昆明盆地地下水超采区水资源评价

李 芸，张 楠

(云南省水文水资源局，昆明 650106)

昆明盆地地下水超采区水资源评价

李 芸，张 楠

(云南省水文水资源局，昆明 650106)

随着经济快速发展，昆明盆地淡水资源供需矛盾日益加剧，部分地区地下水超采严重。为合理开发、利用与保护地下水资源，根据地下水位动态变化以及其引发问题等因素评价了昆明盆地地下水超采情况，并划定了超采区域。评价结果表明：至2010年底，昆明盆地地下水总超采区面积为128 km2，属于中型超采区，且各超采区均为禁采区。同时提出了治理超采区的措施和建议，可为区域地下水资源的科学管理提供技术支撑。

地下水；昆明盆地；超采区；水资源评价;水位动态变化

1 研究背景

地下水是水资源的重要组成部分，是维系良好生态环境的要素之一[1]，也是重要的应急储备水源[2-3]。但过度开发地下水资源，将使区域地下水位持续下降，可能诱发地面沉降、地面塌陷、土地石漠化等地质灾害[4-5]。

云南省虽为我国水资源较为丰沛的省份之一，但由于境内自然地理、经济社会与水资源时空分配的巨大差异，导致资源配置与经济社会发展布局的不协调，特别是省会所在地昆明盆地经济发展迅速，但地表水资源较其他区域相对短缺[6]。近年来，该盆地地下水开发利用量随着社会经济的发展不断增加，部分区域地下水超采严重，甚至引发了系列生态环境地质灾害问题，不仅危及到地下水资源的可持续利用和区域经济的发展，而且对生态安全构成了严重威胁[7]。

本文采用水位动态和引发问题等评价因素评估了昆明盆地地下水超采情况，划定超采区域，并提出了地下水超采区治理建议。研究成果对强化昆明盆地地下水管理与保护，落实最严格的水资源管理制度，促进地下水资源的可持续利用具有重要的现实意义。

2 评价区概况

2.1 自然地理

昆明盆地位于云贵高原西南部，南北向长70 km，东西宽20 km，盆地面积1 555 km2。盆地四周群山环抱，滇池(湖盆)位于盆地西侧，滇池东北及东侧水系发育, 20余条河流流入湖盆。昆明市主城区坐落于昆明盆地之中，是云南省经济、政治、文化中心。盆地内属低纬度高原山地季风气候，冬暖夏凉、旱雨季分明的宜人气候。多年平均降水量1 002 mm。冬春两季(11月份—翌年4月份)干旱少雨，降水量占全年的10%～17%；夏秋季节(5—10月份)降水量占全年的86%～90%；多年平均蒸发量1 900～2 100 mm，蒸发量大于降水量，山区蒸发量随高程增加而减少。

2.2 水文地质

昆明盆地内地下水分布受地质构造、地层岩性、地貌条件控制，全区形成一个以滇池为地表水与地下水最低排泄基准的断陷盆地。盆地内共出露有19个含水层组，被划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩类岩溶水3大类、5个亚类。依地下水补、径、排关系和富集情况，圈定了19个富水块段(见表1)。

2.3 地下水开采情况

2014年昆明盆地地下水年平均开采量为4.938 8×104m3/d，地下水开发利用率为13.98%(允许开采资源量为35.32×104m3/d)，其中：城市生活及其它用水占90.07%，工业用水占9.93%，无农业用水。地下水以岩溶水为主，其次为裂隙水，浅层孔隙水由于水质普遍受到不同程度的污染，开采量很小。开采井主要集中在昆明城区的东郊—跑马山和大板桥—小石坝地段。

表1 昆明盆地富水块段

3 地下水超采区评价方法

地下水超采区是指在一定时间(评价期)内，由于地下水开采量超过可开采量，造成地下水水位呈持续下降的趋势，或因开发利用地下水引发了生态环境地质问题的区域。地下水超采区的评价划定方法有多种[8-9]，本文根据《地下水超采区评价导则》[10]、《全国地下水超采区评价技术大纲》以及昆明盆地地下水开发利用与监测的实际情况，根据水位动态及其引发的问题等因素划定超采区。

3.1 水位动态法

水位动态法主要是以区域地下水水位(埋深)年均变化速率为评判指标进行超采区的划分。该方法适合于评价区域具有较长的(如10 a)地下水位监测数据。其具体方法如下：

(1) 统计评价期内各年富水块段地下水水位(埋深)值，计算其地下水水位(埋深)年均变化速率，判断是否呈持续下降的趋势。

地下水水位(埋深)年均变化速率按式(1)计算。

(1)

式中：v为年均地下水水位(埋深)变化速率(m/a)；H1为初始水平年地下水水位(埋深)(m)；H2为现状水平年地下水水位(埋深)(m)；Δt为 时间段(a)。

参与计算的水位(埋深)值应统一采用同一时间点的水位(埋深)值或采用年平均水位(埋深)值。

如在评价期内区域地下水位呈持续下降趋势，则判定为超采区域。

(2) 确定超采区边界，以富水块段含水层边界为超采区边界。

3.2 引发问题法

引发问题法是以地下水开采引发的生态与环境地质问题作为评判指标进行超采区的划分。该方法适合于评价区，由于地下水过度开发引发的系列生态与环境问题显著的情况，特别适合于没有历年地下水位监测数据的评价区。具体划分方法如下：

(1) 地质调查。主要通过地质调查和实地访问，查清因地下水开发而引发环境地质灾害的区域，确定地下水超采区。

(2) 确定超采区边界。绘制因地下水开发利用引发而出现地面沉降、地裂缝、地面塌陷、土地沙化、泉水流量衰减等生态与环境地质问题分布图，圈出出现生态与环境地质问题区域外包线，此外包线即为超采区边界。

4 超采区评价

初始水平年为2004年，现状水平年为2013年，评价期为2004—2013年。

4.1 水位动态法评价结果

昆明盆地共有19个地下水富水块段，其中7个富水块段在评价期内地下水位呈逐年持续下降趋势，各富水块段水位变幅情况详见表2。由表2可知：水位变幅在-0.2～-12.6 m之间，变幅最大的是关上片富水块段，该块段位于昆明市主城区东部，10 a内水位累计下降12.6 m，年均降幅1.26 m；其余6个富水块段除龙头街—沙坝营和小石坝2个富水块段外，其余块段水位累计下降均超过2 m。

按照地下水超采区划定标准，上述7个地下水位呈持续下降趋势的富水块段均划分为地下水超采区，超采区边界为各富水块段边界。

4.2 引发问题法评价结果

通过地质调查，昆明盆地区域内因地下水过度开采而引发环境地质灾害的区域如下：

(1) 翠湖片区。该区位于昆明市市中心，由于地下水的过度开采，该区域引发了地面开裂、塌陷、建筑物变形等地质灾害。自1975年以来，翠湖湖底先后出现塌陷10余处，塌陷坑直径2～4 m、深1～8 m不等；泉水枯竭的九龙池附近，出现了116个地面塌陷坑。区内的连云宾馆亦多次发生地面塌陷，宾馆的10号、11号楼前发生塌陷，导致房屋开裂、大门倒塌；圆通山、圆通寺公园内发生塌陷14处，塌陷坑直径1.5～11 m、深1～10 m，致使路面、房屋开裂。

表2 昆明盆地部分富水块段2004—2013年水位变幅统计

表3 昆明盆地地下水超采区情况统计

(2) 金马寺片区。该区位于昆明市城区东部，由于地下水开采引发了一系列严重的地质灾害。2007年5月31日，金马苑小区内发生岩溶塌陷，坑口直径约3 m、坑深2.5 m，造成2栋4层楼房损毁，给2户12人生活带来困难，并造成重大经济损失。

(3) 马街片区。该区位于昆明市城区，因地下水开采井高度集中，区域内曾出现严重的地面塌陷，电力修造厂至普坪村3 km地段出现多组地裂缝，单条裂缝长20～30 m、宽1.0～30 cm不等；电力修造厂、昆明化工厂先后出现7个地面塌陷，塌陷区长1.3～2.5 m、宽0.6～2.0 m、深1.5～3.0 m不等。

根据超采区划定方法，将上述3个区域划定为地下水超采区，其边界为出现环境地质灾害的外包线。

图1 昆明市主城区地下水超采区分布Fig.1 Distribution of groundwater overdraft zones inurban districts of Kunming

4.3 超采区划定

综合上述2种方法划分出的超采区，将地理位置接近的超采区进行合并，并以其外包线为超采区边界，昆明盆地共划分超采区7个，各超采区具体情况详见表3，图1为昆明盆地地下水超采区分布图。总超采区面积为128 km2,占昆明市国土面积的0.59%,占昆明市主城区面积的27.2%。根据《地下水超采区评价导则》[8]以及昆明市地下水超采与水资源利用情况，将所有的地下水超采区均列为禁采区。

5 结论与建议

5.1 结 论

昆明盆地地下水超采区主要分布在地下水取水井较集中的昆明市主城区，超采面积共128 km2，占昆明市国土面积0.59%，占昆明市主城区面积27.2%。超采区均属于禁采区。大部分超采区分布在主城区东部，即官渡区内，且该区域的超采区水位降幅在评价期内也相对较大，尤其是关上片区，在2004—2013年期间，其地下水位下降了12.16 m，年下降速率达1.2 m/a，究其原因主要是该片区人口密集、经济发达，对地下水需求量大，致使地下水开采较为集中，出现超采现象。位于五华区内的超采区(翠湖片区)，近年来在相关部门采取了一系列强有力的整顿措施后，地下水位在基本保持稳定的基础上有所回升，但所形成的开采降落漏斗中心水位仍低于原始水位，超采现象仍未消除。

5.2 建 议

地下水是宝贵的储备资源，尤其是在地表水源不足的地区尤显重要，即使在某些地表水相对丰沛的区域，地下水也具有独特的优势和特点。但由于地下水埋藏于地下，循环周期较慢，一旦遭到破坏，将难于修复。因此，面对地下水超采问题，为加强地下水管理，完善地下水资源保护的措施，提出以下几点建议：

(1) 加强超采区地下水动态监测工作。目前云南省地下水监测站网密度不能满足监测需求，尤其是在超采区内。急需加强地下水超采区监控和预警系统建设，改进监测手段，对地下水的质、量实施动态监测，及时向各级政府与相关部门提供超采区变化情况，是有效治理和遏制地下水超采的重要基础。

(2) 加强管理与保护，支持开展科学实验研究。在超采区内，已有的地下水取水工程，应根据水源替代工程建设情况、水资源条件、节水潜力，逐步削减取水量，压缩地下水开采总量，最终实现采补平衡。以此同时，加快超采区的水源与管网建设，强化水价宏观调控，调整用水结构，促进水资源配置结构趋于合理。加强地下水资源补给条件及其运移规律的研究，可为地下水的科学管理提供技术支撑。

(3) 建立超采区评价体系。地下水超采区是动态的，随着开采状态的变化，管理要求的提高，需要不断地调整、更新超采区面积及边界，建立一个云南省地下水超采区数据库，形成超采区评价体系，将是治理超采区的重要手段。

(4) 理顺管理体制，合理开发利用水资源。由于云南是一个水资源相对丰沛的省份，就全省而言，地下水开发利用程度相对较低，便形成了“重采轻管”的局面。为科学合理的配置水资源，缓解用水矛盾，应逐步理顺管理管理体制，在发挥各部门作用的同时，实施水行政主管部门对地下水的统一管理。

[1] 杨泽元, 王文科, 王雁林, 等. 干旱半干旱区地下水引起的表生生态效应及其评价指标体系研究[J]. 干旱区资源与环境, 2006, 20(3): 105-111.

[2] 林天健. 地下水资源研究中的变分原理和广义变分原理的推导[J]. 长江科学院院报, 1989, 6(2): 11-21.

[3] 张月萍, 刘金宝, 俞俊英. 上海市地下水应急水源地规划战略研究[J]. 地下水, 2011, 33(4): 28-29，40.

[4] 孙 强, 赵俊平, 王媛媛,等. 基于摩擦学原理的土质边坡稳定性分析[J]. 长江科学院院报, 2008, 25(5)：111-114.

[5] 谢良甫, 晏鄂川, 季惠彬，等.地下水封洞库围岩块体失稳矢量分析方法研究[J]. 长江科学院院报, 2012, 29(6):48-51.

[6] 刘斌涛, 陶和平, 孔 博, 等. 云南省水资源时空分布格局及综合评价[J]. 自然资源学报, 2014, 29(3): 454-465.[7] 云南省水利厅. 云南省地下水禁采区限采区划定报告[R].昆明: 云南省水利厅，2011.[8] 李 博, 郭 俊, 李恒凯, 等. 基于模糊层次分析法的地下水资源可持续性评价研究[J]. 长江科学院院报, 2014, 31(2):20-24.

[9] 黄晓燕, 冯志祥, 李 朗, 等. 江苏省地下水超采区划分方法对比研究[J]. 水文地质工程地质, 2014, 41(6): 26-31.

[10]SL 286—2003, 地下水超采区评价导则[S]. 北京：中国水利水电出版社，2003.

(编辑：姜小兰)

Assessment of Groundwater Overdraft Zones in Kunming Basin

LI Yun, ZHANG Nan

(Hydrology and Water Resource Bureau of Yunnan Province, Kunming 650106, China)

The imbalance between supply and demand of fresh water resources in Kunming basin gradually exacer-bates along with the social and economic development. In some areas groundwater overdraft is severe. In order to

exploit, utilize and protect groundwater resource rationally, we assessed the condition of groundwater overdraft in Kunming basin, and determined the overdraft areas according to dynamic changes of groundwater table and problems caused by the changes. Results show that up until the end of 2010, the total area of groundwater overdraft zones in Kunming basin was 128 km2, ranking as middle-sized overdraft, all in exploitation prohibited zones. Furthermore, we present some suggestions and measures for dealing with the overdraft problems. The research findings offer technical support for managing regional groundwater resources in Kunming basin.

groundwater; Kunming basin; overdraft zone; water resources assessment; dynamic fluctuation of water level

2016-03-31；

2016-06-21

李 芸(1967-)，女，云南玉溪人，高级工程师，主要从事水文水资源领域研究，(电话)0871-68317490(电子信箱)370112398@qq.com。

10.11988/ckyyb.20160299

2017,34(6):35-38,44

P968；P641.8

A

1001-5485(2017)06-0035-04