南通市地下水控采與壓采措施及成效分析

沈建兵，陳亞楠，包 力，宋 毅

(1.如東縣水資源管理所,江蘇 南通 226400; 2.江蘇省地質環(huán)境勘查院,江蘇 南京 211102)

1 概述

南通市自20世紀50年代開始開采地下水,初期主要開采第Ⅲ承壓含水層地下水作為城市生活、工業(yè)生產及水產養(yǎng)殖用水,20世紀90年代達到開采高峰[1]。20世紀末至21世紀初,隨著經濟社會飛速發(fā)展,對水資源的需求愈發(fā)無法得到滿足,而地下水超采問題及由此引發(fā)的地質環(huán)境問題則越發(fā)嚴重,南通市開始對地下水實行控采和壓采[2],2006年后南通地區(qū)實施區(qū)域供水,逐步開展水源替代工程,實現區(qū)域供水全覆蓋的區(qū)域對深層地下水實行控制開采;2012年后實行最嚴格水資源管理辦法,開展多輪地下水壓采工作,對地下水開采井實行分類型的壓采、封存及封停工作,逐步壓縮地下水開采量和地下水井數量,地下水位得以不斷恢復,地下水資源得到保護,地質環(huán)境問題逐步緩解。

2 南通市地下水開采歷程

2.1 南通市地下水開采歷程

綜合統(tǒng)計分析南通市地區(qū)不同時期對地下水的開發(fā)利用存在明顯差異,具有顯示明顯的階段性,大致可以分為四個階段,即初始開采階段、大量開采階段、控制開采階段和壓縮開采階段[3]。

1)初始開采階段。20世紀80年代以前屬于初始開采階段。1959年南通市天生港電廠在廠區(qū)內鑿建了一口深井,開采第Ⅰ承壓水,開創(chuàng)了南通市開采深層地下水的歷史,自此以后南通市地下水開采井和開采量逐年增加,但增加速度緩慢,地下水開采區(qū)也僅限于南通市區(qū)和縣城區(qū)一些較大的紡織、化工等大型企業(yè),地下水主要用于冷卻、降溫等,作為空調用水,開采井有限,開采量一般很小,地下水水位埋深變化不大,地下水資源處于補給大于開采狀態(tài)[4]。

2)大量開采階段。80年代以后至90年代中期屬大量開采階段。由于改革開放和國民經濟的快速發(fā)展,城市供水不能滿足工業(yè)生產需要,因而地下水開采井及開采量猛增,如1982年全區(qū)開采井總數僅306眼,每天的開采量不足12萬m3,而1996年開采井總數增加至1 048眼,日開采量達39.3萬m3,14年間水井數和開采量增加了3倍多。地下水的開采層位也增多,不僅有第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ承壓水,而且還有第Ⅳ或更深層位的承壓水開采。

這個階段主要特點是:開采區(qū)域從城市發(fā)展到農村,開采井和開采量猛增,高峰時開采井達1 600余眼,開采量超過52萬m3/d,開采深度也越來越大,地下水水位變化較大,引起大幅度下降,地下水開采量大于補給量,資源處于“入不敷出”狀態(tài),并產生了水質惡化及地面沉降等環(huán)境地質問題[5]。

3)控制開采階段。20世紀90年代中期后進入控制開采階段,即1997年以后加強了對地下水開采的管理,建立了鑿井開采審批、地下水有償使用等制度,同時加強了自來水和區(qū)域供水,封填了不合理的開采井,實行計劃開采,2005年全區(qū)開采井總數1 140眼,日開采量24萬m3～25萬m3,不足上一階段1/2,地下水水位大幅度下降的趨勢得到控制,水位開始回升,開采量逐漸趨于補給量,資源處于采補平衡狀態(tài)。自2006年以來,南通市逐步實施區(qū)域供水,區(qū)域供水達到的區(qū)域逐漸封停地下水的開采,進而壓縮地下水開采量。2010年以后區(qū)域地下水開采量逐漸下降。

4)壓縮開采階段。2012年后南通市落實最嚴格水資源管理制度,進一步加強地下水資源管理,對區(qū)內地下水開采總量和地下水位實行雙控,壓縮地下水開采量,合理開發(fā)利用、配置水資源,積極推進地下水資源和生態(tài)環(huán)境保護工作,編制多輪地下水壓采方案,明確深井封存與封填工作,逐步實施地下水壓縮開采計劃。

2.2 南通市地下水開采現狀

2020年底統(tǒng)計數據顯示,南通市共有地下水取水井1 078眼,2020年開采總量1 509.08萬m3。其中,潛水取水井105眼,第Ⅰ承壓取水井127眼,第Ⅱ承壓取水井18眼,第Ⅲ承壓取水井567眼,第Ⅳ承壓取水井237眼,第Ⅴ承壓取水井20眼,裂隙水取水井(地熱水井)4眼。地下水開采井按層位分布,第Ⅲ承壓開采井是全市最主要的開采層,第Ⅲ承壓井數占總井數的47%。

其中工業(yè)取水井304眼,2020年實際取水量797.94萬m3;城市生活取水井214眼,2020年實際取水量235.95萬m3;農村生活取水井270眼,2020年實際取水量148.02萬m3;農業(yè)取水井183眼,2020年實際取水量204.70萬m3。

3 南通市地下水控采與壓采措施研究

3.1 完善地下水資源管理法律法規(guī)及制度

南通市先后制定并頒布實施了《南通市水資源保護條例》《南通市城市供水和節(jié)約用水管理條例》《南通市節(jié)水型社會建設工作意見》《市政府關于實行最嚴格水資源管理制度的實施意見》《關于加強取水工程規(guī)范化管理的意見》等一批地方性法規(guī)和規(guī)范性文件,建成較為完善的水資源管理制度,形成了水資源管理體系,確立了水利部門對水資源實行統(tǒng)一管理的主體地位,為強化地下水的節(jié)約和保護提供強有力的政策支撐[6-7]。

3.2 落實最嚴格水資源考核制度

1)嚴格落實雙控制度。為合理開發(fā)利用、配置水資源,積極推進地下水資源和生態(tài)環(huán)境保護工作,自2012年江蘇省發(fā)布《關于實行最嚴格水資源管理制度的實施意見》(蘇政發(fā)[2012]27號),南通市即全面落實最嚴格水資源管理制度[8],嚴格執(zhí)行地下水取水總量和水位雙控制制度,全面壓縮地下水開采量,嚴守地下水水位控制紅線,加強超采區(qū)治理工作,全面開展地下水壓采工作。

2)規(guī)范取水審批制度。對新建、改建、擴建的取水項目嚴格落實水資源論證制度,自2006年嚴格落實“限采禁采”“打一填一”等制度,確保限采區(qū)開采量不增加、深井數量不增加,禁采區(qū)禁止新鑿深井,并逐步采取水源替代措施,全面減少地下水開采量[9]。

嚴格執(zhí)行總量控制和定額(計劃)管理制度,實行最嚴格水資源管理制度考核制度[9]5,根據人民政府下達總量控制指標進行地下水開采指標按行政區(qū)分解,各縣(市、區(qū))地下水開采計劃被分解下達到每個取水戶,按定額分配水量,每年度開展地下水開采計劃申報匯總和計劃下達,并對目標任務完成情況進行考核和通報。建立用水考核體系并嚴格執(zhí)行考核制度。

3)強化日常取水管理,加強地下水動態(tài)監(jiān)管。對已有取水工程規(guī)范化管理,定期對取水設備、取水計量設施進行巡查、檢測,建立健全取水口檔案和取水口臺賬,實現取水口“證、牌、表、卡、檔”管理到位。明確地下水取水戶應安裝計量監(jiān)控的法定責任,要求地下取水井均安裝計量設施。規(guī)模以上取用水戶必須安裝在線監(jiān)控裝置,并接入全省水資源管理信息系統(tǒng),實行遠程監(jiān)控。加強地下監(jiān)測網絡建設,實現地下水基本監(jiān)測站水位監(jiān)測全覆蓋,全面掌握地下水位動態(tài)。

3.3 實施多輪地下水壓采工作

2005年、2012年、2014年分別編制南通市地下水壓采方案,根據南通市水資源配置格局的特點、生態(tài)與環(huán)境保護需求以及經濟社會可持續(xù)發(fā)展的要求,針對地下水開發(fā)利用和保護中存在的問題,結合區(qū)域供水的建設進程,明確近期、中期及遠期控制指標,包括取水總量控制指標與地下水位控制指標[10],并提出壓縮開采量、封存封填取水井等壓采工程的實施方案[11]。

經過多輪壓采工作,逐步實現區(qū)域供水到達區(qū)域逐步關停原有的城鎮(zhèn)和農村生活用水井;劃定地下水取水嚴格控制區(qū)、一般控制區(qū)和其他控制區(qū),嚴格控制區(qū)內除特殊行業(yè)或不具備替代水源用水戶外關停所有第Ⅲ承壓取水井;一般控制區(qū)在2016年底前封(填)所有深井。其他控制區(qū)除保留部分深井作為應急備用水源井和監(jiān)測專用井外,鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水企業(yè)深井有計劃實施封填[12]。保留開采的深井逐步壓縮開采量,滿足目標年的壓采目標要求。其中2014年南通市地下水壓采方案明確至2020年底封填水井317眼。全市目標開采量4 477萬m3,壓縮開采量3 143萬m3。

3.4 替代水源工程建設

1)實施區(qū)域供水工程。自2006年起,南通市開始實施區(qū)域供水工程,目前已全面實現區(qū)域供水和農村飲水安全工程,全市沿江已建成投運5座區(qū)域供水水廠,總供水能力240萬m3/d。建設配套主干輸水管500余千米,縣(市、區(qū))次干管1 200余千米,鎮(zhèn)村管網26 000 km,區(qū)域供水人口普及率達到99%以上,實現區(qū)域供水全覆蓋。

2)推進非常規(guī)水源利用工程。根據《南通市“十四五”節(jié)約用水規(guī)劃》,南通市將加快推進編制非常規(guī)水資源利用規(guī)劃,推進包括雨水利用工程、污水回用工程、再生水利用工程、海水利用工程等非常規(guī)水源利用工程,編制實施再生水利用規(guī)劃,加快建設城鎮(zhèn)生活污水處理廠再生水回用設施和管網建設;加強城市雨洪管理,推進“海綿城市”試點,建設城市雨水利用工程;加快推進海水資源利用,制定海水利用規(guī)劃。非常規(guī)水源利用工程的推廣將加速和改善天然水資源的循環(huán)過程,使有限的水資源發(fā)揮更大的效用。

4 南通市地下水壓采工作成效分析

4.1 地下水開采量大幅下降

自南通市實施地下水控采和壓采工作以來,地下水資源開采量逐漸壓減,地下水開采井逐年減少,地下水開采量從2005年的年開采量達1.4億m3,壓減至2020年底開采總量1 509.08萬m3,2014年后實施全面封填封存取水井后,地下水開采規(guī)模大幅下降(如圖1所示),且2020年開采量遠小于南通市《關于下達2020年度實行最嚴格水資源管理制度目標任務的通知》中2020年水資源管理目標任務關于地下水用水總量控制目標3 800萬m3。

地下水開采強度顯著降低,歷史上2001年至2006年南通全區(qū)地下水總量開采強度(開采量模數)為1.22萬m3/(a·km2),開采井的平均密度為0.22眼/km2。目前地下水開采強度明顯降低,地下水總量開采強度(開采量模數)為自2011年的1.063 1萬m3/(a·km2)降至2020年的0.188 6萬m3/(a·km2),只有2011年的17.74%。開采井的平均密度為自2011年的0.180 9眼/km2降至2020年的0.134 7眼/km2。

4.2 主采層地下水水位逐步回升

第Ⅲ承壓水作為南通市主要開采層,歷史地下水位變化較大。20世紀80年代水位埋深約5 m～10 m,隨著地下水開采強度加劇,至2006年調查顯示第Ⅲ承壓水位最大水位埋深達43.0 m～45.0 m,且出現區(qū)域型降落漏斗。2012年后實施最嚴格水資源管理制度,全境實行地下水控采和壓采后,地下水水位逐漸出現回升[13]。2012年最深水位埋深35 m,2014年后南通市大面積壓縮開采地下水,第Ⅲ承壓壓縮開采量達50%及以上,地下水位得以迅速回升,水位控制紅線以下區(qū)域已消失,全區(qū)水位埋深一般在10 m～20 m。其中海門地區(qū)地下水位變化動態(tài)監(jiān)測曲線圖見圖2[14]。

4.3 地下水降落漏斗消失

由于南通地區(qū)第Ⅲ承壓水作為優(yōu)質的淡水資源,開發(fā)利用強度一度出現超采,2006年調查顯示南通地區(qū)第Ⅲ承壓地下水出現兩個降落漏斗[15],分別位于如東馬塘和海門三廠樹勛一帶。其中馬塘漏斗最大水位埋深43.0 m～45.0 m,海門漏斗中心最大水位埋深36.0 m～39.0 m左右,2020年調查數據顯示,地下水降落漏斗面積已全面縮減,水位控制紅線以下區(qū)域已消失。

4.4 地面沉降問題得到緩解

南通市屬于高壓縮性松軟土層發(fā)育地區(qū),人類的工程建設活動強烈開采地下水,引起水位大幅度下降,已誘發(fā)地面沉降環(huán)境地質問題[16]。據1997年南通市建委的統(tǒng)計資料,市區(qū)最大累計沉降量約150 mm,沉降中心與市區(qū)第Ⅲ承壓水水位降落漏斗一致,地面沉降量50 mm等值線幾乎包含了整個老城區(qū),面積超過100 km2。沉降速率為6 mm/a～12 mm/a。根據2011年南通市國土資源局印發(fā)《南通市地質災害防治規(guī)劃2010—2020年》,區(qū)內地面沉降至2010年,南通地區(qū)累計沉降量最大可達200 mm,沉降速率最大可達10 mm/a,且沉降中心位于如東馬塘和海門三廠樹勛一帶,與地下水降落漏斗分布一致。根據2010年—2016年地面沉降觀測資料,整個南通市地面沉降整體呈下降趨勢,沉降量近年趨緩。2018年—2020年監(jiān)測數據顯示,如東和海門地區(qū)地面沉降速率減緩,部分地區(qū)出現地面抬升現象,如海門地區(qū)2018年—2020年監(jiān)測數據顯示海門大部分區(qū)域屬于沉降抬升區(qū),僅江心沙農場東南角小區(qū)域出現沉降,沉降速率小于2 mm/a。

4.5 地下水資源得到涵養(yǎng)

根據《江蘇省地下水超采區(qū)劃分方案》和《南通市地下水資源評價》,南通市深層地下水總的可采量為21 734.1萬m3/a,通過多年地下水控采與壓采工作實施,南通市地下水資源開采量逐年下降,直至2020年開采量僅1 509.08萬m3,遠遠小于可采資源量。地下水位逐年穩(wěn)步回升,地下水資源得到了涵養(yǎng)[17]。且原有取水井大量按規(guī)范封填(存),封存取水井按各縣(市、區(qū))地下水應急水源規(guī)劃用于應急備用[18],僅在長江水源發(fā)生污染的條件下開啟用于居民飲用水源,既保護了南通地下水資源,又為南通居民飲用水安全提供了有力保障。

5 結論與建議

1)南通地區(qū)已建成完善的水資源管理制度,形成了水資源管理體系,為地下水資源開發(fā)利用與保護提供強有力的政策支撐。2)南通地區(qū)落實的最嚴格水資源考核制度,嚴格執(zhí)行雙控制度,規(guī)范了區(qū)內地下水取水行為,強化了日常監(jiān)管,科學管理地下水資源,為地下水可持續(xù)利用與保護提供保障。隨著南通市地下水控采和壓采工作推進,地下水開采量逐漸減少,地下水位逐年回升,區(qū)內與地下水開采相關的地質環(huán)境問題將有所緩解和改善。3)多年地下水的壓采與控采工作,實施替代水源工程建設,有序開展地下水井封填(存)工作,推進非常規(guī)水源利用[19],實現了壓縮地下水開采量及區(qū)域地下水位的恢復和地下水資源涵養(yǎng),有效緩解了區(qū)內市地面沉降等與地下水開采密切相關的地質環(huán)境問題。4)建議嚴格執(zhí)行最嚴格的水資源管理制度,持續(xù)推進地下水取用水總量和水位雙控制度[20],統(tǒng)籌安排地表水和地下水,優(yōu)先開發(fā)利用地表水,合理開釆淺層地下水,嚴格控制開釆深層地下水。5)進一步構建完善的地下水動態(tài)監(jiān)測網絡和地下水動態(tài)信息管理系統(tǒng),實現地下水信息的動態(tài)采集、傳輸和管理,及時掌握準確、可靠的地下水動態(tài)信息。