江苏省地下水水位控制红线划定研究

施小清，冯志祥，姚炳奎，黄晓燕，吴吉春

（1.南京大学地球科学与工程学院，210023，南京；2.江苏省水利厅，210029，南京；3.江苏省地质调查研究院，210018，南京）

江苏省地处长江、淮河两大流域下游，跨江临海，水网密布，河湖众多，地表水资源丰富。20世纪80年代以来，随着省内工业化、城镇化进程的加快推进，地表水逐步受到污染，全省各地相继大规模开发利用地下水资源。江苏省地下水有孔隙水、岩溶水和裂隙水三种类型，其中孔隙水是全省地下水的主要类型，在平原区广泛分布，面积约占全省的80%。按埋藏条件，自上而下可划分为潜水、第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ承压含水层；岩溶水主要分布在徐州市区及宁镇、宜溧山区；裂隙水主要分布于新沂—东海赣榆、连云港云台山、宁镇山脉、宜溧、太湖沿岸等低山丘陵区。总体而言，江苏省东部沿海平原含水岩组厚度大，层次多，水质变化复杂；西部和北部山前地带含水岩组厚度小，层次少，水质亦简单；南部宁镇扬丘陵区，含水介质多为下蜀组亚黏土，地下水贫乏。

江苏省深层地下水开采始于20世纪初，20世纪70年代以前限于中心城市内零星开采，20世纪80年代后伴随人们对地下水的需求量不断增加，深层地下水的开采也从城市向乡村发展，形成了区域性开发利用的格局。全省各地区地下水的开发利用先后经历了发展、高峰及控制三个阶段。苏锡常地区在20世纪90年代中期达到开采的高峰，此后进入控制压缩阶段，2000年后开始实施全面禁采；苏北地区的地下水开采高峰出现在20世纪90年代中后期，2000年左右进入地下水控制开采阶段，开始逐步实施地下水开采总量控制。就全省整体情况而言，2000年以后地下水开采量开始逐步回落。至2006年，全省地下水开采总量基本稳定在8.5亿m3左右。

从开采层位来讲，江苏省主要开发利用的是第Ⅱ承压、第Ⅲ承压和岩溶地下水。以2010年为例，第Ⅲ承压水开采量为2.70亿m3，占总量的31.9%；其次是第Ⅱ承压水和岩溶水，开采量分别为2.03亿m3和2.13亿m3，分别占总量的24.0%和25.1%。从地区分布上来看，全省地下水开采主要集中在苏北。2010年，徐州地区年开采量达3.94亿m3，占全省开采总量的46.6%，远大于省内其他地区；其次是盐城地区，年开采量达1.16亿m3，占全省开采总量的13.7%。过量开采地下水导致江苏省主采层地下水水位持续下降，形成区域性地下水水位降落漏斗，并在部分地区诱发了地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷等地质灾害。

地下水管理一直以来多以控制开采量为主，但单纯实行总量控制难以直观判断总量指标是否合理。随着最严格水资源管理制度的实施，地下水管理逐渐由单纯的开采总量控制转向开采量和水位“双控制”的管理模式。水位控制可为总量控制提供直观的“警示标”和“导向牌”，有助于决策者及时判识总量指标的合理性，适时因地制宜地对后期开采指标计划作出相应调整。实行地下水水位控制，其核心任务是确定合理的水位管理目标，并开展监督性和预警性水位监测。江苏省地下水类型多样、开发利用的层位复杂，红线水位划定具有较大的难度。本文根据江苏省的水文地质条件及地质环境问题，确定了全省地下水水位控制红线的划定原则及不同管理分区的主要管理目标层，并提出了红线划定的建议方法，在此基础上，明确了全省不同管理分区不同主要管理目标层的地下水控制红线水位埋深，可为江苏省实现地下水用水总量与水位“双控制”提供技术支撑，同时也为全国其他省（自治区、直辖市）的地下水水位控制红线划定提供借鉴和参考。

一、地下水水位红线及其划分的原则

1.地下水水位红线

地下水控制水位是指具有明确物理概念的一系列水位值的总称，对应于地下水不同开发利用状态下的一系列水位值。根据地下水水位升降所引发的生态环境问题，地下水控制水位可分为抬升型和下降型。抬升型控制水位是指地下水水位高于某一水位值后，可能引起土壤次生盐渍（碱）化，甚至沼泽化等生态环境问题；下降型控制水位是指地下水水位低于某一水位值后，可能引起土壤沙化和荒漠化、地面沉降、地裂缝、海水入侵等生态、环境地质问题。前者主要针对浅层地下水，控制的是水位上限；后者对浅层和深层地下水均适用，控制的是水位下限。根据江苏省的地下水开发利用实际情况及不合理开发利用引发的环境地质问题，本文所指地下水水位控制红线是指地下水水位埋深超过某个阈值后，可能引发含水层疏干、地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷等环境地质问题时所对应的水位埋深值。根据江苏省人民政府《关于实行最严格水资源管理制度的实施意见》，确定禁采水位埋深为地下水水位红线。为保证一般情况下不突破地下水水位红线，在地下水水位达到红线水位前，设置限采水位埋深对地下水水位进行预警。

2.地下水水位红线划分原则

根据全省水文地质条件、地下水开采状况及其引发的主要地质环境问题，确定地下水水位红线划分原则为以下几点。

（1）促进地下水资源可持续利用原则

地下水资源利用的可持续性主要包括代际公平和区域公平两层含义。因此，在考虑全省的地质条件和地下水补径排的特点基础上，对地质环境条件较好，对地面沉降、岩溶塌陷不敏感地区，地下水控制红线水位埋深应突出保护地下水环境，防止出现疏干开采，引起地下水资源衰竭。

（2）因地制宜实现地质环境保护原则

目前，江苏省因地下水开采引发的环境地质问题表现不一。苏锡常、苏北沿海、丰沛等平原地区，因地下水过量开采引发了不同程度的地面沉降，徐州市区七里沟水源地因岩溶水开采引发了数次岩溶地面塌陷。在水位红线划分时，应突出保护地质环境原则，根据各地实际的地质环境条件，划分地下水水位红线，控制地下水水位下降，在开发利用地下水的同时，切实保护地质环境。

（3）从严控制原则

地下水超量开采引发的主要问题有地面沉降、地裂缝、岩溶地面塌陷、疏干开采等。在同一地区可能发生两种甚至多种环境地质问题。如苏锡常地区地面沉降与地裂缝并存；徐州东部及宿迁地区随着水位的持续下降，首先引起疏干开采，继而发生地面沉降。这类地区在确定水位红线时，将以地下水超采后首先发生的环境地质问题为约束条件，从严控制本区的地下水水位红线。

（4）注重实用，服务管理原则

由于环境地质问题的产生及严重程度受到地质环境背景及人为活动强度等多种因素影响，即使是在发生条件相近的同一个区，同等水位降深条件下引发的地面沉降、岩溶地面塌陷等环境地质问题也不尽相同。从水行政管理的可操作性角度出发，同一县（市）级行政区尽可能统一控制目标。兼顾地质环境背景与行政区划，对同一个水位红线管理区，选取开发利用历史相对较长、开采井相对密集的地下水降落漏斗中心且具有水文地质钻孔资料的地区，采用定性、定量等多种分析方法划分禁采水位埋深，以此作为该区的地下水水位红线控制指标。

二、水位红线划定分区及主要管理目标层

由于江苏省水文地质条件复杂，地下水资源分布不均，再加上各地区社会经济发展程度差异较大，区域供水推进步伐不一，地下水开发利用程度迥异，开采引发的环境地质问题不同。为合理利用地下水资源，保护地质环境，需分区对全省开展地下水水位红线控制管理，因地制宜地划分水位红线。

地下水水位红线控制管理分区以水文地质分区为基础，兼顾地质环境特征，充分考虑地下水与环境的相互制约关系，同时结合行政区划界线以及各地区地下水开采特点，便于水行政主管部门管理。综合上述因素，分为9个地下水水位红线管理区（图1）。确定地下水控制红线水位埋深的主要管理目标层及其适用范围，详见表1。

图1 江苏省地下水水位红线图

由图1可以看出，由于水文地质条件及开发利用状况的差异，各区地下水水位红线管理主要目标层有所差异。全省地下水以松散岩类孔隙承压水为主，总体地下水水位红线管理主要目标层为第Ⅱ承压、第Ⅲ承压含水层，盐城滨海平原区兼第Ⅳ承压含水层。南通地区因第Ⅱ承压水水质差，鲜有开采，地下水水位红线管理主要目标层为第Ⅲ承压含水层。徐州中部赋存的地下水类型主要为岩溶水，故地下水水位红线管理主要目标层为碳酸盐岩类裂隙岩溶含水层。

三、水位红线划定的约束条件及方法

根据江苏省地质环境背景条件及现有调查研究结果，全省地下水开采尚未引发海水入侵、水质咸化等问题，主要引发的地质环境问题有地面沉降、地裂缝、岩溶地面塌陷和疏干开采。由于地裂缝是地面沉降发展到一定程度的产物，控制了地面沉降的发生发展也就能控制地裂缝。因此，根据地形、地质环境发生机理、资料情况、控制目标等因素，全省在划分地下水控制红线时需考虑三种约束类型，选择确定合适的划定方法。

1.以控制岩溶地面塌陷为约束条件

涵盖了徐州市区大部分地区，地貌上属低山丘陵岗地区，山前平原地面标高多在30～50 m。主要赋存的地下水类型为岩溶水，地下水超量开采后引发的地质环境问题主要是岩溶地面塌陷。由于岩溶塌陷的发生是在一定的地质环境背景下，在水位下降的外力作用下产生，难以准确刻画水位与岩溶塌陷的关系式，建议通过定性分析徐州已有岩溶塌陷的空间分布规律及形成机理划分水位红线。

2.以控制地面沉降为约束条件

包括了苏锡常大部分地区、沿海平原地区、扬泰、徐州丰沛等地区。该区主要赋存孔隙水，含水层厚度大、压缩性强，地下水超采后引发的地质环境问题主要是地面沉降。据《江苏省地质灾害危险性评估技术要求》，累计地面沉降量大于800 mm时地质灾害危险性多为中等至高级，结合江苏省地面沉降现状及各地地质环境特征，确定地面标高在40 m左右的丰沛地区累计地面沉降量控制目标为800 mm，徐州东部及宿迁市累计地面沉降量控制目标为700 mm，其他地区为600 mm。对以控制地面沉降为约束条件的平原区承压水，根据地面沉降研究程度，建议采用相关分析、模型计算或类比分析等方法。

3.以防止疏干开采为约束条件

包括徐州市邳州、睢宁、新沂及宿迁市，多属新沂—泗洪波状平原水文地质亚区。地面标高多在10～30 m，松散层厚80～200 m，主要开采第Ⅱ承压、第Ⅲ承压含水层。该区松散层沉积明显受郯庐断裂构造影响，含水层厚度及顶板埋深变化较大，松散层沉积时代相对较老。随着地下水水位的持续下降，该平原区最早出现的环境地质问题是疏干开采。因此，由于该地区可压缩的松散层厚度小、时代老、抗压缩性强，不易产生地面沉降等特点，对该区禁采水位埋深的划定，不能只考虑保护地质环境，更要突出保护地下水环境，通过定性分析当地开采井主要开采层、已有水文地质钻孔中含水层顶板埋深等，防止疏干开采，避免地下水资源衰竭。

表1 全省地下水水位红线主要管理目标层及红线水位埋深

四、地下水水位控制红线划定结果

根据红线划定约束条件及方法，各区以同一约束条件下不同分析方法划分禁采水位埋深，取其平均值（Ⅰ区例外）作为本区该约束条件下的水位红线，不同约束条件下划分的水位红线，按照就小原则得到本区最终的地下水水位红线。划定的地下水红线水位埋深控制结果详见表1。

为保证一般情况下不突破地下水水位红线，在地下水水位达到红线水位前，设置限采水位埋深对地下水水位进行预警。采用《江苏省水资源综合规划》中地下水可开采量计算时对应的控制水位埋深，作为相应区域的地下水限采水位埋深。对孔隙承压水，开采多层地下水的地区，第Ⅱ承压水水位埋深控制在20 m，第Ⅲ承压水水位埋深控制在30m，第Ⅳ承压水水位埋深控制在40m（扬泰沿江第Ⅱ承压、第Ⅲ承压含水层水位埋深分别控制在15 m、25 m）；开采单层地下水地区，控制目标比开采多层地下水地区增大5m。对第Ⅱ、Ⅲ承压混合开采的徐宿连地区，水位埋深控制在25 m。对岩溶水，丁楼水源地限采水位埋深控制在30 m，其他水源地限采水位埋深控制在20 m。

五、结 语

江苏省区域面积大，地下水分布类型多样，采用地下水开采量单一控制指标难以满足最严格水资源管理制度的实施要求，因此，根据全省地下水开发利用概况及地质环境问题，确定地下水水位的控制红线，实现水量、水位双重控制管理。

①本文将全省划分为9个地下水水位红线管理分区，总体以第Ⅱ承压、第Ⅲ承压含水层为主，盐城滨海平原区兼顾第Ⅳ承压含水层，苏锡常地区为第Ⅱ承压含水层，南通地区为第Ⅲ承压含水层，徐州中部为碳酸盐岩类裂隙岩溶含水层。

②根据各地下水水位红线控制管理分区的地质环境特征，提出控制岩溶地面塌陷、控制地面沉降、防止疏干开采等不同约束条件。针对各区不同的约束条件及水文地质、地面沉降研究程度等，因地制宜地采用多种方法合理划分地下水水位红线。对地面沉降敏感的平原区的孔隙承压水，采用相关分析、模型计算或类比分析等方法划分禁采水位埋深；对地面沉降不敏感的平原区孔隙承压水，以防止疏干开采、避免资源枯竭为主，通过收集钻孔资料、分析主采层顶板埋深划分禁采水位埋深；对岩溶水，通过定性分析已有岩溶地面塌陷的空间分布规律及形成机理划分禁采水位埋深。

③划分了各管理分区主要开采层地下水水位红线。为实现地下水资源可持续利用，保护地质环境，确定江苏省平原区第Ⅱ承压水红线水位埋深27～53 m；第Ⅲ承压水红线水位埋深35～53 m；第Ⅳ承压水红线水位埋深45 m；徐州市区岩溶水红线水位埋深25～40 m。

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