遼陽西部平原地下水可恢復性淺析

趙琳琳

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 11000)

隨著水資源的不斷開發利用，河水斷流、地下水位持續下降、荒漠化、濕地退化、地面沉降等系列水資源、生態環境問題頻現，水問題、水安全、水危機已成為全球熱點問題。地下水作為水資源的重要組成，其不合理的開采造成超采區的出現、地下水漏斗的形成、地下水污染等環境地質問題。作為重要的供水水源、地下水問題亟待解決。中央水利工作會議和2011年中央1號文件《關于加快水利改革發展的決定》(中發〔2011〕1號)提出實行最嚴格的水資源管理制度，把嚴格水資源管理作為加快轉變經濟發展方式的戰略舉措。《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》(國發〔2012〕3號文件)要求嚴格管理和保護地下水。《中華人民共和國水法》等法律法規對地下水的開發作出規定，以確保地下水資源的可持續利用。

遼陽市地處遼寧省中部下遼河平原區，屬渾太水系，地勢東高西低，東部為山區，中部為渾河、太子河山前過渡區，西部為渾太河沖洪積平原。遼陽西部平原，第四紀地層發育，地下水富水性好，分布多個供水水源，保障遼陽、鞍山等地生活及工農業用水。遼陽西部平原區地下水開發利用歷史久遠，自1919年就有開采記錄，且開發利用程度高。在我國以開發利用地下水為主的北方地區，具有一定代表性和典型性。近年來，遼寧省地方法規等指出開展地下水封井、壓采、限采等綜合治理，以解決地下水超采、水質和土壤污染等生態環境問題。

1 地下水特征

1.1 地下水空間分布特征

遼陽西部平原地下水分布富水性差異較大，隨著河流流向，含水層厚度逐漸增大，透水性增強，富水性由差至好。

水量極豐富區(單井涌水量>5000m3/d)：分布于太子河沖洪積扇后緣，含水層充斥著礫卵石和砂礫石，分選較差，厚度為30～80m，含水層滲透能力非常好，滲透系數一般為50～100m/d，部分鉆孔達137～195m/d。

水量豐富區(單井涌水量為3000～5000m3/d)：分布于太子河沖洪積扇緣過渡帶。含水層巖性為礫卵石、中粗砂、細砂，透水性較強，含水層厚度為100～300m，單井涌水量在3000m3/d以上，滲透系數一般為37～52m/d。

渾太泛濫平原水量豐富區(單井涌水量為1000～3000m3/d)：分布于太子河與渾河之間，含水層以中砂、中細砂夾粗砂薄層，含水層厚度一般大于100m，單井涌水量可達1500m3/d，滲透系數為12～35m/d。

水量中等(單井涌水量為100～1000m3/d)：分布于首山附近山前傾斜平原。含水層巖性為砂礫石，含水層厚度為4～15m，單井涌水量為100～1000m3/d，滲透系數在20m/d以下。

1.2 地下水動態特征

遼陽西部平原地下水主要受大氣降水、地表水體滲漏(河道、灌溉)補給；隨著地下水流向，徑流條件由差變好；地下水的主要排泄方式為人工開采、蒸發次之。

(1)降水入滲-蒸發型

地下水水位變化主要受降水入滲及潛水蒸發影響，水位變化基本上遵循大氣降水的變化規律。年內地下水水位變化呈一峰一谷，低水位出現于每年的3—5月，高水位出現在每年的7—9月，水位埋深一般小于2m，如圖1所示。

圖1 降水入滲-蒸發型地下水動態圖

(2)降水入滲-工業農業開采型

受氣象及地下水開采的影響明顯，主要分布于沖洪積扇緣。除地下水工業穩定開采外，農業灌溉水田區、菜田區地下水季節性開采。5月初至6月初，地下水灌溉開采，使地下水位急劇下降，至5月末6月初，水位達到最低點。7月至9月上旬，由于大量降水入滲，同時地下水開采量減少，水位上升。9月中旬以后，水田停止用水，地下水位緩慢上升，至9月下旬，水位達到最高點，如圖2所示。

圖2 降水入滲-工業農業開采型地下水動態圖

(3)降水入滲及灌溉回滲-農業開采型

水位升降幅度遠小于前者，一般不超過2m，這是農業開采強度遠不如工業大的原因。地下水位埋深較淺，因此，土壤蒸發也參與了地下水的消耗過程。

2 地下水可恢復性研究

2.1 地下水補給

遼陽市平原區多年平均地下水總補給量為9.2億m3，其中大氣降水入滲補給2.6億m3，地表水體滲漏補給5.8億m3，分別占總補給量的29%、63%，地下徑流補給量為總補給量的8%。降水入滲補給及地表水體滲漏補給是地下水的重要補給項，地表水體滲漏補給由于上游水庫、閘壩等水利工程的控制，河道水體水位較穩定，滲漏補給主要發生在每年6—9月，河道水體受降水影響補給地下水。可見，在地下水循環過程中，地下水的補給受降水影響較大。遼陽市平原區多年平均地下水開采量為7.6億m3，占總排泄量9.0億m3的84%，人工開采對地下水排泄影響重大。

2.2 地下水位回升

近10年來，遼陽西部平原地下水水位有所恢復，2010年后，地下水埋深逐年減小如圖3—4所示。首山常家開采區地下水位2008—2013年，地下水位抬升速率最大可達0.79m/a。降水與地下水位年內資料顯示，2012年降水量為1015mm，較2011年降水量669mm多346mm，2013年降水量較大。地下水受大氣降水的作用，2011年汛期地下水抬升幅度僅為0.07m，而同期2012年地下水抬升幅度達1.44m；2013年汛期強降水仍在持續，但強度減小，降水量為772mm，2013年水位抬升0.96m。地下水受降水影響明顯，不同強降水可能帶來不同幅度的地下水位抬升，且強降水對地下水位影響具有一定時間持續效應。可見，遼陽西部平原地下水循環條件好，地下水更新快，地下水可恢復性較好，恢復效果較好。

圖3 降水量-埋深圖

圖4 水位變化曲線

2.3 漏斗區變化

遼陽地區地下水開采量比較早，地下水資源開發規模與強度大幅度增加，由于地下水的長期開采，遼陽西部平原下游區已形成了降落漏斗。歷史資料顯示，1990年，漏斗區地下水年開采量達3.1億m3，漏斗區中心地下水最大降深已達24.4m，漏斗區面積近318km2。收集統計2002年以來地下水漏斗面積及開采情況，可以發現，隨著開采量的減小，2002—2018年漏斗面積逐漸縮小，且2008—2014年漏斗區面積縮減速率較快，可達10km2/a。隨著2015年地表水調水供水工程的逐漸完成，地下水源逐漸轉備或被取締，2015—2017年漏斗區又有較顯著的縮小，縮小面積約55.5km2。在強度大的開采區，地下水能夠較快恢復，地下水恢復效果明顯，可恢復性強，人工治理、強監管效果顯著。

3 恢復技術措施

3.1 限采壓采

地下水大量開采是造成地下水水位下降及漏斗形成的根本原因，地下水限采，即對現有水井進行封井、減少開采量，從根源上解決地下水位下降問題、保護地下水資源，從而使地下水得到恢復，以保證地下水生態健康發展、地下水可持續利用。

封井壓采逐步對現有以地下水為水源的工業、生活進行地下水取締，同時禁止新建地下水井；根本上進行封井壓采，開展地表水源、中水、雨洪水等水資源的開發是必不可少的，新建地表水調水、供水工程，來替代現有工業、生活等地下水水源，優化配置調度現有水源、開展污水處理再利用開展及雨洪水資源化利用。最終通過“開源”、“引水”、“截流”，完成地下水封井壓采，從而進行地下水恢復。

2011年以來遼陽地區邊建替代水源邊封井壓采，2018年基本完成地下水替代水源建設并運行，污水處理廠建設并運行。封閉地下水井千余眼，2009年地下水開采量為7.2億m3，地下水開采量逐漸壓采，壓采至2018年的4.5億m3，累計壓采地下水20余億m3，壓采水井基本為工業和生活水源井，遼陽市地下水位已有回升。

3.2 人工回灌

地下水人工回灌就是借用工程措施向地下水含水層灌入地面水，通過人工措施使地下水補給量增多，從而調節、控制和恢復地下水位。一般的回灌方式有真空和加壓回灌兩種。根據遼陽市太子河區祁家鎮人工無壓回灌試驗，試驗初期，入滲量大，入滲速率較快，隨著時間的推移，入滲減緩，地下水位抬升幅度增大，單位回灌量綜合為9.5m3/(hm)，試驗期間地下水水位抬升1.65m。因此可在集中開采區開展地下水人工回灌措施，增補地下水補給，進行地下水儲能，從而恢復地下水水位。

通過在太子河河道上建立橡膠壩、翻板閘等水利工程，增加河道中槽蓄水量、人工提高河道水位，增大河道水對地下水的滲漏，增補地下水補給，進而實現地下水水位的抬升恢復。

3.3 地下水監測管理

地下水監測是水文基本監測項目。通過地下水的監測管理，及時掌握地下水動態，為地下水水位恢復、超采區恢復、漏斗區縮小提供數據支撐，為限采壓采提供依據，達到地下水水位管理與取水總量管理，從而更好地落實最嚴格水資源管理、水利強監管、補短板。

以專用站替代現有的非專用站，以自動設備無線網絡傳輸數據方式替代傳統人工方式，建立分布式地下水監測自動站網，監測地下水水位(埋深)、水溫、水質等數據。近幾年建設完成地下水自動監測站68眼，并在漏斗區、超采區等重點地區加密布設地下水監測井，每日“六采一發”，每月數據分析整編，并在建立的地下水統一平臺上進行地下水監測數據的傳輸與存儲、信息查詢和維護、異常分析等。

4 結語

遼陽西部平原區地下水主要受到大氣降水的影響，一方面大氣降水直接補給地下水，一方面通過影響河道和灌溉間接影響地下水補給，同時受地下水開發利用的強烈影響。大氣降水影響下的地下水補給量可達80%以上，大氣降水在地下水補排動態過程中影響甚大，不同強度的降水能夠帶動地下水位不同幅度的抬升，且強降水引起地下水位的抬升還具有一定的滯后性和持續性。大量的地下水開采是造成地下水位下降的直接原因，進行地下水的限采壓采是進行地下水恢復的根本措施，封井壓采減少地下水開采量，使得地下水位能夠得到明顯的抬升恢復。地下水自動站網建立與地下水監控管理能夠較好地進行地下水水位等監控，反映地下水動態，從而更好地進行地下水修復與治理，實現強監管、補短板。因此遼陽西部平原區地下水循環更新能力好、可恢復性強。