呼和浩特市承壓地下水超采現(xiàn)狀

王姝瓊

摘 要 呼和浩特市的承壓地下水被廣泛用于城區(qū)集中供水、農(nóng)業(yè)灌溉、企事業(yè)單位、城中村自備井、農(nóng)村居民生活和城市生態(tài)用水等多個(gè)方面，其中城區(qū)集中供水開(kāi)采量最大，占總量的38.4%。長(zhǎng)期大量開(kāi)采造成了區(qū)域承壓水水頭的快速下降，并由此引發(fā)了承壓水自流區(qū)縮小、承壓水出現(xiàn)無(wú)壓區(qū)和區(qū)域地下水降落漏斗等問(wèn)題。依據(jù)《地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（SL286-2003）對(duì)研究區(qū)承壓地下水的超采程度進(jìn)行了劃分，結(jié)果表明，承壓地下水全區(qū)超采，屬于大型超采區(qū);嚴(yán)重超采區(qū)占超采區(qū)總面積的3.7%，主要分布在金山開(kāi)發(fā)區(qū)一帶。劃分結(jié)果與地下水開(kāi)采程度及水頭的變化情況基本一致，具有可靠性和參考價(jià)值。為了能準(zhǔn)確掌握承壓地下水超采情況的變化，建議加強(qiáng)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建設(shè)工作。

關(guān)鍵詞 地下水超采;承壓地下水;超采程度

中圖分類(lèi)號(hào)： P641.69 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.001

0 前言

含水層的“超采”和“可持續(xù)發(fā)展”是同時(shí)提出的兩個(gè)概念。上世紀(jì)90年代初期， “超采”的定義引起了廣泛的爭(zhēng)議和討論，尤其在西班牙[1]。那時(shí)，含水層超采的定義還不明確，通常認(rèn)為含水層多年的總開(kāi)采量近似或大于總補(bǔ)給量就是超采。隨著這一概念越來(lái)越普遍地被應(yīng)用于水資源管理中，更多的學(xué)者對(duì)它的內(nèi)涵進(jìn)行了研究。Emilio Custodio（2002）[2]對(duì)含水層超采的涵義做了詳盡的討論，并指出，當(dāng)出現(xiàn)了由于開(kāi)發(fā)利用地下水而產(chǎn)生的持久的負(fù)面影響，如水位持續(xù)下降、水質(zhì)顯著惡化、開(kāi)采費(fèi)用升高或者生態(tài)破壞時(shí)，也經(jīng)常認(rèn)為含水層發(fā)生了超采。在我國(guó)，《地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《導(dǎo)則》）SL286-2003[3]對(duì)判定地下水超采的依據(jù)做了明確定義。依據(jù)此《導(dǎo)則》，很多地區(qū)開(kāi)展了地下水超采的研究[4-7]。一些學(xué)者針對(duì)其中的不足，結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，提出了劃定地下水超采區(qū)不同的標(biāo)準(zhǔn)，如鄭亞勝等（2004）用礦化度、地下水開(kāi)采強(qiáng)度與可開(kāi)采模數(shù)的比值為依據(jù)劃定了科爾沁地區(qū)的地下水超采區(qū);張煥智（2006）[8]提出采用地下水開(kāi)采臨界水位、限制水位、含水層（組）疏干率以及承壓水水頭消減率作為判定地下水超采和劃定超采區(qū)的依據(jù)等。本文將依據(jù)《導(dǎo)則》，對(duì)呼和浩特市承壓地下水的超采情況進(jìn)行討論。

1 研究區(qū)概況

呼和浩特市是內(nèi)蒙古自治區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，位于自治區(qū)中部的土默川平原上。地處中溫帶內(nèi)陸地區(qū)，屬干旱半干旱大陸性氣候，雨熱同季、四季分明、晝夜溫差大，多年平均氣溫6.5℃左右，多年平均降水量408mm。研究區(qū)的范圍包括呼和浩特市城區(qū)，北、東、南部以大青山、蠻汗山山區(qū)與平原區(qū)的交界為界，西部至金山開(kāi)發(fā)區(qū)、白廟子鎮(zhèn)、二道凹水庫(kù)一帶，總面積1673km2。

區(qū)內(nèi)主要含水層為第四系孔隙含水層系統(tǒng)，該系統(tǒng)大體上可劃分為兩個(gè)部分，山前單一結(jié)構(gòu)含水層和平原區(qū)雙層結(jié)構(gòu)含水層。本文研究的對(duì)象是賦存于雙層結(jié)構(gòu)承壓含水層中的承壓地下水。下更新統(tǒng)（Q1）承壓含水層因分布范圍小，埋藏較深，水量小，只在局部地區(qū)具有供水意義。中更新統(tǒng)下段（Q）承壓含水層分布廣而穩(wěn)定，厚度大，含水豐富，為具有區(qū)域供水意義的含水層，是研究區(qū)目前的主要地下水開(kāi)采層。

2 承壓地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

研究區(qū)開(kāi)采承壓地下水主要用于城區(qū)集中供水、農(nóng)業(yè)灌溉、企事業(yè)單位三方面，其次包括城中村自備井、農(nóng)村居民生活和城市生態(tài)用水，其中城區(qū)集中供水開(kāi)采量最大，占總量的38.4%。據(jù)查，2010年工作區(qū)內(nèi)共有城市集中供水水源井129眼，企事業(yè)自備井532眼，農(nóng)業(yè)區(qū)開(kāi)采水井4823眼，城中村自備井51眼，綠化及生態(tài)用水井54眼。地下水開(kāi)采總量為36282.9×104m3，占總用水量的90.9%，承壓地下水開(kāi)采量為19600.7×104m3，占開(kāi)采總量的54.1%。

利用地下水開(kāi)采模數(shù)對(duì)地下水開(kāi)采程度做進(jìn)一步了解，經(jīng)算，承壓地下水開(kāi)采強(qiáng)度較大的區(qū)域主要包括呼市城區(qū)及其周邊、以金河鎮(zhèn)八拜村為中心約50km2的區(qū)域以及以巴彥鎮(zhèn)白塔村為中心約30km2的區(qū)域，承壓地下水開(kāi)采模數(shù)均超過(guò)25×104m3/km2·a，其中城區(qū)范圍內(nèi)開(kāi)采模數(shù)最大，達(dá)到61×104m3/km2·a。

3 承壓地下水開(kāi)采的主要環(huán)境問(wèn)題

承壓地下水是呼市城區(qū)主要的集中供水水源，長(zhǎng)期高強(qiáng)度的開(kāi)發(fā)利用造成了區(qū)域承壓水水頭的快速下降，并由此引發(fā)了承壓水自流區(qū)縮小、承壓水無(wú)壓區(qū)出現(xiàn)和區(qū)域地下水降落漏斗等問(wèn)題。

3.1 區(qū)域承壓地下水水頭下降

承壓地下水水頭年均下降速率以西部金山開(kāi)發(fā)區(qū)一帶最大，下降速率大于2.0m/a;北部地區(qū)的金川開(kāi)發(fā)區(qū)-城區(qū)-鴻盛園區(qū)一帶的水頭下降速率在1.5～2.0m/a。年均下降速率大于1.5m/a的區(qū)域面積295.93km2，占承壓地下水分布區(qū)面積的27.4%，主要分布于城區(qū)及工業(yè)園區(qū);年均下降速率大于1.0m/a的區(qū)域面積575.18km2，占承壓地下水分布面積的53.3%，除城區(qū)和工業(yè)園區(qū)外，主要是農(nóng)業(yè)灌溉地下水開(kāi)采區(qū)，見(jiàn)圖1。

3.2 承壓地下水無(wú)壓區(qū)

當(dāng)承壓地下水水頭持續(xù)下降，并低于了上覆淤泥質(zhì)粘土層的底板時(shí)，承壓地下水將轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)壓地下水。根據(jù)承壓地下水等水位線(xiàn)與淤泥質(zhì)粘土層底板標(biāo)高等值線(xiàn)圖，利用ARCGIS空間分析功能，計(jì)算出2011年承壓地下水的無(wú)壓區(qū)分布面積52.33km2，主要分布于城區(qū)北部，這一帶主要是城區(qū)集中供水水源地開(kāi)采區(qū)。

3.3 承壓地下水自流區(qū)縮小

根據(jù)以往資料，1970年前工作區(qū)內(nèi)承壓地下水自流區(qū)的北界限位于攸攸板鄉(xiāng)北，京包鐵路以北1.5～2km;1977年，承壓地下水自流區(qū)的北界向南退至京包鐵路附近，東部邊界位于西把柵鄉(xiāng)附近;1985年，自流區(qū)北界向南退至呼市城區(qū)南部小黑河附近，20年間自流區(qū)范圍向南遷移了8.5km;2005年，自流區(qū)范圍僅為臺(tái)閣牧鎮(zhèn)南以及白廟子鎮(zhèn)，面積僅為36.9km2，自流區(qū)北界線(xiàn)由東北向西南移動(dòng)了22km;至2011年，工作區(qū)內(nèi)自流區(qū)完全消失。

3.4 區(qū)域地下水降落漏斗

工作區(qū)承壓地下水降落漏斗產(chǎn)生于上世紀(jì)80年代，并經(jīng)歷了從小型漏斗群向區(qū)域單一漏斗的演化。1985年區(qū)域地下水位埋深最大的地區(qū)為城區(qū)西北部的孔家營(yíng)一帶;1995年形成了回民區(qū)孔家營(yíng)、呼市北工人西村、呼市東原勞動(dòng)技校及玉泉區(qū)警備區(qū)4個(gè)降落漏斗中心;2010年形成了現(xiàn)在以孔家營(yíng)為中心的區(qū)域降落漏斗。

2005年以前，漏斗中心下降速率為1.4m/a，遠(yuǎn)大于漏斗邊緣的降速。2005年至2010年，漏斗邊緣水位下降速率逐漸增大至1.8m/a，已經(jīng)超越漏斗中心水位降速，表示承壓地下水降落漏斗正在向外擴(kuò)張。

4 承壓地下水超采區(qū)的劃定

4.1 劃定依據(jù)

依據(jù)《導(dǎo)則》，承壓地下水超采程度劃分依據(jù)為：年水頭下降速率大于2.0m/a的區(qū)域?yàn)閲?yán)重超采區(qū)，其他區(qū)域?yàn)橐话愠蓞^(qū)。由圖1可見(jiàn)，工作區(qū)西部地區(qū)臺(tái)閣牧鎮(zhèn)-金山開(kāi)發(fā)區(qū)一帶的水頭下降速率大于2.0m/a，應(yīng)將該區(qū)域劃定為嚴(yán)重超采區(qū)。

4.2 劃定結(jié)果

超采區(qū)劃定的結(jié)果見(jiàn)圖2。超采區(qū)的面積為1031.84km2，屬于大型地下水超采區(qū)，占工作區(qū)總面積的61.7%。其中，一般超采區(qū)面積為993.74km2，占承壓地下水超采區(qū)總面積的96.3%;嚴(yán)重超采區(qū)面積為38.10km2，占承壓地下水超采區(qū)總面積的3.7%。

5 結(jié)論與建議

呼和浩特市的承壓地下水全區(qū)超采，超采面積1031.84km2，屬于大型松散巖類(lèi)孔隙地下水超采區(qū)。嚴(yán)重超采區(qū)占承壓地下水超采區(qū)總面積的3.7%，主要分布在金山開(kāi)發(fā)區(qū)一帶。超采區(qū)評(píng)價(jià)的結(jié)果與地下水開(kāi)采程度及水頭的變化情況基本一致，具有可靠性，對(duì)地下水資源的可持續(xù)利用研究具有參考價(jià)值。為了能準(zhǔn)確掌握承壓地下水超采情況的變化，建議加強(qiáng)工作區(qū)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建設(shè)工作，為地下水資源評(píng)價(jià)和地下水資源保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

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