遼寧省地下水超采區劃分及分析

劉開坤

(遼寧省東港市水利事務服務中心，遼寧 東港 118300)

1 概 述

遼寧省位于E118°53'-125°46'和N38°43'-43°26'之間，總面積14.75萬km2，占全國的1.5%，它從北到南約530km，從東到西約574km，山地丘陵分列于東西兩側，約占全省總面積的2/3，中部為廣闊的遼河平原，約占全省總面積的1/3，地貌類型大致為“六山一水三分田” 。 遼寧省位于位于亞洲東部海岸和太平洋西北海岸，它屬于溫帶半濕潤半干旱季風氣候區，西北與蒙古高原接壤，被遼東半島和山東半島夾持，東部被山區所阻擋，屬大陸性氣候[1]。

2 水文地質

2.1 地下水分類

根據地下水的賦存巖組(含水巖組)可以將地下水劃分為變質巖類裂隙水、碎屑巖類裂隙水和裂隙孔隙水、火成巖類裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水、松散巖類孔隙水等多種類型。

變質巖類裂隙水主要賦存于變質巖地層中，其含水巖組巖性為前震旦系的變粒巖、淺粒巖、片麻巖、片巖及混合巖等，沿構造及風化裂隙儲水。

碎屑巖類裂隙水指賦存于碎屑巖含水巖組中的地下水，其巖性為中生界、新生界砂巖、砂礫巖、頁巖及泥巖等，沿構造、風化與層間裂隙儲水。碎屑巖類裂隙孔隙水主要賦存第三系膠結、半膠結含水層之中。

火成巖類裂隙水是指賦存于火山巖及侵入巖中的地下水，巖性主要為各期花崗巖、安山巖、玄武巖、流紋巖等，成巖、構造及風化裂隙儲水。

碳酸鹽巖類巖溶裂隙水賦存于碳酸鹽巖類可溶性含水巖組之中，含水層組巖性主要為震旦亞界、寒武系、奧陶系以及遼河群大石橋組等的灰巖、白云質灰巖、泥質灰巖、白云巖、大理巖等，巖溶溶隙及構造、風化裂隙儲水[2-4]。

松散巖類孔隙水主要賦存于第四系各類砂層、卵礫石層等含水層中。

2.2 地下水的補徑排條件

地下水補給的來源因地下水的類型而異，丘陵地區裂隙水的主要來源是大氣降水，除了大氣降水外，平原和山谷平原的松散巖石孔隙水的供應還包括農田的灌溉滲入和山麓的橫向補給，特別是由于城市地區地下水的集中以及大規模開采，地下水水位遠遠低于河流水位，導致大量地表水滲透且補給地下水，從而人為地增加了地下水的滲透和補給。

由于丘陵地勢陡峭，地下水的水力坡度大，徑流條件好，地下水通過裂縫和孔隙通過徑流排入河谷或平原，平原地區由于地勢較為平坦，其徑流條件不如丘陵地區，遼寧遼河流域上下平原兩側的山前地區的地形要比遼河下游低平原的地形要大，而其遼河下游平原含水層中的顆粒相對較細，地下水徑流相對較慢。

丘陵地區的地下水主要以河川基流的形式排放，并且是地表徑流的一部分， 此外，山谷和平原仍然有一些地下水流出和地下蒸發，山脈和平原邊界的山麓也有橫向流出，平原地區地下水的主要排泄方式是人工開采，占排水的大部分，其次是地下蒸發，沿河道的排水和沿海地區的側向排水等[5]。

3 地下水資源及開發利用

3.1 地下水資源量

根據遼寧省第二次水資源評估結果，多年平均水資源總量為341.79億m3，多年均地下水資源為124.68億m3[5]，其中丘陵地區地下水資源為67．42億m3，平原區資源量為63.99億m3，山前側向補給量為2億m3，地表水體補給量為4.73億m3，地下水徑流模數為8.82萬m3/km2，其趨勢是平原大于山脈，東部大于西部。

流域地下水資源分布情況如下：三級區地下水資源量最大的地區是柳河河口以上，有23.13億m3，占全省地下水資源的19.4%，環渤海，渾河，環渤海西部和柳河口以下的地下水資源分別占全省資源的10-15%。 渾江上下河口占全省地下水資源的6-8%。 其他流域的地下水資源僅占全省地下水資源的一小部分，均低于1%。

3.2 地下水開發利用

根據《遼寧省水資源公報》，2017年全省總供水量143.67億m3，其中地下水67.59億m3，占總供水量的47.0%，而淺層地下水為67.13億m3，深層地下水為3900萬m3，微咸水為1.07億m3。在地下水用水量中，農業灌溉、林牧漁畜、工業、城鎮公共、居民生活及生態與環境用水量分別為36.48億m3、5.17億m3、12.07億m3、3.68億m3、9.86億m3及0.33億m3。

4 地下水超采區劃分

4.1 劃分步驟

地下水超采區劃分由確定工作分區、監測井選用、地下水類型劃分、地下水超采區量算、圖件繪制、邊界劃定與校核、超采區范圍劃定等步驟組成。

1)評價分區。結合黃渤海沿岸平原區實際情況，確定劃分地下水超采區的評價分區。

2)監測井選用。按照全面收集，典型篩選的原則，同時考慮選用監測井的密度滿足相應成圖比例尺，較均勻分布在工作區內的要求，在全面分析平原區監測井的基礎上，選取代表性強、資料連續性好、監測設施先進的監測井歷年的監測資料為主要劃分依據，進行超采區劃分。地下水水質監測井(站)盡量從正常使用的開采量監測井中選取，作為分析依據。

3)地下水類型劃分，地下水劃分為淺層地下水和深層承壓水。

4)地下水超采區量算與圖件繪制。分別采用水位動態法、開采系數法以及引發問題法三種方法進行量算，分別劃定其超采區邊界，并繪制成圖。

5)邊界劃定、校核與范圍確定。對采用三種計算方法劃定的超采區邊界進行疊加，圈出三個邊界的外包線，綜合考慮水文地質條件、開采條件、評價期間地下水超采情況、繼承性等因素，合理劃定超采區分布范圍，分為一般超采區和嚴重超采區，當三種方法所確定的超采面積的邊界相差較大時，應重新檢查每種方法采用的基本數據，并應綜合分析各種影響因素以合理界定超采區邊界[6]。

4.2 劃分方法

采用水位動態法、開采系數法和引發問題法相結合劃定超采區。

1)水位動態法，基于年平均地下水位下降率的過度開發區劃定。

2)開采系數法，以地下水開采系數為評價指標進行超采區劃定。

3)引發問題法，以地下水開采所引起的生態和環境地質問題作為評價指標，圈定過度開發區。主要計算參數包括：年均地面沉降速率、地下水水質類別、地質災害等。

4)將水位動態法、開采系數法和引發問題法分別圈定的超采區Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ進行疊加(圖1)，圈出三個邊界的外包線，先將共同的交集部分劃定為超采區(圖1中陰影部分面積)，對于兩種方法的交集部分和非交集部分(圖1中非陰影部分面積)，綜合考慮水文地質條件、開采條件、基礎資料及超采等情況劃定邊界。最后，分析并對三法圈定的超采邊界進行分析，劃定最終超采區范圍。

對于基礎資料無法同時滿足三種方法的地區，優先采用水位動態法劃定，開采系數法和引發問題法作為參考。例如，某地區超采邊界可同時滿足水位動態法和開采系數法(引發問題法)，但不滿足引發問題法(開采系數法)，則以水位動態法為主，開采系數法或引發問題法為參考，再考慮繼承性、數據代表性等因素最終劃定超采區邊界。

圖1 地下水超采區邊界劃定方法示意圖

4.3 劃分標準

4.3.1 按超采程度分級

分析計算評價期內年均地下水水位持續下降速率、年均開采系數、引發的環境地質災害、生態環境惡化的程度等，劃分出一般超采區和嚴重超采區。具體劃分標準詳見表1。

4.3.2 按超采范圍分級

按照超采區面積(F)大小劃分為四級：

特大型超采區：F≥5000 km2

大型超采區：1000 km2≤F<5000 km2

中型超采區：100km2≤F<1000 km2

小型超采區：F<100 km2

4.4 地下水超采區劃分

按超采區規模劃分，超采區面積<100km2的小型地下水超采區47個，超采面積1258 km2，超采面積介于100km2和1000km2之間的中型地下水超采區8個，超采面積1963.6 km2，無大型及以上超采區。按超采區類型劃分，淺層淡水超采區面積為2254.7 km2，其中沈陽市超采面積最大，超采893.2 km2。海水入侵超采區面積為966.9 km2，其中大連市海侵區面積最大，為624.3 km2。

表1 地下水超采區劃分標準

5 結 語

經分析評價， 2018年，全省淺層地下水超采面積3221.6km2，深層承壓水超采面積5870.1km2[10]，淺層與深層超采區垂直交疊面積為227.5km2，省過度開發區總面積為8864.2km2。