浅谈地下水漏斗区的治理与恢复

王永东

(辽宁省抚顺水文局，辽宁 抚顺 113015)

1 地下水漏斗区的形成

1.1 地下水定义

广泛埋藏于地表以下的各种状态的水，统称为地下水。大气降水是地下水的主要来源。根据地下埋藏条件的不同，地下水可分为上层滞水、潜水和自流水三大类。上层滞水是由于局部的隔水作用，使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体。潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的地下水，通常所见到的地下水多半是潜水。当潜水流出地面时就形成泉。自流水是埋藏较深的、流动于两个隔水层之间的地下水。这种地下水往往具有较大的水压力，特别是当上下两个隔水层呈倾斜状时，隔层中的水体要承受更大的水压力。当井或钻孔穿过上层顶板时，强大的压力就会使水体喷涌而出，形成自流水。

1.2 地下水漏斗区的形成

地下水资源为可更新资源，可开采利用的水量主要是当年或一定水文周期内地下水的补给量。一个地区或一个流域在各种天然补给与消耗因素的综合影响下，地下水保持相对稳定状态。如平原地区浅层地下水直接受大气降水和地表水补给，其补给量与潜水蒸发和地下径流排泄之间，在相当时期内处于平衡状态。地下水降落漏斗也称地下水漏斗。当地下水开采量大于补给量时，地下含水层产生向下凹陷的自由水面或水压面(前者指潜水含水层的水位，后者指承压含水层的水位)状似漏斗，过量开采地下水使地下水收支平衡遭到破坏，造成地下水位下降，长此以往则形成了区域性的漏斗状凹面，其特征是地下水等水位线往往呈同心圆状。由于我国经济社会的快速发展，工农业生产生活对地下水的需求日益加大，导致了很多地区超量开采地下水，形成了多处地下水降落漏斗。据不完全统计，到2013年全国已形成一百多个区域地下水降落漏斗。

地下水位下降漏斗的类型有季节性漏斗和常年性漏斗。季节性漏斗:主要受气候和开采因素的影响，常出现在干旱季节。降水季节，由于入渗、补给，水位逐渐恢复，漏斗随之消失。常年性漏斗:由于长年超量开采，形成的漏斗，虽经雨季，地下水位(水压)有所回升，但漏斗仍然存在。

地下水需地表水体的不断补充，而这种补充往往由于地质构造的原因，不是简单的局部补充，一些地区的地下水要靠其他地区的地表水来补充。地下水的补给量与开采量达到平衡时，地下水位将维持稳定，不会产生水位下降漏斗。当地下地质构造遭到破坏，切断地下水补给来源或地下水开采量超过补给量时，就会形成地下水水位降落漏斗。偶尔的、暂时的超量开采，地下水降落漏斗会逐渐恢复。长时间的、大量的超采地下水，地下水位来不及恢复，地下漏斗会越来越大，带来地面下沉、水井报废、地下水开采成本增加、工业和农业生产受到阻碍等一系列地质、生态和环境问题。此外，矿井开挖或地质变迁破坏了地下水隔水层，也会造成地下水急剧下降，形成水位降落漏斗。

2 地下水漏斗的危害

地下水漏斗的危害主要表现在以下几方面:

(1)造成地面沉降、塌陷，导致工程建筑物开裂、倾斜、倒塌乃至埋没;

(2)河流，湖泊水量减少，形成断流、干涸等灾害;

(3)泉流量减少，水井枯竭，影响植被生长，加剧荒漠化;

(4)破坏水土保持，造成水土流失，并导致地下水水质恶化等[9]。

另外，地下水漏斗的长期存在会使地下水资源逐渐衰竭，降低了地下水的环境容量和自净能力，使地下水更易遭受污染，导致地下水污染的治理恢复比地表水困难得多，近海城市还可能引起海水入渗，使地下水由淡水变成咸水。以上海市为例，从1921年明显出现地面沉降以来，上海市区地面累计沉降量已经超过2 m，最大年均沉降量达110 mm，最近40多年来因地面沉降造成的直接经济损失高达3 000亿元。虽然上海自1965年以来通过人工回灌地下水，使地面沉降得到一定控制，但近年来快速增长的高容量高层建筑，日益成为导致地面沉降的新的重要因素。与此同时，整个长三角地区因地下水过量开采产生的地下水漏斗、地面沉降等，目前亦未得到根本控制。

3 治理与恢复

针对我国目前地下水资源过度开采，地面形成多处降落漏斗、地下水资源濒临枯竭的严重现状，通过加强立法，从源头上对地下水资源采取相应的技术保护措施，是改善我国目前地下水资源现状，达到合理开发利用地下水，实现采补平衡的根本途径。

1988年我国颁发的《水法》中，对开采地下水进行了专门规定。按照法律规定，地下水保护和管理的核心任务是科学开发，合理用水，加强监督管理，加强动态观测预测，对过量开采的地区，要严格控制开采，防止水量衰竭和水质恶化。保护基本原则是:

(1)一般地区的地下水保护措施:合理布局;科学开采;加强监督。

(2)超采地区的地下水保护措施:人工补给;调整开采井布局。

(3)地下水和地表水联合调度。

(4)利用河槽蓄水，增加地下水补给。

由于地下水漏斗是一个世界性普遍面临的经济高速发展遗患，因此国外的不少城市也都碰到了由于地下水位下降而引起的地面沉降，形成区域性的地下水降落漏斗的问题。通过采取一系列有效措施，多数城市的沉降速度已明显降低，有些城市甚至出现地下水位上升，地面回弹的情况。国外各种控制地下水位下降的措施相继应用于工程实践中。主要包括:减少地下水开采量;地表面渗水;人工向地下充水回灌;截水墙;地下喷水管等。而实践证明，最直接有效的措施有两个:一是限制地下水开采量;二是回灌地下水，抬高地下水位或承压水头。间接措施还应包括节约用水，开辟其他水源等。

4 辽阳首山地下水漏斗区的治理措施

4.1 概述

辽阳首山漏斗区地跨辽阳市、县，具体范围是:东、北接太子河，西临新民村、付五道、高庄子一线，南靠首山脚，东南至新开河。漏斗区范围覆盖水田5 470 hm，旱田24 060 hm，城市占地14.1 km2，该区域还集中了辽阳、鞍山、鞍钢的供水水源地等。

首山漏斗是辽宁省大型地下水沉降漏斗区之一，地下水资源开采历史达五十余年。1990年代初期，漏斗区地下水年开采量达3.1亿 m3，漏斗区中心地下水最大降深达24.02 m，漏斗区最大面积320 km2。

近年来，由于工矿企业采取节水措施，以及生产规模减小，用水量减少，封闭开采井，削减取水量，地下水水位有所回升。2005年辽宁省水资源公报数据显示，首山超采区的地下水动态埋深为20 m，静态埋深为16.68 m，漏斗区面积缩小到 299.6 km2。

首山漏斗区的形成和长期存在，破坏了该区域内的水生态平衡，导致了地下水资源日渐枯竭，水质恶化，农业灌溉定额增大，供水保障率下降。因此，对地下水漏斗区进行及时的、科学的综合治理，尽快恢复该区域的水生态平衡是当务之急。

4.2 治理与恢复措施分析

从首山漏斗区的成因与现状来看，地下水资源的恢复与治理是一项长期的、综合性的系统工程。应从非工程措施和工程措施两方面入手，双管齐下，长期坚持，方可见效。

在实施非工程措施方面，首先应加大地下水开采许可制度的执法力度，严控非法开采、超量开采地下水，同时还要加强漏斗区内污染源的监控与管制，最大限度减少对有限地下水资源的污染，从源头遏制住水质不断恶化的趋势;其次，要加大节约用水宣传，改善用水企业的用水工艺，提高重复用水率，逐步形成节制用水、杜绝浪费的良好社会风尚，为构建节约型社会奠定思想意识基础;最后，还要加强科学规划，系统管理，凝聚社会各类资源，形成高效、合理的水资源管理体系，将地下水资源的开发利用纳入科学、法制轨道，从根本上解决地下水漏斗区的危机。

辽阳区域内，河流资源比较丰富。尤其太子河水量丰沛，贯穿全境，是利用工程措施进行人工回灌补充地下水漏斗的得天独厚的资源。结合首山漏斗区的地形地貌特征，选择人工回灌补充地下水可从两方面着手。一是在首山漏斗区地下水径流的上游，太子河干流上修建一至两座橡胶坝，拦截河道建立人工湖，以此壅高水位，从而达到增加入渗补给的目的。橡胶坝的地点则可选择在太子河干流下王家村至韩夹河村一带。经初步估算，此项回灌措施年补给地下水量可在400余万 m3以上;二是利用首山地下水漏斗区范围内人工采砂形成的多处沙坑，如绣江、水泉、北王家及王双树子等面积较大的沙坑，通过辽阳灌区渠道和引水管线将太子河水引入沙坑内，对地下水进行回灌。此项措施的年回灌水量预估可达150万 m3左右。通过上述两项工程措施的实施，可大大缓解首山漏斗区的水生态平衡危机。工程措施与非工程措施的齐头并进，首山漏斗区的恢复便指日可待。

5 结语

地下水作为一种水资源，虽然是可以更新的，但是在日益增长的社会用水需求下，也不是取之不尽、用之不竭的。地下水保护工程措施除了可以采取河道回灌和沙坑回灌措施外，还可以配合从超采区“移井”至非超采区等工程措施，以减少超采区地下水的开采量。但若想从根本上消弭地下水漏斗的存在，还应该从非工程措施方面取得突破，树立尊重自然规律的行为和道德准则，是实现人水和谐、促进原生态发展的最佳途径。

[1]黄国如，等.考虑地下水人工回灌的灌区水资源管理研究[J].灌溉排水.2001.20(3):10 －16.

[2]黄真理，等.中国环境水利学[M].北京:中国水利水电出版社.2006.

[3]何俊仕，等.流域与区域相结合水资源管理理论与实践[M].北京:中国水利水电出版社.2006.

[4]刘兆昌，张兰生，等.地下水系统的污染与控制[M].