少，深層地下水位處于緩慢回升進入相對穩定期

廊坊市深層地下水漏斗區長系列動態變化為年際間有小的起伏，但總的趨勢成波狀型下降。

圖2 廊坊市城區深層地下水漏斗中心埋深年內變化曲線圖

圖3 廊坊市城區深層地下水漏斗中心埋深年際變化曲線圖

2.4 漏斗發展過程

廊坊漏斗位于城區，1978年開始出現漏斗區，其面積為18 km2，中心水位14.55 m，從1978年到2010年間，漏斗發展過程可分為:

(1)加速發展階段(1978－1983):1978年，城區深層地下水漏斗中心埋深為14.55 m，面積為18 km2，至1983年，中心埋深為42.00 m，面積增加到255 km2。中心水位平均每年下降5.49 m，面積平均每年增大47.4 km2。

(2)發展階段(1984－2000):1984年以后，地下水位漏斗發展速度減緩，但中心水位下降速率仍處于一個較高水平。至2000年，漏斗中心埋深為78.30 m，漏斗面積為362 km2，。中心水位下降速率為2.12m/a，面積平均每年增大7.88 km2。

(3)穩定階段(2001－2010)2001年以后，漏斗中心水位基本穩定在75 m左右，至2010年，水位有升有降，但基本趨勢是穩中帶升。但值得注意的是漏斗面積有擴大的趨勢，從城區擴展到了周圍郊區。中心水位從2010年起也有小幅的下降。

3 地下水漏斗對生態環境的影響

3.1 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。據國家地震局第一地形形變監測中心對天津及其臨近地區地面沉降監測資料，自六十年代中期廊坊供水區開始出現地面沉降，沉降面積和沉降速率逐漸增大，且地面沉降中心與深層地下水水位漏斗基本吻合。這充分說明深層地下水嚴重超采是造成地面沉降的主要原因。廊坊漏斗區地面沉降造成的地質災害主要表現在地面標高降低，出現鉆孔井管抬生、城市地下管網系統受到損害等現象。

3.2 機井報廢

由于地下水漏斗區水位持續下降，造成機井單井出水量減少，甚至無水可抽直至機井報廢。七十年代至今，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60～80 m繼而90～100 m揚程潛水泵過程，耗資以億元計。

3.3 水資源緊缺進一步加劇

由于長期大面積開采地下水，造成地下漏斗急劇擴展，淺層地下水形成大面積含水層疏干，深層地下水埋深急劇下降，水源地產量急劇減少，致使工業用水、農田灌溉用水緊缺，造成工業停產、農作物減產，一些工業項目因用水問題不能上馬，也給部分地區居民群眾飲水造成困難。

3.4 其他影響

地下水漏斗區水位不斷下降，還會造成海水入侵、淡水咸化、地下水污染等一系列的生態問題，使得本來就很脆弱的生態環境進一步惡化。

4 對策措施

廊坊市城區深層地下水漏斗的形成主要是由于高強度開采深層地下水造成的，所以要使地下水漏斗減小甚至消失，防止對生態環境更進一步的破壞影響，必須減少開采量。但人口的增加和經濟的增長對水的需求是不斷增長的，要滿足用水需求，還要減少對深層地下水的開采，就必須從開源和節約水資源方面入手，使水資源的開發利用走上可持續之路。

4.1 開源方面

所謂開源也就是開發新的水源。廊坊市水資源短缺已是定局，所以要滿足用水需求，開發利用新水源主要體現在以下幾個方面:

1)開發引江水源:南水北調工程已經開工，根據工程規劃，南水北調中線工程于2014年全部建成通水。工程完工后，可通過廊坊干渠給廊坊市區供水。年供廊坊市區水量約1.4億 m3，可適當緩解當前廊坊市水資源供需緊張的現狀。今后還應繼續爭取用水指標，增加引江水量。

2)充分利用過境水量分析:廊坊市北運河、潮白河、泃河常年有水。2000年以前，過境水量水質極差，不能作為資源量利用。2000年后北京市加大污水治理力度，北三河入境水水質得到明顯改善。盡管仍為Ⅴ類水，但污染指數明顯降低，污染物類別減少，主要污染物為氨氮、總磷等，基本可以作為景觀用水或農用水。根據現狀資料統計，廊坊市年均入境水量7.84 m3，年均引水量1.27億 m3，引水量只占入境水量的16%，所以在利用過境水量方面有潛力可挖。可以考慮建設引水工程，充分利用河道過境水量。

3)開發利用非常規水資源:開發利用非常規水資源，是增加水資源可利用量，緩解水資源供需矛盾的一個重要途徑。在廊坊市，非常規水資源主要有雨洪資源、再生水資源等。隨著廊坊市城區面積的不斷擴大，由雨水產生的地面徑流量越來越大。根據《廊坊市城區降水產流分析》，廊坊市城區每年約有400萬 m3的雨洪資源，但因沒有設施，這部分水資源都白白的流掉了。所以應加大雨洪資源利用投入力度，建設集雨設施、雨污分流等雨水利用工程，最大限度地開發利用雨洪資源，有效緩解水資源短缺壓力。據統計，廊坊市2008年污水排放量為9 500萬 m3，再生水利用量為1 650萬m3，污水處理回用率不足20%，遠遠低于發達國家60%回用率水平。按現狀污水處理量分析，如果污水處理回用率達到30%，可減少地下水開采量1 200萬 m3;如果污水處理回用率達到60%，可減少地下水開采量4 050萬 m3。

4.2 節約水資源方面

一是要制定水資源開發利用與保護政策，理順體制，加強管理。二是通過建立節水機構，加強對節水的宣傳教育，并采取征收水費、調整水價等行政、法律和經濟手段，大力開展節水活動，提高節水效果。三是通過使用節水器具、提高工業用水的重復利用率等措施，推動節水工作向前發展。另外，加強水環境保護，減少污水排放量也是節約水資源的一項重要途徑。

總之，根據廊坊市水資源特點，加強對廊坊市水資源的管理，不斷開源節流，減少深層地下水開采量是緩解城區深層地下水漏斗進一步惡化的主要辦法，也是解決廊坊市水資源供需矛盾的重要措施。

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1004－1184(2012)03－0018－03

2012－03－12

暢金元(1963－)，男，河北文安人，高級工程師，主要從事水文水資源工作。