咸阳市城郊一般超采区治理浅析

孙胜祥

（陕西省地下水管理监测局，710003，西安）

咸阳市地处陕西中部、关中平原腹地，是陕西重要的能源、化工、轻纺工业基地，古丝绸之路第一站。咸阳市虽临渭河，但因河水多泥沙、被污染而无法直接利用，多是沿河在漫滩、阶地地区打井取水。随着城市发展，大型企业入驻，咸阳市以机井为主的自备水源地同步建成，地下水开采量随之增加，有限的补给量和静储量无法满足开采需求，连年超采导致地下水水位频频亮红灯。为防止超采状况恶化，咸阳市2009年建成引石过渭工程，城区取用地表水后，陆续关停工矿企业自备水源井，同时采取加大中水利用等措施。此外，于2007年建成蓄水的咸阳湖也有力地补给了周边地下水，对附近超采区地下水水位止跌回升起到促进作用。长期以来，因地下水超采，咸阳市地下水水位一直处在较低状态，城市建设已适应了基础不见水的工况，随着超采区治理，地下水水位缓慢回升，城市高层建筑可能受到基础遇水的威胁。因此在加大地下水超采区治理的同时，应分析利弊，统筹兼顾，充分考虑多种因素，制订预案，应对可能出现的新问题。

一、过度开采引发的问题

咸阳市老城区紧临渭河北岸并向北展开，向东、向西发展，近一二十年，渭河南岸建起了新城。老城区由渭河向北地貌类型依次为一级阶地、二级阶地、三级阶地和黄土塬，呈阶梯形分布。一级阶地区地势较低，一般高出河槽6～9 m，宽度一般为3～10 km。地下水在促进咸阳市区域经济社会发展，解决工农业生产、居民生活用水等方面，发挥了十分重要的作用。但是，自1979年地下水动态监测系统建立起的监测显示，城区地下水水位一直处在下降之中。降落漏斗发展最严重的是1995—2000年，当时城市快速发展，由于集中供水设施滞后，大型企业纷纷自建地下水水源地，小型企业在厂区内打自备井，导致地下水水位大幅度下降，出现了大面积超采，原本在咸阳市城区、郊区形成的多处独立降落漏斗相互贯通，形成了区域漏斗中嵌套多处小漏斗的复合漏斗或漏斗群。

此外，地下水下降漏斗区相伴出现地面沉降，如市制线厂、纺织器材厂、毛条厂、陶瓷厂、795厂及钢管厂等区域出现不同程度地面沉降，沉降区面积约10 km2，沉降中心累计量达25.68 cm。同时相伴有地裂缝，裂缝走向呈北东或东西向，如陕毛厂生活区、陕棉八厂车间和成品库房、彩虹宾馆、华星动力厂、咸阳军分区招待所等20余栋建筑物出现裂缝，裂缝宽度在1～10 cm之间。据统计，地裂缝和地面沉降区发生面积约15.7 km2。

二、超采区治理措施及效果

1.关停城区内企业自备井

资料显示，咸阳市政府从2009年开始，按计划对城区工矿企业的自备井实施封停，其中2016年城区共关停自备井16眼，年减少取水量459万m3。截至2016年年底，咸阳市城区仍有自来水公司的5处地下水集中供水水源地，共有机井92眼，分布在城中、城东、城西和渭河南岸；工矿企业自备水源井有300余眼，分散于城区和近郊；农村人畜供水和农田灌溉井有2 000余眼，分布于郊区农村。这些地下水取水工程的地下水开采量为20 348万m3，占城区总供水量的比例较高，达到73.6%，关停自备井的任务还十分艰巨。

2.引进地表水水源

2009年，引石过渭工程建成通水，在地表水接入后逐渐关停自备水源井和大部分公共供水水源井，地下水仅保留沿渭河公共供水水源井作为城市备用水源。2016年该工程向咸阳城区日供水达到8万m3，地表水供水量首次超过了供水结构的50%。按照陕西省引汉济渭大型水利工程规划，该工程计划2020年向咸阳城区供水1.16亿m3，届时将彻底解决咸阳城区用水问题。

3.使用中水

近年咸阳市加大了中水利用范围和数量，2015年城区利用中水2 261万m3，占城市生活污水处理量的68.3%，主要用于生态、火电和规模以上工业等，对减少地下水利用起到了一定作用。但城区还有2461万m3的工业污水尚未处理利用，1 852万m3城市公共用水量中1 669万m3主要由机井工程（地下水水源）提供，若能将此部分供水量改由中水替代，每年可减少3%的地下水开采量，促进地下水水位的止跌回升。

4.修建生态工程

咸阳市政府利用渭河主河槽相对较宽的特点，于2007年在渭河靠近城区侧建成了咸阳湖。主要是利用钢筋混凝土空箱做中隔墙，将渭河分割成南北两道，北侧（临城区）上、下游筑坝蓄水，形成常水面，南侧为行水河槽。湖区正常蓄水高程为383.7 m，蓄水面积约124 hm2，蓄水量240万 m3。正常运行过程中的蒸发、渗漏损失量补充主要利用渭河来水及城市污水处理厂的中水。咸阳湖规划二期工程于2018年3月开工建设，规划上起西咸交界秦都渭滨办南营村，下至西咸交界秦都区沣东办渔王村，全长16.82 km，新增水面面积300 hm2。咸阳湖在为城市提供休闲娱乐场所的同时，也为临近地区地下水资源提供了源源不断的补给。

5.治理效果

咸阳市通过引进地表水、关停自备井、利用中水、修建生态工程等措施，使城区渭河一级阶地区地下水水位从2009年开始止跌回升，并在近几年逐渐稳定。从监测成果看，2009—2016年，城区一级阶地区8个监测井中6个水位上升，最大上升4.04 m，最小上升0.58 m；2个水位下降，分别下降1.95 m和0.5 m。2016年年底，城区地下水水位基本在378～369 m，咸阳湖正常蓄水水面高程为383.7 m，高出地下水水位10 m左右。渭河（咸阳湖）对咸阳城郊区，尤其是一级阶地区地下水有一定补给作用。从监测数据看，在一级阶地区地下水埋深约15～17 m，个别时段小于14 m。

从超采区治理角度看，地下水水位在渭河河漫滩区应与河水相衔接，即水位在相应位置应恢复到渭河水面高程 （渭河水面高程为 385～375 m），在咸阳湖区应达到正常蓄水位，按目前地下水水位埋深，还差5～10 m待恢复。若超采区得到彻底治理，则地下水的自然流向又会恢复到原始状态，即由北部的黄土塬流向三级阶地、二级阶地、一级阶地，到达渭河，形成对渭河的补给。依照目前补给速度，该超采区距离理想中的最佳状态治理仅有10 m水位差。

三、治理中的潜在隐患

1.建筑物基础遇水

2017年秋季连阴雨后，位于城区中心人民路中段的世茂广场负二层底板出现大面积渗水，渗水量约为400 L/h。开发商在广场东北角布置观测孔，对地下水水位进行观测，从2017年11月—2018年4月每周观测一次，最高水位382.1 m发生在2017年11月初，最低水位380.2 m发生在2018年4月。负二层地板高程为379.0 m，水位最高时高出底板3.1 m。该项目在2005年开展工程勘察时地下水水位在369 m左右，建设施工中也未遇到地下水。随着超采区治理成果显现，估计其他建筑物基础遇水报告还会出现。

咸阳城区黄土具有湿陷性，黄土浸水后因结构被破坏而发生显著附加变形，土的工程力学性质明显减弱。基础中地下水水位上升，由于水下部分的天然重度改为浮重度，对于黏性填土，地下水将使土强度减小，从而使土压力增大，地基承载力降低，危及建筑物安全。

2.基坑排水

随着城郊一般超采区治理的开展，地下水水位逐渐恢复，城区一级阶地区老旧建筑物基础中埋深较大的，有可能会出现地下室渗水，建筑应急加固和修建地下室排水设施成为必须。地下水水位上升，新建建筑物基坑开挖会遇水，必须在设计中考虑地下水因素；随着高层、超高层基础深埋，及城市地铁等深挖建筑出现，基坑排水有可能成为常态，增加了建筑物成本。

3.土壤盐碱化

阿维里 扬 诺 夫 （Г.Б.Аверьянов）认为潜水蒸发极限埋深各地不同，大约在1.5～4.0 m之间，当地下水水位埋深小于4.0 m时，潜水蒸发就有显著表现。随着潜水蒸发，可使地下水中的盐分积聚在地表，形成土壤盐渍化。按照城郊一般超采区治理的理想状态，在一级阶地区，比如人民路中段地带距离咸阳湖较近区域，地下水水位埋深只有3～4 m，会出现潜水蒸发，很有可能发生土壤盐渍化。盐碱化也对钢筋混凝土有一定影响，折减建筑物使用寿命。

四、咸阳城郊一般超采区治理建议

1.坚持超采区治理

城郊一般超采区经过近年治理，取得了明显的治理效果，但距离根治依然任重而道远，需要主管部门和全社会坚持不懈努力。按照最严格水资源管理制度，超采区治理应纳入系统规划思路，除了坚决贯彻陕西省整体规划方案，还应该在执行中做好各类预案，并及时将发生的新问题、新动向报告上级部门，以备分析研究对策。

2.做好一级阶地区应对预案

咸阳老城区有很大一部分在一级阶地区，且有局部地段地势低洼，当城郊一般超采区治理到一定程度时，地下水水位会影响现有高层、超高层深埋基础，在及时发布预警公告的同时，也要提前做出应对措施，例如疏散该区域居住人口，压缩新建高层、超高层建筑，在该区域多规划绿地、休闲广场等，避免水位上升后带来巨大损失。

3.慎用含水层静储量

地下水资源由补给资源和储存资源（静储量）构成，超采区除了将补给资源量全部开采外，还开采了部分静储量，超采区范围大小和降落漏斗深度取决于人们对静储量开采的多少，静储量开采越多，超采区面积和深度越大，若全部开采，含水层将被疏干。

咸阳城郊一般超采区正是由于开采完全部补给量，又抽取了部分静储量造成。按照目前划定的咸阳城郊一般超采区面积为24.89 km2，假设水位升降幅度为10 m，按立方体算，应该有24 890万m3的水土体积，可取水1 244.5万m3（给水度取0.05）。 理想状态该储水层可提供1 244.5万m3地下水资源量，若加上沣东超采区（超采区面积25.36km2）提供的地下水资源量，将相当于目前引石过渭的供水量，对缺水的咸阳城来说是个可观的数字。

发挥好地下水含水层以丰补歉的储水功能，使其最大程度地服务于经济社会，是水资源开发利用和管理坚持不懈的追求目标。但一般超采区最不利之处是，地下水水位频繁波动势必会使粉细颗粒物被水带走，日积月累将加剧地面沉降，危害建筑物和人身安全，所以在该区域应减少含水层水位频繁波动，取水需统筹考虑。

4.合理调控地下水水位

由前述可知，咸阳市城郊一般超采区治理最理想状态就是地下水由北部的黄土塬区流向三级阶地区、二级阶地区、一级阶地区，最后到达渭河（或咸阳湖），补给渭河，目前在二级阶地和渭河之间有一个低水槽，即城郊一般超采区。若水位在一级阶地区上升到与咸阳湖正常蓄水位齐平，则会使老城区相当一部分区域高层建筑基础浸泡在水中，并且局部低洼区域出现明水，所以一级阶地区地下水水位不宜上升过高。如人民路中段省二印染厂附近地下水水位控制在370～372m区间比较合理，若是370m，地下水水位基本埋深在19 m左右，较咸阳湖水面低13.7 m，在两层地下室基础以下7 m，既保证了地下水不会上升到基底面以上，导致基础浸泡，又给降水下渗留有一定空间，避免下雨入渗致使地下水水位大幅度上升。

要将地下水水位控制在合理区间内，既是从城市建筑安全角度出发，也是从超采区治理实际出发。因此，需要对城区、郊区机井进行合理规划，使年开采量有计划、分时段、可控制，避免出现高强度、大流量、不停歇的疏干式取水，以免水位不断下降；也要避免不合理关闭机井，任由地下水水位过量回升。只有科学合理地调控超采区地下水水位，才能使超采区得到有效控制，且不会导致极端灾害发生。 ■