甘肅省城市地下水資源衰減與短缺現狀分析

周 斌

(甘肅省地質環境監測院，甘肅 蘭州730050)

甘肅省地域狹長，除隴南部分谷地和疏勒河下游谷地地勢較低外，大部海拔都在一千米以上，屬山地型高原。城市主要坐落于河西走廊平原區、隴中黃土高原區、隴南中山區和甘南高原區。甘肅省境內河流分為內陸河(包括石羊河、黑河與疏勒河)、黃河、長江三大流域，主要城市則多依江河分布，其中黃河干流有蘭州市，渭河干流有天水市，河西內陸河有六座城市。只有慶陽市建于董志塬。

甘肅復雜的自然條件及地域差異造成境內城市生態環境脆弱，城市的生存與水資源的分布密切相關。甘肅省河西分布的城市多以綠洲為依托，由于水資源分布有限，存在著城市與農村、人類經濟與生態用水等普遍的用水矛盾，造成地下水資源衰減等環境地質問題。隴東的慶陽市可直接利用地下水資源極為有限，但隨著城市發展以及石油資源的開發利用，對地下水超量開采誘發了水資源衰減以及污染等嚴重的環境地質問題。

地下水資源衰減與短缺在甘肅省部分城市表現的非常突出，主要表現形式為地下水水位持續下降以及泉水消失或溢出量減少。

1 地下水位持續下降

地下水位持續下降主要分布在天水、慶陽、定西、敦煌、武威以及蘭州市[1][2]。城市地區地下水普遍超采，是造成地下水位持續下降的主要原因(各地地下水位下降幅度見表1)。下面對各城市地下水位下降情況分別評述。

表1 甘肅省主要城市地下水位下降幅度一覽表[1]

1.1 天水市

天水市目前存在的由于地下水資源衰減引起的主要表現形式為地下水位持續下降，水質惡化及名泉消失等。

由開采地下水引起的水位持續下降區主要分布于西十里水源地、堅家河—高家灣—趙崖—分路口—慕灘—潘集寨一帶及麥積區社棠鐵路以北。其中西十里水源地西三十里甸子沿藉河南岸—西十里鋪一帶水位年下降速率為1.13～2.92m，約40%的開采井不同程度地存在“吊泵”現象，單井涌水量達不到設計出水能力，已經形成了降落漏斗，而且漏斗范圍仍在緩慢擴大，漏斗中心最大水位降深達23.68m，動水位已降至第四系底板以下幾米到十幾米，漏斗分布范圍西起董家磨，東至西團莊且跨越藉河，南北分別接近山邊，漏斗面積達10.7 km2(圖1);堅家河—高家灣—趙家崖—分路口—慕灘—潘集寨一線，水位年下降速率為1.27～3.65m，造成部分開采井報廢、馬跑泉消失、官泉水位下降等環境地質問題。

圖1 天水市三十里甸子—銀坑水源地地下水降落漏斗圖[1]

1.2 慶陽市

慶陽市城市規劃區域位于董志塬區，其中賦存有較為豐富的黃土潛水。黃土潛水是董志塬區城市供水的主要水源。隨著塬區的經濟社會的發展，對黃土潛水資源的需求量及開采量也在逐年增加。由于大氣降水的入滲補給是黃土潛水的唯一補給來源，因此補給量相對有限。開采量的逐年增加，其結果是黃土潛水的水位逐年持續下降，出現黃土潛水資源枯竭的問題。自1988年董志塬地下水動態監測資料顯示，城市規劃區水位持續下降，其中十里灣水源地集中開采區的水位下降幅度達31～42m，下降速度平均達2.15m/a;規劃區南部水位下降的幅度在3～4m，平均下降0.20m/a;城區水位下降的幅度在12～14m，平均下降0.76m/a;規劃區北部水位下降的幅度在3～4m，平均下降0.20m/a;城區北部水位下降的幅度在1～2m，平均下降0.09m/a;規劃區西部水位下降的幅度0.24m，平均下降0.01m/a;規劃區東部水位下降的幅度7m，平均下降0.41m/a。

通過對規劃區外圍泉水動態監測資料統計分析，泉水動態基本上呈兩種變化過程，位于城區東西側塬邊的泉流量隨時間呈現出較穩定的微弱上升勢態，這種勢態與巴家咀水庫上水工程的不斷完善，輸水量的增加有關;而位于十里灣水源地西側和南側的泉水量則表現為較為緩慢的衰減趨勢，這種趨勢與水源地大規模的疏干開采而不斷消耗靜儲量是分不開的，導致地下水徑流排泄量逐年減少。

1.3 定西市

定西市城市供水水源地位于城西的內官～香泉盆地。

由于近十幾年來，降水量逐年減小，尤其是20世紀90年代中后期(1994年～1999年)，出現了歷史上罕見的連續干旱年，而開采量卻逐年加大，三個盆地內地下水水位呈現持續下降的趨勢，與1973年相比，2000年內官盆地地下水位降幅7.10～44.92m，年均水位降幅0.21～1.01m;香泉盆地地下水位降幅17.27～25.68m，年均水位降幅0.66～0.99m;臥龍川盆地地下水位降幅3.17～23.92m，年均水位降幅0.12～0.92m。

城市供水水源地擴建后，地下水位呈加速下降的趨勢，年均水位降幅在內官盆地為1.5m，香泉盆地為2.53m(圖2)。地下水位在山前最大埋深達86.5m，較之1973年，水位下降了57m。上述數據充分說明地下水資源超量開采的實事，地下水開采量已遠遠大于補給量。

圖2 定西市香泉水源地1號井多年地下水位動態曲線圖[1]

定西市城市供水水源地內官—香泉盆地地下水天然補給資源量為1050.12×104m3/a，地下水儲存量為45495.75×104m3。根據疏干式開采方案，保證期20 a的日允許開采量總計達5×104m3/d，年均水位降幅為內官盆地1.30m，臥龍川盆地0.91m，香泉盆地1.39m。而實際監測資料表明，內官盆地地下水水位降幅平均為1.5m，香泉盆地地下水水位降幅年平均為2.53m，分別超過了設計水位降幅。從目前的開采現狀來看，盆地內地下水的使用年限將達不到設計要求。定西市內官—香泉盆地地下水資源的大規模開發，使其地下水位持續下降，以消耗儲存量作為代價換取了城市經濟的發展。同時受地質條件限制，難以在本地區尋找新的替代水源地。水資源短缺問題已嚴重制約定西市城市經濟的可持續發展。

1.4 敦煌市

由于地下水資源不合理的開發利用，加之城市集中供水的影響，區域南部地下水位下降幅度最大，敦煌市以南年水位降幅達0.4m以上，降落漏斗中心區年水位下降0.6m以上。造成區域地下水位下降的主要原因有二:一是渠系高標準襯砌，地表水利用率提高，地下水補給量減少;二是隨著城市、農村經濟及生產的發展，開采機井逐年增多，地下水開采量及開采規模逐年增大，地下水開采進一步加劇了地下水位的下降。

在區域地下水位下降影響下，致使黨河綠洲濕地面積不斷減少，原積水濕地已干枯，著名的月牙泉湖水位也呈下降趨勢，湖面不斷萎縮 。由于區域地下水位下降，綠洲區20世紀60～70年代開挖的173眼大口井己全部干枯，早期施工514眼機井也報廢了26眼，其它管井出水量亦不同程度有所減少。

地下水動態監測資料表明，敦煌綠洲區除北東部由于地下水開采量相對較小而水位略有上升外，其它各地地下水水位總體呈現下降趨勢。地下水位下降幅度最大的地段為七里鎮—沙洲鎮集中開采區，年降幅達0.6m以上。

在區域地下水位下降和鹽漬化影響下，區內草場植被亦出現退化現象，草場植被覆蓋率下降10%～15%，部分地下水淺埋帶的喜水耐鹽植被由于生長條件惡化而大面積退化枯死。目前灌區鹽漬化面積達1000 hm2以上，迫使部分土地棄耕。受土地沙化、鹽漬化及水資源供給不足的影響，綠洲部分地區農作物因缺水而減產10%～15%，局部部分樹木因生態水供給不足而出現腐心、枯死現象，生態環境有進一步惡化的危險。

1.5 武威市

受長年過量開采地下水影響，武威盆地平原區地下水位總體處于區域性下降狀態。根據水位資料統計，城市規劃區1987～2006年，水位總體呈下降趨勢。1987～1997年10年間地下水位累計下降2.67～0.43m，年平均下降了0.04～0.24m，水位下降幅度由南向北變緩。地下水年際水位動態與自然氣候和山區來水量密切相關。1991年是極干旱年，降水量和山區河流徑流量均接近50年來最低水平，同年度地下水位下降幅度達2.57～7.76m。1993年降水量為近50年最大降水量，同年度地下水位上升1.35～4.91m。1997～2006年，地下水位下降1.12～6.78m，年平均下降了0.07～0.75m(表 2)。

表2 城市規劃區1996～2006年水位降深統計表[1]

1.6 蘭州市

蘭州市水位持續下降區域位于蘭州“三灘”水源地。自“三灘”水源地建成后，采用逐年增加供水井的方式擴大開采量，使得地下水水源地處于長期超采狀態，引起了水位急速下降和水質惡化等環境地質問題。

自建成至1996年“三灘”水源地由局部小漏斗邊緣已擴展到“三灘”水源地以外，漏斗邊緣東到五星坪、小西湖，西至深溝橋，南到韓家河、龔家灣、范家坪，北至吊場、安寧堡，面積約 61 km2[3]。

監測資料表明:1987～1996年馬灘－崔家大灘漏斗中心地下水水位標高由1517.25m下降到1488.84m，下降幅度達28.41m，迎門灘漏斗中心地下水水位標高由1520.42m下降到 1491.04m，下降幅度為 29.38m[3]。

由于西水東調工程建成通水，自1995年后，“三灘”水源地地下水開采強度逐年減少，地下水水位出現了回升的趨勢。

2 泉水消失

河西地區泉水溢出量減少最為明顯的是石羊河流域，1993～2005年的13年，涼州區泉水溢出量減少了72.3%。

自1965年以來，由于地下水被開采，引起泉水量減少，泉水年內動態變化表現為5～8月開采期，泉水流量最小，有些泉溝甚至干枯。自80年代至今，武威市渠系利用率相對穩定，機井開采變化量不大，影響泉水溢出量的主要原因便成為山區來水量的大小，利用山區來水量與泉水溢出量相關計算結果，1995年泉水溢出量為1.65億m3。據有關資料，1950年泉水溢出量為4.38億m3，1995年比1950年減少2.73億m3，平均年遞減率2.10%。泉水灌溉面積由過去的30.6萬畝，減至目前的2.76萬畝，使泉水大面積灌溉已成為歷史。最典型的是位于武威市北部海藏寺的泉水溢出帶已完全干枯，下游的紅水河等泉水河流的溢出帶向下游下移了10 km。

張掖市甘州區泉水流量也有顯著的下降[1](圖3)。

圖3 張掖市甘州區泉流量多年動態曲線圖

河東地區最為典型的屬天水市。官泉、馬跑泉曾是天水著名的景觀泉點。近年來由于地下水開采量增大，特別是秦州城區自備水源數量增加，部分建筑工地基坑開挖采用高強度降水導致區域地下水位下降，使官泉水量驟減，面臨消失的危險。而麥積區馬跑泉已在1998年消失，分析其主要原因是穎川河口一帶及泉口周邊開采量增加;慕灘水源地啟用后高強度開采地下水，加快了區域地下水位下降速率，襲奪了馬跑泉水的補給水源，導致泉水消失。

慶陽市董志塬周邊的泉水溢出量也呈緩慢下降趨勢，與市區十里灣水源地大規模開采地下水直接相關。

蘭州市泉水消失最明顯的是榆中盆地宛川河河谷地區，宛川河下游1996年泉水流量為435.95×104m3，由于近10年來地下水大規模開采，至2007年泉水干枯[3]。

3 結語

甘肅省是一個水資源十分短缺的省份，省內主要城市出現的地下水資源衰減與短缺現象，與人類的各種工程、生產活動密切相關。而隨著社會經濟的發展、城市的建設和人口的增加，造成以地下水為供水水源的城市區域水位下降趨勢將更為明顯，將成為制約城市發展的主要因素。因此，合理規劃利用有限的地下水資源，是促進社會可持續發展的必然之路，亦是必須之路。

[1]甘肅省地質環境監測院.甘肅省主要城市環境地質問題調查與評價研究報[R].2007.12.

[2]張宗祜，李烈榮.中國地下水資源(甘肅卷)[M].中國地圖出版社.北京.2005.12.

[3]甘肅省地質環境監測院.蘭州市1:50萬環境地質綜合調查報告(內部資料)[M].2008.12.