阜陽市地面沉降區地下水限采措施及效果分析

陳曉成

(安徽省阜陽水文水資源局，安徽 阜陽 236000)

1 概述

阜陽市是皖西北平原中等城市，2019年城區面積達140 km2，城區人口接近140萬，人均水資源量410 m3，為水資源緊缺地區。從上世紀八十年代，流經市區河流地表水受到污染，城區居民生活用水和工業用水全部依靠中深層、深層地下水，地下水開采量逐年上升。2000年起當地政府對地下水采取限采措施，封閉單位自備井和部分中深井，尋找替代水源。2002年8月以茨淮新河地表水為水源、日供水規模10萬 m3的二水廠投產運行，2020年1月以淮河地表水為水源、日供水15萬 m3三水廠一期工程并網運行，極大的改善了阜陽城區的用水單一的狀態，加大地表水的供水量，減少了地下水抽取量。地面沉降由1980-1999年快速沉降期變為2000-2019年的緩慢沉降期。

隨著水源置換措施工程推進，引江濟淮和引淮濟阜工程建成后可基本能滿足阜陽城市用水需求，屆時，深層承壓水不再作為日常供水水源，而主要作為城市戰略儲備水源和應急備用水源，供特別干旱年份和遇突發性水污染事故時使用。城區地下水開采量降到可開采量以下，地下水位逐年恢復抬升，地面沉降區進入恢復期。

2 地下水開采情況

上世紀八十年代，地下水是阜陽市主要的供水水源，地下水開采集中于城區，主要是自來水廠集中供水和企事業單位自備水井開采，地下水開采量逐年增加，1981年2 441萬 m3，1999年4 658萬 m3，2019年7 419萬 m3，開采量均超出同期地下水可開采量的2～3倍，多年來地下水量均超采，部分年份嚴重超采。2002年8月二水廠取用地表水的實施運行，才緩解了地下水超采的壓力。隨著城鎮化快速發展，到2019年城區面積和人口均比上世紀八十年代翻了一番，需水量增長較快，采用地表水和中深層地下水混合供水模式來滿足居民生活用水和工業用水的需要。2019年，阜陽城區實際總供水量為8 069萬 m3，地表水供水650萬 m3，淺層地下水供水1 172萬 m3，中深層地下水供水6 247萬 m3。

3 地面沉降

3.1 地面沉降及發展過程

阜陽市城區因地下水超采引起地面沉降，其發生與發展過程經歷了四個時期：1970-1980年為地面沉降形成期，地面沉降開始出現，但發展緩慢，沉降范圍約為80～100 km2，累計沉降量尚不足100 mm；1980-1990年為地面沉降加速期，隨深層地下水的開采量急劇增加，1990年沉降區面積360 km2，中心累計沉降量為872.8 mm；1990-1998年為地面沉降發展期，沉降速率有所減緩，1999年沉降范圍大于410 km2，中心最大累計沉降量1 347.4 mm。進入2000年，由于限采一系列措施的實施，地面沉降放緩，2014年城區地面沉降面積987 km2，中心最大累計沉降量1 605.7 mm；到2019年底，中心最大累計沉降量已達1 639 mm。

3.2 地面沉降的危害

地面沉降已使阜陽市區中心地帶多處深層地下水開采井的井管上升、錯位剪斷、井臺破裂，排水管、排污管斷裂，污染地下水；地面不均勻沉降使潁河大堤部分下沉，防洪標準降低，潁河、泉河等跨度較大的公路大橋曾多處發生開裂、錯位、變形。

地面沉降還使已有的水準點失效，影響地質監測和水文要素觀測的正常進行；另外，由于城區地面標高已低于歷史最高洪水位2～3 m，導致防洪能力遠達不到20 a一遇的標準。

地面沉降還造成主城區在遇較大強度降雨時內澇嚴重，排水不暢，交通堵塞，嚴重影響市民的日常出行。

4 地下水限采措施

針對阜陽市城區因超采地下水引起地面沉降區，當地政府非常重視，于2016年10月出臺了《阜陽市地下水保護條例》地方法規，提出地下水限采的工程措施和非工程措施。

4.1 工程措施

4.1.1 水源置換措施

1)跨流域和跨區域調水。通過國家引江濟淮和引淮濟阜工程的實施，保障流域、區域水資源可持續利用和經濟社會發展的用水需求，同時利用這部分外調水量支持地下水超采區治理，壓縮相應的開采量。

2)當地地表水替代水源。阜陽地區地表水多年平均徑流量較大，通過增加攔蓄工程，增加地表水利用量。隨著流域水環境治理工作的深入，河流水質狀況有望繼續好轉，這也為實施地下水壓采提供了替代水源條件。

4.1.2 封存填埋地下水開采井

對納入壓采范圍的地下水開采井，按照分類指導、區別對待、妥善處理的原則，制定處置方案。對年久失修、成井條件差或因混合開采可能導致越流污染的井應永久填埋；對成井條件好、出水量大、配套設施完好的井應封存儲備用，在特殊干旱或應急情況下，按規定程序啟用并發揮應急供水作用。

4.1.3 節水措施

完善用水計量系統；制訂和實行用水定額制度；實行節水獎勵、浪費懲罰制；制訂合理水價；加強用水考核。城鎮生活與服務業節水的重點是實行嚴格的用水定額管制、計劃用水、超計劃加價的辦法，減少浪費，提高用水效率。

4.1.4 非常規水源利用

再生水合理利用一方面既可減少水環境污染，另一方面也可減少水資源的浪費。目前，阜陽城區污水處理及回用工程大部分建成并運行良好，凈化后的再生水已用于城市綠化等。再生水利用潛力巨大，通過鼓勵再生水利用，可有效提高當地水資源綜合利用率。采用雨污分流措施，加大雨水利用，提高水資源循環利用程度，減少對地下水的使用量。

4.1.5 人工回灌工程

在嚴重超采地區，結合水源條件，安排部分人工回灌補源工程先期進行試驗，經試驗驗證人工回灌經濟合理、技術可行、無不良地質環境效應之后，再逐步推廣。

4.2 非工程措施

4.2.1 明確地下水壓采責任主體

地方人民政府是地下水壓采工作的責任主體，明確地下水開發利用和保護目標，落實地方政府對地下水取用水總量控制、地下水水質保護和水位控制的負責的責任機制，并將其完成取用水總量控制、水質保護目標和水位控制目標完成情況納入實行最嚴格水資源管理制度的考核體系。

4.2.2 制定完善地下水管理政策法規

根據《阜陽市地下水保護條例》地方法規，逐步建立健全地下水管理法規體系。

4.2.3 嚴格地下水開發利用總量控制與水位控制

落實最嚴格水資源管理制度，實行地下水分區取用水總量和水位控制。將水量控制指標逐級分解落實到社區，實行地下水開采的總量控制，建立地下水年度用水計劃制度，有計劃地對本行政區域內地下水年度用水實行總量控制。

4.2.4 運用經濟手段促進地下水壓采

加大地下水資源費征收的力度，使地下水供水成本不低于地表水供水成本，利用經濟杠桿促進區域水資源合理配置。通過調整水價和地下水資源費等經濟手段促進節約用水。

4.2.5 完善監測控制體系

通過建立與完善地下水監測站網，建設地下水專用監測站井，整體提升地下水監測水平，實現地下水信息的實時觀測和自動傳輸，提高監測精度和實效性，更好滿足水資源優化配置和地下水管理對地下水信息的需求。

5 限采效果分析

5.1 地面沉降進入平穩緩降期

為了治理地面沉降，從上世紀八十年代末期至今，阜陽城區一直控制深層孔隙水的開采(特別是50～150 m含水層位)。近年來，阜陽市深層地下水開采總量一直保持平穩波動狀態，阜陽市開采中心50～150 m層段深層孔隙水水位下降速率近年來隨之趨于平緩，地面沉降中心沉降量和沉降面積的增長趨勢也有所減緩，治理效果逐年體現出來。

圖1為沉降中心區阜陽站水準點淮水文2057歷年沉降圖，從圖中可看出，上世紀1970-1980年年平均沉降7.2 mm；1980-2000年年平均沉降66.0 mm，其中的1986-1995年年平均沉降81.5 mm，為阜陽市歷史地面沉降最大的10 a；2000年后治理效果逐年顯現，地面沉降進入平穩緩降期，2000-2014年年平均沉降14.1 mm；最近5 a2014-2019年年平均沉降6.6 mm，為三十多年來出現個位數毫米級沉降量。

圖1 阜陽水文站水準點淮水文2057歷年沉降圖

5.2 中深層、深層地下水位平緩上升

阜陽城區中深層、深層地下水自動監測井于2017年6開始運行，圖2為阜陽市城區有代表性的深井、中深井地下水埋深變化圖。2017年6月-2018年12月地下水埋深變化較平穩，2019年2月后阜陽地區出現較大旱情，地下水抽取量加大，致使地下水埋深增加。2020年1月日供水15萬 m3，從淮河取水的阜陽第三水廠一期工程并網運行，城區深層和中深層地下水開采量減少，地下水位逐步回升，深井地下水升幅9 m左右，中深井地下水位升幅2 m左右。

圖2 阜陽市城區深井、中深井地下水埋深變化圖

6 結語

(1)阜陽市中深層地下水超采引起地面沉降，其沉降量在全國范圍內也是最大的。2000年以來通過水源置換、節水、非常規水源利用、加強水資源管理等措施壓減地下水開采量指標等措施，到目前超采區開采量逐步壓縮至現狀開采量的80%～90%，超采區面積不再增加，沒有新增超采區，基本遏制超采區地下水水位持續下降態勢，部分超采區地下水水位有所回升。

(2)要使中深層地下水位逐年回升，還必須進一步加強地下水資源管理力度，特別是引江濟淮和引淮濟阜工程建成后，城市飲用水和工業用水以地表水為主，大幅度壓縮地下水開采量，同時借鑒上海市地面沉降區地下水回灌成功的實例，不失時機開展地下水回灌工程，使阜陽城區地面沉降由緩慢沉降期逐漸進入恢復期。