陕西省地下水超采区划定技术研究浅析

(陕西省防汛抗旱物资管理中心，陕西 西安 710004)

地下水是水资源的重要组成部分，陕西省40%以上的工农业生产、生活用水依赖地下水，尤其是在关中地区，地下水资源的开采程度达到了60%以上。随着经济社会的快速发展和城市化进程的加快，为满足日益增长的供水需求，对地下水资源的开采俞加剧烈。为遏制地下水疯狂开采，陕西省政府曾于2006年下发了《陕西省人民政府关于印发沿渭(河)主要城市地下水超采区划定及保护方案的通知》(陕政发〔2006〕69号)，在渭河沿岸的西安市、宝鸡市、咸阳市及渭南市共划定12个超采区，其中一般超采区5个，严重超采区7个，超采区总面积594.54 km2，年均超采量1.17亿 m3，并制定了相应的管理保护措施。该保护方案颁布后，地下水禁采区自备井陆续封停，限采区及一般超采区地下水开采量得到有效控制，地下水资源得到一定程度的涵养，地下水水位保持稳定或缓慢回升状态，但由于历史超采严重，一些城市的超采情况依然存在。但在一些县区及工业园区，城镇生活及工业用水主要依靠地下水供水区域，地下水超采问题依然严峻。

笔者依据陕西省2001～2010年，全省地下水水位监测资料重点对关中平原、榆林风沙滩区和汉中盆地，埋深200 m以内的潜水和浅层承压水，不包括基岩裂隙水及岩溶水，采用水位动态法、开采系数法和诱发问题相结合的方法进行地下水超采区划分技术研究。

1 基本概况

陕西省地处祖国内陆腹地黄河中游，自然资源丰富，是西北地区重要的工农业生产基地，是联接我国东、西部和西南地区的交通枢纽之一，具有重要的经济、战略地位。

陕北黄土高原，面积10.06万 km2，约占全省土地面积的50%，地势西北高而东南低。海拔高程800～1 300 m。北部属毛乌素沙漠的东南边沿，陕西省称作“榆林风沙滩区”，其面积约占全省面积的6.3%。多固定、半固定沙丘及平缓沙地、滩地，湖泊和梁岗分布其间。高原西南部彬县、长武、千阳一带塬面破碎，四周沟谷密布。

关中平原，亦称“关中盆地”、“八百里秦川”等，面积1.91万 km2，约占全省总面积的9.3%。介于秦岭、北山之间，西起宝鸡，东至潼关，东西长约360 km，其西部狭窄，东部开阔，西部宽约10～20 km，东部宽约50～80 km。西部海拔700～800 m，东部最低处高程为325 m。

陕南秦巴山地(包括黄河流域的秦岭山地)，面积8.59万 km2，约占全省面积的41.8%。北为秦岭，南为米仓山和大巴山，其间镶嵌着汉中、西乡、月河、商丹等盆地，盆地内地下水丰富，开发利用程度较高，是陕南主要供水水源地。汉中盆地是秦巴山区最大的山间盆地，面积1 620 km2。其他盆地，面积在25～232 km2之间，这些盆地是陕南的主要工农业基地。

2 地下水超采区划分研究

2.1 水位动态法

2.1.1 划分方法及标准

水位动态法是以地下水水位(埋深)年均变化速率为主要评判指标进行超采区划分的方法。统计研究时段内各年监测井地下水埋深值，计算其地下水埋深年均变化速率(正值为下降，负值为上升)，判断是否呈持续下降趋势。

根据地下水埋深年均变化速率计算公式，采用2001～2010年地下水监测资料进行计算，根据计算结果绘制研究时段内浅层地下水年均埋深下降速率分区图。

划分标准为地下水位年均降幅大于等于0.5 m，小于1.0 m时，划为一般超采区；地下水位年均降幅大于等于1.0 m时，划分为严重超采区。

2.1.2 水位动态分析

以历年监测资料和相关研究成果、统计资料为基础，统计初始水平年、现状水平年各典型监测井水位埋深，计算研究时段内水位年均下降速率。资料来源主要为省级监测井监测数据，参考部分市级监测井监测数据，选用其中监测资料较为完整的248处监测井数据分析浅层地下水埋深变化。

根据计算的地下水埋深下降速率，按照浅层地下水位年均下降速率0≤V′<1.0 m/a和V′≥1.0 m/a分别圈定地下水位下降区范围，绘制完成年均地下水位下降速率分区图。由地下水位下降分区图可以看出研究时段内陕西省浅层地下水持续下降主要集中在关中平原和陕北榆林市靖边一带，汉中盆地地下水埋深基本稳定。

2.1.3 水位动态法初步划分结果

1)西安市

(1)西安市郊区超采区

西安市区北郊渭河岸边，分布有西安市渭滨水源地及西北郊水源地，西郊分布有沣、氵皂 河水源地，其余区间大多为农业灌溉生产井分布区，也有少量企、事业单位自备井，主要开采潜水和浅层承压水。研究时段内，潜水地下水水位仍有较大范围的下降趋势，下降幅度为0.2～0.6 m，主要位于北郊未央区、东郊十里铺、西郊鱼化寨等地。浅层承压水开采主要为渭滨水源地、沣氵皂河水源地以及郊区自备井，开采深度80～300 m，2006年划定超采区后，随着开采量逐渐减少，区内地下水位呈稳定和回升状态，鉴于该区域历史超采问题严重，水位仍未完全回复，将西安市郊区包含沣氵皂河水源地在内的区域划定为西安市郊区超采区。边界为浅层承压水多年平均0.5 m水位降幅等值线。

(2)浐灞河间超采区

该区处于浐、灞河交汇三角地带，主要有纺织城企业自备井、浐河水源地及灞西水源地生产井和农灌井开采地下水。纺织城主要开采100～300 m深度范围的浅层承压水；灞西水源地及浐河水源地主要开采浅层地下水。研究时段内该区域地下水水位基本稳定。本次评价以浐、灞河间潜水多年平均0.5 m水位降幅等值线，作为浐、灞河间超采区边界线。

(3)霸东水源地超采区

灞东水源地位于灞河以东，为傍河水源地，生产井沿灞河东岸“一”字形展布，以开采潜水为主。灞东水源地潜水开采深度小于100 m，浅层承压水开采深度100～250 m。本次评价以灞东水源地潜水水位多年平均0.5 m降幅等值线，作为灞东水源地超采区边界线。

(4)高陵超采区

高陵县工业园区年均水位下降速率在0.1～0.5 m之间，张卜塬由于长期开采地下水向阎良供水，形成降落漏斗。按照研究时段内0～1.0 m/a水位变幅，划定地下水超采区范围，东到泾河工业园，西至张卜塬，南抵泾渭工业园，北至县城。

2)宝鸡市

(1)凤翔、岐山超采区

凤翔、岐山由于取用地下水用于农业灌溉，地下水水位持续下降，形成多处地下水水位下降区。将其中面积较大的，连片的区域按照研究时段内0～1.0 m/a地下水水位变幅划定为超采区，主要位于凤翔横水镇、虢王镇，岐山麦禾营镇一带。

(2)扶风南阳超采区

扶风县北部南阳镇研究时段内地下水水位持续下降，最大下降区位于扶风南阳镇和天度镇之间，达到0.8 m/a，按照研究时段内0～1.0 m/a水位变幅划定超采区范围。

3)咸阳市

(1)沣东超采区

沣东新区位于渭河以南，近年来由于城市发展，地下水开发利用程度有所提高，同时靠近西安，受西安沣、氵皂 河水源地及其它地下水开采影响。研究时段内地下水水位下降速率在0～0.2 m/a之间，且随着新区经济进一步发展，地下水供水有继续增加趋势，此次依据多年平均0.5 m地下水水位变幅划定超采区范围，基本包括了沣东辖区。

(2)泾阳云阳超采区

该区研究时段内水位动态变化情况如前所述。根据研究时段内地下水水位0～1.0 m下降变幅，划定以云阳镇为中心，西至九娘庙，东至蒋路的长圆型的超采区。

4)渭南市

(1)富平井灌区超采区

富平县农业灌溉主要依靠浅层地下水，研究时段内年均水位变化速率介于0.4 m ～0.8 m之间，主要集中在石川河两岸阶地，依据研究时段内0～1.0 m地下水水位变幅划定地下水超采区，主要位于黄村、富平县城、庄里镇沿线，大致走向为西北至东南方向的狭长区域。

(2)蒲城井灌区超采区

蒲城县农业灌溉主要依靠浅层地下水，研究时段内年均水位变化速率介于0.3～0.9 m之间，以研究时段内0～1.0 m/a地下水水位变幅划定地下水超采区，主要位于蒲城县南苏坊镇、贾曲乡西贾曲及城关镇一带。

5)榆林市靖边超采区

榆林市研究时段内水位动态变化情况如前节所述，本次以研究时段内0≤V′<1.0 m/a地下水水位变幅划定地下水超采区，范围位于靖边县宁条梁、东坑、县城一线的狭长圆形区域。

2.2 开采系数法

2.2.1 计算方法及划分标准

1)计算开采系数

(1)以全国水资源综合规划成果为基础，统计各计算单元不同类型地下水可开采资源量；

(2)统计研究时段内各计算单元不同类型地下水各年实际开采量；

(3)根据统计结果，按下式计算研究时段年均地下水开采系数：

k =Q实采/Q可采

式中：k为年均地下水开采系数；Q实采为研究时段内年均地下水实际开采量(万m3)；Q可采为多年平均地下水可开采资源量(万m3)。

2)绘制开采系数分区图

研究时段(2001～2010年)内年均地下水开采系数0≤k<1.0为不超采区域，1.0≤k<1.3为一般超采区，k≥1.3的为严重超采区。

2.2.2 开采系数计算分析

1)可开采量计算

根据《陕西省地下水资源调查评价》成果，全省地下水总可开采量为40.361 6×108m3。各地市浅层地下水可开采资源量分别如下：西安市9.86×108m3，宝鸡市6.08×108m3，咸阳市(含杨凌区)4.48×108m3，渭南市7.48×108m3，铜川市0.38×108m3，延安市1.13×108m3，榆林市4.58×108m3，汉中市3.81×108m3，安康市0.86×108m3，商洛市1.69×108m3。

2)实际开采量

研究时段内浅层地下水资源(不含深层承压水)年均实际开采量由各县区实际开采量统计汇总到各市级行政区，数据采用各市2001～2010年水资源公报数据。经计算，各地市地下水年均实际开采量分别如下：西安市8.88×108m3，宝鸡市3.15×108m3，咸阳市(含杨凌区)4.24×108m3，渭南市4.33×108m3，铜川市0.31×108m3，延安市0.48×108m3，榆林市1.74×108m3，汉中市2.11×108m3，安康市0.35×108m3，商洛市0.9×108m3。

3)计算单元和开采系数计算

陕西省关中平原各地市开采量和开采系数均较大，尤其以西安、咸阳开采系数最高，均为0.9，介于0.7～1.0之间，属强开采区。除此之外，榆林市和汉中市地下水开发利用程度也相对较高，属中开采区。因此，本次开采系数计算以西安、宝鸡、咸阳、渭南四个地市为主，以县区平原区为计算单元，共划分39个计算单元，分别统计各计算单元内浅层地下水实际开采量，计算开采系数。

4)计算单位开采系数分析

由各计算单元计算结果可知，地下水开采强度较大，开采系数大于0.7的计算单元共有20个，其中达到超采(开采系数大于等于1)的计算单元共有11个，包括西安市城六区、高陵县，宝鸡市金台区、凤翔县、岐山县、扶风县、眉县，咸阳市秦都区、渭城区、兴平市，以及渭南市临渭区。开采系数较大的计算单元与水位动态法中存在地下水下降区的县区基本一致。需要说明的事，在水位动态法分析中，兴平市兴化水源地地下水水位变化稳定，而开采系数计算结果却为1.2，与水位动态分析结果不符。分析其原因，认为在水位动态分析的过程中，部分浅层承压水动态监测资料不全，仅对潜水监测资料进行了分析，而开采系数计算中包含了浅层承压水。本着严格管理地下水资源的指导精神，结合兴化水源地地下水开采实际情况，将该区划分为一般超采区。

2.2.3 超采区开采系数计算及划分结果

1)超采区开采系数计算

根据计算单元计算成果，将地下水可开采量和实际开采量进一步细化到水位动态法中初步划定的超采区中，计算各超采区在评价区内的开采系数。根据计算结果，各超采区开采系数均大于1，与水位动态法划分结果一致。

2)初步划分结果

根据开采系数计算结果，各超采区开采系数1.0

西安市4个：郊区一般超采区、浐灞河间一般超采区、灞东水源地一般超采区，高陵一般超采区。宝鸡市2个：凤翔、岐山一般超采区，扶风南阳一般超采区。咸阳市3个：秦都区沣东水源地一般超采区、兴平兴化一般超采区及泾阳云阳一般超采区。渭南市2个：蒲城井灌区一般超采区、富平井灌区一般超采区。榆林市1个：靖边一般超采区。

2.3 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划分的方法。主要包括年均泉水流量衰减、地面沉降、水质变化、地面裂缝、地面塌陷及海水入侵等生态与环境地质问题。在陕西省主要表现为地面沉降、塌陷、地裂缝及水质污染。判断原则为：

(1)由于地下水过度开采引发了地面塌陷，且100 km2面积上的年均地面塌陷点多于2个，或坍塌岩土的体积大于2 m3的地面塌陷点年均多于1个；

(2)由于地下水过度开采引发了地裂缝，且100 km2面积上年均地裂缝多于2条，或同时满足长度大于10 m、地表面撕裂宽度大于0.05 m、深度大于0.5 m 的地裂缝年均多于1条；

(3)由于地下水超采引发了地下水水质污染，且在研究时段内污染后的地下水水质劣于污染前1个类级以上；

西安市目前已形成14条地裂缝，对城市建筑物、文物古迹等的间接经济损失难以估量。由于地裂缝和地面积沉降的影响，西安标志性建筑物之一的唐代大雁塔向西北倾斜。宝鸡、咸阳、渭南市城区也不同程度地形成了明显的地下水水位下降漏斗。

据统计，西安市已形成的14条地裂缝分别为南三爻—射击场地裂缝带，陕西师范大学—陆家寨地裂缝带，大雁塔—北池头地裂缝带，陕西宾馆—小寨地裂缝带，沙井村—秦川厂地裂缝带，黄雁村—和平门地裂缝带，西北大学—西光厂地裂缝带，劳动公园—铁路材料总厂地裂缝带，红庙坡—八府庄地裂缝带，大明宫—辛家庙地裂缝带，方新村—井上村地裂缝带，东三爻—曲江池地裂缝带，南寨子—新小寨地裂缝带，清梁山地裂缝。

其中多条地裂缝带穿过西安市城区，根据引发问题法判定原则，划分西安市城区严重超采区。

2.4 三种方法初步划分结果比对分析

2.4.1 水位动态法及开采系数法划分结果

根据248处监测井在研究时段内水位动态变化计算结果，绘制水位变幅图，分析可见陕西省浅层地下水位持续下降主要集中在关中平原，汉中盆地地下水水位基本稳定，陕北风沙滩区榆林靖边一带地下水位下降。运用开采系数法计算分析可见陕西省开采程度大的地区仍集中在关中地区及陕北榆林。运用水位动态法及开采系数法划分结果基本一致，共在西安、宝鸡、咸阳、渭南及榆林五市划定地下水超采区12个，分别为：

西安市4个：郊区超采区，浐灞河间超采区，灞东水源地超采区及高陵超采区。宝鸡市2个：凤翔—岐山超采区、扶风南阳超采区。咸阳市3个：秦都区沣东超采区、兴平兴化超采区及泾阳云阳超采区。渭南市2个：蒲城井灌区超采区、富平井灌区超采区。榆林市1个：靖边超采区。

2.4.2 引发问题法划分结果

针对陕西省2006年(研究时段1986～2004年)划分的西安市城区严重超采区、咸阳市城区中心严重超采区及渭南市城区超采区，本次研究时段内水位动态分析结果显示地下水位均呈现小幅回升状态，本次考虑到以上区域历史超采问题严重，地下水水位埋藏深且恢复迟缓，尤其是在西安市城区，多条地裂缝贯穿其间，地质灾害问题较为严重。因此，从严格管理地下水资源的角度出发，将西安、宝鸡、咸阳三市城区仍划分为超采区，超采程度上，西安市城区为严重超采，其余两市为一般超采。

3 结论与建议

3.1 结论

(1)陕西省供水量中，40%以上为地下水。全省地下水用水量主要集中在关中地区，占全省地下水开采量的79%，关中地区地下水开发利用程度亦较高，达到了60%以上。地下水在保障城市建设和发展中发挥着重要作用。

(2)2001～2010年监测资料表明，虽然依然存在着局部超采现象，但陕西省地下水资源在近10 a间得到了较好的涵养，地下水位下降趋势减缓，部分区域地下水位回升。

(3)通过大量的调查、研究，结合对陕西省近10 a的地下水监测资料分析，并依据地下水超采区划定标准，共划定地下水超采区15个，超采面积1 427.4 km2，年均超采量0.51亿 m3。其中一般超采区14个，面积1 240.4 km2，年均超采量0.51亿 m3，严重超采区1个，面积187 km2。

(4)在划定超采区的基础上，通过对超采区社会经济及水资源情况分析，依据地下水超采区管理保护分区划定标准，划定限采区14个，面积1 240.4 km2，禁采区1个，面积187 km2。

3.2 建议

(1)优化供水结构。

(2)法规制度建设。

(3)加强地下水水政执法力度，严肃地下水取水市场秩序。