山西省地下水超采特征分析

刘宗恺

（山西省水资源研究所，山西　太原　030001）

1　引言

地下水体系是水循环体系中一个根本组成部分，是支撑人类社会、生态环境可持续发展的重要资源。但是，目前地下水资源消耗十分严重，同时产生了一系列与地下水超采相关的问题，如地面沉降地表水流量减少甚至断流等。山西省水资源匮乏，总量只有123.8亿m3（山西省第二次水资源评价），地下水可利用量为51.38亿m3，2011年全省地下水开发利用总量达37.14亿m3，占全省地下水可开采量的72.28%，地下水开发利用程度较大，在大同市、忻州市、太原市、晋中市、临汾市和运城市的部分区域已形成地下水超采区。为此，开展山西省地下水超采特征及防治对策研究，对迅速遏制全省地下水超采局面，保护地下水资源，实现其可持续利用，具有重要意义。

2　山西省地下水资源量及可开采量

2.1　盆地平原区地下水资源量及可开采量

盆地平原区是指分布面积大于1000km2的盆地，小于1000km2的盆地合并到山丘区计算。根据盆地平原区地下水的补给来源，其总补给量（Q总补）包括降水入渗补给量（Q降）、山前侧向补给量（Q侧）、渠系渗漏补给量（Q渠）、渠灌田间入渗补给量（Q田）、河道渗漏补给量（Q河）、井灌回归补给量（Q井）。1956年—2000年全省盆地平原区地下水总补给量多年平均值为33.57亿m3/a，地下水资源量31.83亿m3/a，其中年降水入渗补给量16.39亿m3/a。1980年—2000年全省8大盆地地下水总补给量多年平均值为32.40亿m3/a，地下水资源量30.66亿m3/a，其中降水入渗补给量15.22亿m3，侧向补给量9.51亿m3/a，地表水入渗补给量5.93亿m3/a，井灌回归量1.74亿m3/a。

水资源补给条件和水文地质条件决定可开采的水资源量，盆地平原区采用开采系数法即可确定可开采量。全省盆地平原区孔隙水年可开采量为24.52亿m3/a。

2.2　山丘区地下水资源量及可开采量

山丘区划分为一般山丘区和岩溶山区。

2.2.1一般山丘区

根据一般山丘区地下水的消耗途径。其补给资源量包括河川基流量（Rg）、侧向潜排量（Q侧）、开采净消耗量（Q净）。1980年—2000年全省一般山丘区地下水补给量多年平均为34.71亿m3/a。其中河川基流量23.03亿m3/a、侧向潜排量8.12亿m3/a、开采净消耗量3.56亿m3/a。

2.2.2岩溶山区

岩溶山区是指天然岩溶泉水流量大于1m3/s的岩溶分布区，泉水流量小于1m3/s的岩溶分布区合并在一般山丘区。计算方法同一般山丘区。1980年—2000年全省岩溶山区年地下水补给资源量平均为29.57亿m3。其中年溶泉水实测流量19.65亿m3、岩溶山区年侧向潜流量6.62亿m3、岩溶水年实际开采量3.30亿m3/a。

2.2.3山丘区地下水资源量

山丘区地下水资源量即为山丘区降水入渗补给量，可以近似地认为等于一般山丘区与岩溶山区的各项排泄量之和。1956年—2000年全省山丘区多年平均地下水资源量（降水入渗补给量）为67.65亿m3/a。1980年—2000年全省山丘区多年平均地下水资源量（降水入渗补给量）为64.27亿m3/a。

一般山丘区裂隙孔隙水遍布全省各地，富水性较差。全省一般山丘区孔隙裂隙水可开采量为5.78亿m3/a。山西省岩溶水资源较为丰富，其排泄形式：一是以岩溶大泉的形式出流地表；二是以地下径流的形式潜流省外。全省岩溶山区多年平均岩溶水可利用量为21.08亿m3/a（包括岩溶大泉泉口引提水可利用量11.43亿m3）。

2.3　全省地下水资源量及可开采量

全省地下水资源量即为山丘区地下水资源量加上盆地平原区地下水资源量扣除重复计算量。

1956年—2000年全省多年平均地下水资源量为86.35亿m3/a，多年平均降水入渗补给量为84.04亿m3。其中山丘区多年平均地下水资源量（降水入渗补给量）为67.65亿m3，盆地平原区多年平均地下水资源量为31.83亿m3，盆地平原区多年平均降水入渗补给量为16.39亿m3。

1980年—2000年全省多年平均地下水资源量为81.81亿m3。其中山丘区多年平均地下水资源量为64.27亿m3，盆地平原区多年平均地下水资源量为30.66亿m3，年重复计算量为13.13亿m3。

综上，盆地孔隙水、岩溶山区岩溶水、一般山丘区孔隙裂隙水可开采量计算，全省地下水年可开采量为51.38亿m3（包括岩溶大泉泉口引提水可利用量11.43亿m3）。

3　山西省地下水开发利用程度评价

3.1　盆地平原区地下水开发利用程度

根据山西省水资源评价统计，全省盆地平原区地下水实际开采量为23.84亿m3，占全省地下水总开采量的64.20%，盆地平原区开发利用程度为95.81%；从各市孔隙地下水开发利用程度来看，依次为运城市、晋中市、大同市和朔州市。

3.2　岩溶山区地下水开发利用程度

根据对全省19个岩溶大泉开发利用现状情况调查分析，2010年山西省19个岩溶大泉共有25处泉口提、引水工程，水井工程3394眼。山西省岩溶泉域岩溶水资源开发利用量为10.42亿m3。全省岩溶泉水资源可利用量为21.23亿m3，岩溶水资源开发利用程度为49.09%。

4　山西省地下水超采特征

截至2015年，全省有地下水井10.7万眼，其中相当一部分水井深度超过500m，最深的突破1000m。全省地下水超采量为109亿m3。山西省地下水超采区面积10609km2，占全省总面积的6.80%，其中严重超采区面积1848km2。

4.1　地下水超采区分布

海河流域超采区包括大同市城郊中型孔隙浅层地下水超采区、朔州市怀仁中型孔隙浅层地下水超采区、朔州市山阴小型孔隙浅层地下水超采区、朔州市应县小型孔隙浅层地下水超采区、忻州市原平小型孔隙浅层地下水超采区、忻州市忻府区小型孔隙浅层地下水超采区6个地下水超采区。超采区面积为760km2，占全省超采区总面积的7.16%；超采区实际开采量1.95亿m3，年均可开采量为1.10亿m3，地下水超采量为8489万m3，占全省超采量的18.78%。

黄河流域超采区包括太原市城郊中型孔隙浅层地下水超采区、晋中市榆太祁中型孔隙浅层地下水超采区、晋中市介休中型孔隙浅层地下水超采区、晋中市榆次区小型裂隙水超采区、吕梁市交文中型孔隙浅层地下水超采、吕梁市汾孝中型孔隙浅层地下水超采区、临汾市侯马小型孔隙浅层地下水超采区、运城市汾河谷地大型孔隙浅层地下水超采区、运城市涑水盆地大型孔隙浅层地下水超采区、兰村泉域大型岩溶水超采区、晋祠泉域大型岩溶水超采区、洪山泉域中型岩溶水超采区、吕梁市汾阳小型岩溶水超采区、古堆泉域中型岩溶水超采区、晋城市高平小型岩溶水超采区、晋城市城郊中型岩溶水超采区16个超采区。面积为9859km2，占全省超采区总面积的92.84%；超采区实际开采量12.56亿m3，年均可开采量为8.89亿m3，地下水超采量为3.67亿m3，占全省超采量的81.22%。

4.2　盆地平原区地下水超采状况

山西省地下水处于长期超量开采状态，使省内腹部五大盆地区域地下水水位持续下降，形成大面积的降落漏斗区，超采区面积达6396km2，占盆地区面积的23.52%。现状年盆地区各超采区地下水开采量为11.59亿m3，超采量为3.84亿m3。超采区主要集中在大同、太原、临汾、运城四大盆地，地下水位持续下降，使井泵失效、地面下沉、水质受到污染、工农业生产及城乡人畜饮水受到不同程度影响。

4.3　岩溶山区地下水超采状况

岩溶大泉中有兰村泉域、晋祠泉域、洪山泉域、吕梁市汾阳、古堆泉域、三姑泉域丹河排泄带岩溶地下水超采，超采区面积4223km2，可开采量为2.23亿m3，现状年岩溶水开采量（含矿坑排水）为2.92亿m3，平均开采系数为1.31，地下水超采量为6820万m3，占全省超采量的15.09%。

4.4　超采区主要环境特征

4.4.1形成大范围地下水降落漏斗区

多年来，随着城市和产业规模的不断发展，全省地下水的开发利用也逐年增加，开采量占总取水量的60%左右。由于缺乏统一的规划管理，导致井水分布不均，出现地下水位下降，部分地区过度开采。从2010年的开发利用程度看，全省盆地地区超采面积达6396km2，占盆地总面积的23.52%。太原、运城、晋中等地的超采面积已占到全市盆地面积的40%以上。4.4.2地面沉降

地下水的过度开采，使含水层中水的浮托力与松散岩层孔隙水的支持力逐渐减小，同时提高了砂性土和粘性土的可压缩性，使土壤收缩，造成地面下陷和地表裂缝。在以地下水为主要水源的城市，如大同、太原、运城等地均发现不同程度的地面沉降和裂缝。

4.4.3岩溶泉水不断减少甚至停止流动

岩溶泉水流量衰减的直接原因就是泉域内岩溶地下水的过度开采，据全省有记录的16个岩溶泉地下水开采量资料，1956年—1979年平均开采量为3.3m3/s，而2010年的开采量增加到了19.35m3/s，是前期开采量的5.86倍。岩溶泉水流量的减少，将严重阻碍我省国民经济的发展，同时造成周边生态不可恢复的破坏。

4.4.4地下水污染加重，水环境恶化

地下水的不合理开采，不仅会加剧地下水含水层系统的污染，使水环境恶化，更会引起“地方病”的高发，直接危害用水地区人民的身体健康。

5　超采区防治建议

第一，地下水关井压采和水源调配，跨水资源分区和行政分区，故各市、县、区水行政部门应共同协调，统一合理调配水资源。政府及水行政管理部门要高度重视，成立专门工作机构统一指挥、协调各部门之间的关系。由水资源管理部门具体负责各项工作，保证地下水治理及关井压采顺利实施。

第二，流经全省的黄河水入境水量为225亿m3，出境水量为358亿m3。国务院“八七分水方案”分配给山西省年耗用黄河水量为43.1亿m3。黄河水保证率高，用水可靠，是山西省经济社会发展最珍贵的资源，因此利用水价杠杆严控地下水，用足黄河水，是对超采区地下水保护措施的重中之重。

第三，为缓解全省水资源供需矛盾突出和地下水严重超采的问题，不仅要加大建设地表水供水工程，用足引黄水，更要充分利用城市污水处理和煤矿矿坑水处理后的中水，使其成为压缩地下水开采量的替代水源。

第四，建立地下水资源动态监测网络，搞好水资源调度工作，对地下水的数量、质量以及时空分布情况建立监测网络，根据各行业的用水情况、用水需求做好规划调度工作，以保障全省社会经济全面、协调和可持续发展。