城市地下水超采區綜合治理研究

周艷梅

(山東省菏澤市東明縣水務局，山東 菏澤 274000)

1 城市地下水超采造成的危害

1.1 城市地下水含水層疏干

由于長期對城市地下水進行高強度的開采作業，地下水開采力度逐漸加大，城市地下水資源調節以及補充量小于地下水資源的開采量，導致因城市地下水資源不能得到及時補充，而出現城市地下水水位和水量大幅度下降，甚至某些城市地下水含水層出現疏干現象。

1.2 地面沉降

因大規模開采地下水資源，導致城市地下水水量逐漸減少，超采區面積逐漸擴大，地下水水壓逐漸降低。由于缺少地下水水壓提供的支撐力，地上物體向下施加的重力無法抵擋，進而導致城市地面逐漸下沉[1]。據統計，全國已經有將近30個一、二線城市因地下水過度開采而造成地面沉降、地面開裂等災害，嚴重威脅到了城市基礎設施和城市建筑的安全性和穩定性。

1.3 海水入侵和咸水入侵

海水入侵和咸水入侵危害主要出現在一些濱海城市，這是因為濱海城市本身地面高度就相對較低，再加上因城市地下水過度開采，使地面沉降到低于海平面以下，進而導致城市周邊海水和咸水入侵，致使城市地下水逐漸由淡水資源轉變為咸水[2]。據統計，山東膠東半島、河北秦皇島及廣西北海均已出現海水入侵現象，海水入侵面積已經超過了1800 km2。

1.4 土地荒漠化

在國內的西北干旱半干旱地區，地下水資源嚴重不足，并且水土資源組合不太均衡，導致大面積綠洲因缺水而枯萎、死亡，進而出現嚴重的土地荒漠化和沙漠化，危及當地人們的正常生活。

1.5 城市地下水污染

城市地下水過度開采還會引發地下水資源污染問題，因為開采過程中采用不合理的開采技術和方法，產生大量的污染物，并且對于污染物不能做到及時處理，使其污染到城市地下水資源[3]。2012年進行的全國城市地下水資源評價中，出現城市地下水污染問題的城市有120多個，以一線城市和二線城市為主，因為工業經濟比較發達的城市對水資源的需求比較大，所以城市地下水超采區面積比較大，全國城市地下水超采區污染情況省區分布見表1。

從上述對城市地下水超采造成的危害分析可以看出，從城市長遠發展來看，必須要采取相應的治理措施，減少城市地下水超采造成的危害，恢復城市地下水超采區水資源生態環境。

表1 全國城市地下水超采區污染情況省區分布

2 城市地下水超采區綜合治理策略

結合目前城市地下水超采區綜合治理需求，為減少城市地下水超采造成的危害，提出相應的綜合治理策略。(1)通過在城市河流、湖泊或水庫下游沖積扇扇頂部垂直于城市地下水流向修建地下水回灌場[4]，將城市周圍地表水資源回灌到超采區，增加超采區水資源，促使超采區水資源快速恢復。(2)在黃河流域的城市實施引黃供水工程，修建引黃水庫，利用引黃水庫為城市地下水超采區提供補充水源。(3)采取“三條紅線”控制策略，嚴格控制城市地下水超采區開采量。通過實施以上策略，對恢復城市地下水超采區水資源，起到良好的綜合治理效果，以下將對綜合治理策略進行詳細描述。

2.1 建設地下水回灌場

為解決城市地下水超采問題，減少城市地下水超采區面積，在保證城市地下水資源供給需求的基礎上，修建地下水回灌場。回灌場的作用是將城市周圍河流、湖泊等地表水資源引入到地下，在汛期時將洪水引入，對城市地下水進行回灌補給，將豐水年回灌的水資源用于枯水年城市地下水超采區開采利用，這樣既能增加城市地下水超采區水量，也能實現對城市洪澇災害的治理。

回灌場的建設地點設定在城市河流、湖泊或水庫下游沖積扇扇頂部，垂直于城市地下水流向區域，實現地表水回灌到城市地下水超采區主要依靠滲渠，因此滲渠是回灌場建設的關鍵[5]。滲渠的長度決定了城市地下水超采區滲入補給量，因此在修建回灌場時，要確定科學合理的滲渠修建長度。不同長度的滲渠在不同補給時期滲入補給能力是不同的，按降雨量分為平水年和豐水年，通常情況下平水年的補給時間約120 d，豐水年的補給時間約150 d，表2豐平年滲渠補給水量。

表2 豐平年滲渠補給水量

從表2可以看出，當回灌場滲渠長度為15 000 m 時，無論是在平水年還是豐水年地表水回灌補給量都是最大的，可以使城市地下水超采區地下水位逐漸恢復[6]。確定了回灌場的修建區域和滲渠長度，在修建過程中將滲渠修建于目前城市地下水埋深5.5 m處，滲渠抽水半徑為350 m，修建材料選取混凝土，因為混凝土具有較長的硬度和強度，修建后的回灌場滲渠不易出現坍塌現象，可以長時期為城市地下水超采區提供地下水回灌功能，增加城市地下水超采區水位和水量。

2.2 實施引黃供水工程

為了滿足農業和工業用水需求，降低城市地下水超采區開采壓力，實施引黃供水工程，該工程主要對應的城市為黃河流域周圍城市，在城市周邊建設引黃水庫，利用水庫收集黃河汛期時的水資源，并將其引入城市地下水超采區域，提高城市地下水超采區水量[7]。引黃水庫修建的數量要根據城市地下水超采區面積大小而定，當城市地下水超采區面積>10 000 m2，可以修建5個或 5個 以上的中大型引黃水庫；當城市地下水超采區面積為5000～10 000 m2，可以修建3～5個引黃平原水庫；當城市地下水超采區面積<5000 m2，只需修建2～3個引黃平原水庫[8]。引黃供水工程對城市地下水超采區綜合治理具有良好的效果和作用。

目前黃河流域周圍大部分城市已經實施了引黃供水工程，例如東明縣，目前有引黃平原水庫兩座，菜園集水庫和洪源水庫。菜園集水庫一期工程已完成，開始供水，目前供水能力9萬m3。該水庫管網鋪設正在進行延伸，已對自來水公司和幾個地下深層水用水大戶進行部分供水，并依托東明縣城鄉供水一體化工程延伸管網鋪設長度，計劃利用3～5年時間，在全縣范圍內新建供水管網，構筑覆蓋全縣的供水網絡[9]。洪源水庫初期建設已完工，主要向東明縣南化工園區及附近農村供水，主管道鋪設已到達幾個主要的工業用水戶，并準備開始供水。兩個水庫設計庫容可達1800萬m3，目前供水能力4000萬m3，可置換深層地下水400多萬m3[10]。農村生活用水系村村通深井水工程，其深層井地下水壓采計劃，主要是依托城鄉供水一體化項目工程。

2.3 采取“三條紅線”控制策略

在城市地下水超采區實施“三條紅線”控制策略，“三條紅線”是指城市地下水超采區開采量、地下水水位、地下水水量三個指標。城市根據年降雨量和地下水補給量，制定城市地下水超采區開采量和開采時間，如果城市地下水超采區水位和水量都低于近十年的平均值，則要減少城市地下水超采區開采量，并且將城市地下水超采區開采時間向后延遲，使城市地下水超采區能夠有充足的時間恢復和調節。對城市地下水超采區開采進行嚴格計劃，控制城市地下水超采區開采量，時時監測超采區地下水水位和水量，當城市地下水超采區的水位和水量逐漸恢復到正常，可以適當增加開采量，但仍不能過度開采。通過“三條紅線”控制策略的實施和應用，促使城市地下水超采區水資源有計劃地得到治理，以此完成城市地下水超采區綜合治理。

3 結 語

本文結合目前城市地下水超采區綜合治理存在的問題，以及城市地下水超采區治理需求，提出了城市地下水超采區綜合治理策略，對提高超采區地下水水位和水量，改善城市地下水環境，恢復城市地下水生態調節能力具有良好的現實意義，同時此次研究還具有一定的參考價值，為城市地下水超采區綜合治理策略實施提供參考依據，為優化和完善城市地下水超采區綜合治理方案提供參考依據。