甘肃省地下水超采区环境地质问题与保护对策

崔 涛

(甘肃省水文水资源局,甘肃兰州 730000)

在自然条件下,处于相对平衡状态的生态与环境,支撑着人类的生存和发展,它是一个非常复杂的系统,构成了相互联系、相互作用与相互制约的整体,改变其中的任意部分,都会引起整个生态环境系统的链式连锁反应。人们在某一方面采取的行动,从局部看来也许是合理的,但是对整个系统而言可能是不合理的,它可能在完全意想不到的方面产生负面影响,有可能给整个生态系统带来灾难性后果。

地下水是水分循环的重要环节,过量开采地下水,会破坏原有的水分循环过程,由超采引起的环境地质问题,已成为遍及世界许多城市特别是缺水城市的又一灾害性问题。因此,研究地下水超采,划分地下水超采区,对于合理开发、利用、管理、保护地下水资源,防止有害的环境和社会问题的发生,具有重要的理论和实践意义[1][2]。

1 超采区划定

1.1 超采区成因

甘肃省是一个严重缺水的省份,部分地区由于地下水过度开采,引起了区域性地下水水位持续下降、水质恶化、泉水流量衰减、土地沙化和次生盐碱化、地面沉降等生态环境恶化和地质灾害等问题。这些问题的出现是由自然因素和人为因素两个方面造成的。一方面,受自然因素的影响,上世纪 80年代后期以来我省三大水系的降水量普遍出现减少的趋势,河流天然来水量除祁连山区个别河流(黑河、昌马河)外,绝大多数河流天然来水量持续处在枯水期,地表水资源量减少使地下水的补给量也相应减少,可供开采的地下水资源量随之减少。由于地表水资源供水不足,便加大了对地下水的开采力度,采补失衡,石羊河武威盆地、黑河民乐 ～张掖盆地等都有类似情况。另一方面,由于人口增长、经济发展、社会进步,人们对自然资源的索取和占有量也越来越大。大量地开垦土地,造成水土利用失衡并出现贫水化;为了控制有限的水资源而兴修水利工程,改变了地表水、地下水原有的自然循环过程;大量地占用生态用水量,由此产生生态环境退化、土地荒漠化;为了追求更多的物质享受,工业生产不断发展,废气、废渣、废水等污染物质大量排放,造成环境污染进而使水质受到污染而变坏。

1.2 超采区划定

1.2.1 一般超采区

全省共划定一般超采区 37个,其中大型一般超采区 3个,均分布在内陆河流域;中型一般超采区 23个,其中内陆河流域 19个,黄河流域 4个;小型一般超采区 11个,其中内陆河流域 5个,黄河流域 6个。一般超采区总面积 12 145,其中内陆河流域 11 041,黄河流域 1 103。

1.2.2 严重超采区

全省共划出地下水严重超采区 19个,其中大型严重超采区 2个,分布在武威市凉州区、民勤县;中型严重超采区 8个,均分布在河西地区;小型严重超采区 9个,其中内陆河流域 4个,黄河流域 6个。严重超采区总面积为 7 363,其中内陆河流域 7 197,黄河流域 165.72[3]。

2 超采区环境地质问题

2.1 区域性地下水水位持续下降

武威、金昌市所在的石羊河流域是河西走廊地下水资源开发利用强度最大的地区,地下水水位下降幅度最大。地下水水位动态变化过程线如图 1、图 2所示。

图1 武威盆地(武南 1号井)地下水水位逐年变化过程线

图2 民勤盆地地下水位逐年变化过程线

民勤县所在的民勤盆地、昌宁盆地、南湖、环河地下水水位均呈持续下降趋势。最大年平均水位降幅发生在中渠乡玉成村,水位年平均下降幅度达 1～69,红沙梁乡孙指挥村水位年平均下降幅度达 1.77,西渠幸福～收成盈科、红沙梁化音～泉山镇西六四队、东镇洪圣 ～中渠和字号村、六干所 ～双茨科中路、昌宁乡 ～永安林场 ～昌盛乡区间等年均降幅大于 1,见表 1。

表1 民勤县各灌区地下水水位年平均变幅表

金川区地下水水位持续下降幅度最大的区域是双湾乡以东民勤县境内永安林场至本区内天生坑农场、下小沟以北一线水位平均下降速率 1.60m/a;其次为岳家沟、曹刘沟、双湾、陈家沟、上小沟一线,平均下降速率 1.0m/a。金川区双湾乡的旧沟 1994～2005年平均下降速率为 1.24m/a,超采严重。

张掖市甘州区最东端的张掖农场、羊庄子至山丹县县界处下降幅度最大,下降速率 0.93～1.40 m/a;南部的龙渠乡、西洞乡、甘俊乡水位下降速率大于 0.63m/a;中部的大满乡、和平乡为 0.38～0.63 m/a;北部的红沙窝、碱滩乡、市区、乌江乡、沙井乡为 0.13～0.38m/a。代表井点地下水水位变化过程线如图 3所示。

图3 张掖市甘州区(下崖子井)地下水水位逐年过变化程线

酒泉市西峰、总寨、上坝三乡镇的部分村庄的地下水埋深在逐年下降,下降速率 0.12～0.36 m/a,果园乡小坝沟村周围下降速率为 0.24 m/a。代表井点地下水水位变化过程线如图 4所示。

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图4 酒泉盆地(牌路井)地下水水位逐年变化过程线

兰州市马滩地下水水位逐年下降,造成一些机井报废。因超量开采造成地下水水位下降、周围环境污染、开采成本过高等原因,1995年开始兰州市自来水总公司减少地下水开采量,增大地表水源的取水量,使该区域的超采得到遏制。

白银市平川区地下水资源开发利用历史悠久,现有机井186眼,年取水 2 940×104m3。该区地下水水位普遍下降,下降速率较大的有打拉池、旱平川、邵家水、将军坟盆地,最大下降速率达 1.6m/a。

2.2 地下水水质恶化

武威盆地凉州区 31个井点的地下水水质资料显示水质咸化南侵的趋势。

民勤盆地各监测点水质分类结果表明,大部地区水质类型已处于“碳酸水→硫酸水→氯化水”的矿化过渡中,部分地区已达第三段,说明水质矿化严重。

张掖市的甘州区乌江镇谢家湾村及三闸镇庚名村地下水受城市生活污水和工业废水排放过程中下渗的影响,其水质超过Ⅴ类,其超标的项目主要有硫酸盐、总硬度、亚硝酸盐氮等。小满镇王其闸村及二十里堡乡一带的水质达Ⅴ类,其超标的项目有亚硝酸盐氮、总硬度、硫酸盐等。龙首山前、野水地、红沙窝一带为Ⅳ类水。龙首山及其以北的荒漠平原均为Ⅴ类水,主要超标的项目有氟化物、矿化度等。

山丹县城区内受工业废水、生活污水下渗的影响,使得城区及城区下游的清泉镇北湾村、东乐乡一带的水质差,城区内主要超标的项目有总硬度、亚硝酸盐氮等,东乐乡一带超标的项目有氯化物、硫酸盐、总硬度等。东乐乡大寨村一带水质为Ⅴ类,清泉村、北湾村一带水质为Ⅳ类。

兰州市榆中县的宛川河中下游的三角城、夏官营、过店子、金家崖、来紫堡一带地下水水质达到Ⅴ类,矿化度、总硬度、硝酸盐、亚硝酸盐有不同程度的超标。地下水中挥发酚、氰、六价铬虽然含量甚微,尚未超标,但均有检出,标志着水质有恶化趋势,已受到污染。定远川的定远、张老营、骆驼巷一带水质Ⅳ类。

定西市安定区所属的内官营盆地、卧龙川盆地、香泉盆地部分区域地下水水质达到Ⅳ类,关川河及其支流西河、东河河谷地下水水质均为Ⅴ类[4];渭河河谷的王家营、李家营、靛平、陇西县城、权家门、张家楞一带地下水水质均为Ⅳ类,腰儿村、尉家店、文峰镇、三十里铺、文家门一带地下水水质均为Ⅴ类。渭河河谷盆地文峰镇有咸水入侵现象及水质恶化趋势。

2.3 泉水溢出量减少

图 5 石羊河流域蔡旗站 1993～2003年泉水变化过程线

泉水溢出量减少表现最为突出的是石羊河下游。1993～2003年武威盆地泉水溢出量变化过程如图 5所示。图中显示,1993～2003年武威盆地的泉水溢出量减少了 72.3%。甘州区 1990～2000年的 11年中泉水溢出量减少了 28.2%,见图 6;山丹县李桥水库 1998年泉水入库量比 1982年减少50%以上。疏勒河水系 1990～2000年安西盆地泉水溢出量减少了 36.9%。

图 6 甘州区泉水资源量年际变化过程线

2.4 土地盐碱化

黑河水系甘、临、高盆地土地盐碱化现象比较严重,甘州区境内盐碱化土地主要零星分布于三闸乡 ～火车站 ～太平堡一带水位埋深小于 3的洼地中,面积 80.5。靖远县沿黄灌区大量提引黄河水,地下水排泄系统不畅通,灌溉回归水使黄河沿岸一级阶地、局部低洼地带地下水水位升高,部分区域出现次生盐渍化。永登县秦王川灌区,由于田间灌溉入渗补给地下水,加之盆地排水不畅,灌区富集的地下水补给量越来越多,地下水水位将不断上升,产生盐渍化的土地将会不断扩大。

3 地下水超采区保护与管理对策[5]

(1)严格地下水超采区保护措施

严格执行有关地下水资源管理规定,依照省政府批准的“超采区划定范围,严格地下水取水许可审批,审批的地下水开采总量不得超过行政区域内地下水可开采量,总体布局井点和控制取水量。根据不同超采区的保护目标,制定相应的措施和办法,严格控制开采,缓解和逐步改变超采状况。严重超采区内禁止新上高耗水的建设项目,对已建项目不得扩大取水量。因特殊情况确需增加取水的,须报水行政主管部门审批。开凿机井和更新自备井事项时,应当根据地下水“超采区划定范围”内地下水资源量和水质情况进行严格审查。

(2)实施地下水资源统一管理

严格执行国家现有法律法规和方针政策,根据国家规定的职责分工和管理权限,各负其责,相互协调,把地下水资源管理工作做好,逐步解决我省地下水的超采问题。以县区为单元,实施严格的总量控制,将总指标逐级分解到每个灌区、每一眼井,在每一眼机井上安装计量控制设施,实施严格的地下水开采量控制。对于各用水户,要在控制地下水用水总量范围内,严格实行行业用水定额管理。

(3)完善超采区地下水管理体制

各市、县(区)层层分解落实地下水允许开采量和削减量指标,采取关闭机井、以电控制水和安装 IC卡计量控制设备等有效措施,有计划地压缩地下水开采量,逐步实现地下水采补平衡。建立目标责任制,层层签订责任书,将落实情况纳入各级地方政府政绩考核范围。

(4)建立合理的水价体制

理顺和逐步提高城乡供水价格,促进节约用水和污水减量排放。要充分利用价格经济杠杆,推动地下水资源保护和节约用水工作。各地各部门应当按照国家已经颁布的《城市供水价格管理办法》,结合我省各地的实际情况调整水价,严重地下水超采区更要利用经济手段进行调控。

应建立合理的水价形成机制,合理核定基本水价,实行定额内执行基本水价,超定额用水累进加价制度。

(5)增加地下水监测和保护的资金投入

将地下水超采区治理纳入县级国民经济和社会发展计划,加大资金投入,确保资金落实。地下水超采区保护治理工程建设资金按照以地方为主、省上适当补助的原则,多渠道筹措,保证地下水超采区保护治理工程建设资金的足额到位。大力支持水主管部门依法保护管理地下水超采区,进一步加大对监测管理系统的资金投入,完善地下水动态监测管理系统。

(6)科技创新促进地下水的有效保护

开展地下水超采区专项研究,采用地下水保护新技术、新方法、新措施,使地下水超采区的生态状况不断得到改善。对地下水饮用水源地和主要供水水源地要建立水源保护区,防止水源枯竭和水体污染,使地下水资源得到有效保护。加强地下水超采区的水环境监测工作,减少对地下水的污染,有效保护地下水资源。

(7)进一步加强超采区地下水观测力度

地下水观测资料是研究地下水变化的主要依据。目前在我省范围内,不论是内陆盆地还是黄土台塬或河谷平原,均存在地下水监测的空白区。进一步加大支持地下水观测的力度,使我省地下水观测井网布局按照《十一五》规划原则全面布设。

[1]刘志忠.地下水超采区划分方法初探[J].地下水.1998.1：12-13.

[2]崔迪.高镇江.张广艳等 廊坊市地下水超采区成因探析[J].地下水.2005.3：152-154.

[3]王启优.胡兴林等.甘肃省地下水超采区划定与评价中 GIS的运用.[J].甘肃水利水电技术.2009.6：1-3.

[4]黄维东.徐桂霞.沙昨菊 甘肃省定西市水源地地下水资源分析评价[J].地下水.2010.5.

[5]胡建勋.河西地区水资源短缺现状分析及可持续利用措施研究[J].地下水,2008(3)：24-26.