辽阳西部平原地下水可恢复性浅析

赵琳琳

(辽宁省辽阳水文局，辽宁 辽阳 11000)

随着水资源的不断开发利用，河水断流、地下水位持续下降、荒漠化、湿地退化、地面沉降等系列水资源、生态环境问题频现，水问题、水安全、水危机已成为全球热点问题。地下水作为水资源的重要组成，其不合理的开采造成超采区的出现、地下水漏斗的形成、地下水污染等环境地质问题。作为重要的供水水源、地下水问题亟待解决。中央水利工作会议和2011年中央1号文件《关于加快水利改革发展的决定》(中发〔2011〕1号)提出实行最严格的水资源管理制度，把严格水资源管理作为加快转变经济发展方式的战略举措。《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》(国发〔2012〕3号文件)要求严格管理和保护地下水。《中华人民共和国水法》等法律法规对地下水的开发作出规定，以确保地下水资源的可持续利用。

辽阳市地处辽宁省中部下辽河平原区，属浑太水系，地势东高西低，东部为山区，中部为浑河、太子河山前过渡区，西部为浑太河冲洪积平原。辽阳西部平原，第四纪地层发育，地下水富水性好，分布多个供水水源，保障辽阳、鞍山等地生活及工农业用水。辽阳西部平原区地下水开发利用历史久远，自1919年就有开采记录，且开发利用程度高。在我国以开发利用地下水为主的北方地区，具有一定代表性和典型性。近年来，辽宁省地方法规等指出开展地下水封井、压采、限采等综合治理，以解决地下水超采、水质和土壤污染等生态环境问题。

1 地下水特征

1.1 地下水空间分布特征

辽阳西部平原地下水分布富水性差异较大，随着河流流向，含水层厚度逐渐增大，透水性增强，富水性由差至好。

水量极丰富区(单井涌水量>5000m3/d)：分布于太子河冲洪积扇后缘，含水层充斥着砾卵石和砂砾石，分选较差，厚度为30～80m，含水层渗透能力非常好，渗透系数一般为50～100m/d，部分钻孔达137～195m/d。

水量丰富区(单井涌水量为3000～5000m3/d)：分布于太子河冲洪积扇缘过渡带。含水层岩性为砾卵石、中粗砂、细砂，透水性较强，含水层厚度为100～300m，单井涌水量在3000m3/d以上，渗透系数一般为37～52m/d。

浑太泛滥平原水量丰富区(单井涌水量为1000～3000m3/d)：分布于太子河与浑河之间，含水层以中砂、中细砂夹粗砂薄层，含水层厚度一般大于100m，单井涌水量可达1500m3/d，渗透系数为12～35m/d。

水量中等(单井涌水量为100～1000m3/d)：分布于首山附近山前倾斜平原。含水层岩性为砂砾石，含水层厚度为4～15m，单井涌水量为100～1000m3/d，渗透系数在20m/d以下。

1.2 地下水动态特征

辽阳西部平原地下水主要受大气降水、地表水体渗漏(河道、灌溉)补给；随着地下水流向，径流条件由差变好；地下水的主要排泄方式为人工开采、蒸发次之。

(1)降水入渗-蒸发型

地下水水位变化主要受降水入渗及潜水蒸发影响，水位变化基本上遵循大气降水的变化规律。年内地下水水位变化呈一峰一谷，低水位出现于每年的3—5月，高水位出现在每年的7—9月，水位埋深一般小于2m，如图1所示。

图1 降水入渗-蒸发型地下水动态图

(2)降水入渗-工业农业开采型

受气象及地下水开采的影响明显，主要分布于冲洪积扇缘。除地下水工业稳定开采外，农业灌溉水田区、菜田区地下水季节性开采。5月初至6月初，地下水灌溉开采，使地下水位急剧下降，至5月末6月初，水位达到最低点。7月至9月上旬，由于大量降水入渗，同时地下水开采量减少，水位上升。9月中旬以后，水田停止用水，地下水位缓慢上升，至9月下旬，水位达到最高点，如图2所示。

图2 降水入渗-工业农业开采型地下水动态图

(3)降水入渗及灌溉回渗-农业开采型

水位升降幅度远小于前者，一般不超过2m，这是农业开采强度远不如工业大的原因。地下水位埋深较浅，因此，土壤蒸发也参与了地下水的消耗过程。

2 地下水可恢复性研究

2.1 地下水补给

辽阳市平原区多年平均地下水总补给量为9.2亿m3，其中大气降水入渗补给2.6亿m3，地表水体渗漏补给5.8亿m3，分别占总补给量的29%、63%，地下径流补给量为总补给量的8%。降水入渗补给及地表水体渗漏补给是地下水的重要补给项，地表水体渗漏补给由于上游水库、闸坝等水利工程的控制，河道水体水位较稳定，渗漏补给主要发生在每年6—9月，河道水体受降水影响补给地下水。可见，在地下水循环过程中，地下水的补给受降水影响较大。辽阳市平原区多年平均地下水开采量为7.6亿m3，占总排泄量9.0亿m3的84%，人工开采对地下水排泄影响重大。

2.2 地下水位回升

近10年来，辽阳西部平原地下水水位有所恢复，2010年后，地下水埋深逐年减小如图3—4所示。首山常家开采区地下水位2008—2013年，地下水位抬升速率最大可达0.79m/a。降水与地下水位年内资料显示，2012年降水量为1015mm，较2011年降水量669mm多346mm，2013年降水量较大。地下水受大气降水的作用，2011年汛期地下水抬升幅度仅为0.07m，而同期2012年地下水抬升幅度达1.44m；2013年汛期强降水仍在持续，但强度减小，降水量为772mm，2013年水位抬升0.96m。地下水受降水影响明显，不同强降水可能带来不同幅度的地下水位抬升，且强降水对地下水位影响具有一定时间持续效应。可见，辽阳西部平原地下水循环条件好，地下水更新快，地下水可恢复性较好，恢复效果较好。

图3 降水量-埋深图

图4 水位变化曲线

2.3 漏斗区变化

辽阳地区地下水开采量比较早，地下水资源开发规模与强度大幅度增加，由于地下水的长期开采，辽阳西部平原下游区已形成了降落漏斗。历史资料显示，1990年，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已达24.4m，漏斗区面积近318km2。收集统计2002年以来地下水漏斗面积及开采情况，可以发现，随着开采量的减小，2002—2018年漏斗面积逐渐缩小，且2008—2014年漏斗区面积缩减速率较快，可达10km2/a。随着2015年地表水调水供水工程的逐渐完成，地下水源逐渐转备或被取缔，2015—2017年漏斗区又有较显著的缩小，缩小面积约55.5km2。在强度大的开采区，地下水能够较快恢复，地下水恢复效果明显，可恢复性强，人工治理、强监管效果显著。

3 恢复技术措施

3.1 限采压采

地下水大量开采是造成地下水水位下降及漏斗形成的根本原因，地下水限采，即对现有水井进行封井、减少开采量，从根源上解决地下水位下降问题、保护地下水资源，从而使地下水得到恢复，以保证地下水生态健康发展、地下水可持续利用。

封井压采逐步对现有以地下水为水源的工业、生活进行地下水取缔，同时禁止新建地下水井；根本上进行封井压采，开展地表水源、中水、雨洪水等水资源的开发是必不可少的，新建地表水调水、供水工程，来替代现有工业、生活等地下水水源，优化配置调度现有水源、开展污水处理再利用开展及雨洪水资源化利用。最终通过“开源”、“引水”、“截流”，完成地下水封井压采，从而进行地下水恢复。

2011年以来辽阳地区边建替代水源边封井压采，2018年基本完成地下水替代水源建设并运行，污水处理厂建设并运行。封闭地下水井千余眼，2009年地下水开采量为7.2亿m3，地下水开采量逐渐压采，压采至2018年的4.5亿m3，累计压采地下水20余亿m3，压采水井基本为工业和生活水源井，辽阳市地下水位已有回升。

3.2 人工回灌

地下水人工回灌就是借用工程措施向地下水含水层灌入地面水，通过人工措施使地下水补给量增多，从而调节、控制和恢复地下水位。一般的回灌方式有真空和加压回灌两种。根据辽阳市太子河区祁家镇人工无压回灌试验，试验初期，入渗量大，入渗速率较快，随着时间的推移，入渗减缓，地下水位抬升幅度增大，单位回灌量综合为9.5m3/(hm)，试验期间地下水水位抬升1.65m。因此可在集中开采区开展地下水人工回灌措施，增补地下水补给，进行地下水储能，从而恢复地下水水位。

通过在太子河河道上建立橡胶坝、翻板闸等水利工程，增加河道中槽蓄水量、人工提高河道水位，增大河道水对地下水的渗漏，增补地下水补给，进而实现地下水水位的抬升恢复。

3.3 地下水监测管理

地下水监测是水文基本监测项目。通过地下水的监测管理，及时掌握地下水动态，为地下水水位恢复、超采区恢复、漏斗区缩小提供数据支撑，为限采压采提供依据，达到地下水水位管理与取水总量管理，从而更好地落实最严格水资源管理、水利强监管、补短板。

以专用站替代现有的非专用站，以自动设备无线网络传输数据方式替代传统人工方式，建立分布式地下水监测自动站网，监测地下水水位(埋深)、水温、水质等数据。近几年建设完成地下水自动监测站68眼，并在漏斗区、超采区等重点地区加密布设地下水监测井，每日“六采一发”，每月数据分析整编，并在建立的地下水统一平台上进行地下水监测数据的传输与存储、信息查询和维护、异常分析等。

4 结语

辽阳西部平原区地下水主要受到大气降水的影响，一方面大气降水直接补给地下水，一方面通过影响河道和灌溉间接影响地下水补给，同时受地下水开发利用的强烈影响。大气降水影响下的地下水补给量可达80%以上，大气降水在地下水补排动态过程中影响甚大，不同强度的降水能够带动地下水位不同幅度的抬升，且强降水引起地下水位的抬升还具有一定的滞后性和持续性。大量的地下水开采是造成地下水位下降的直接原因，进行地下水的限采压采是进行地下水恢复的根本措施，封井压采减少地下水开采量，使得地下水位能够得到明显的抬升恢复。地下水自动站网建立与地下水监控管理能够较好地进行地下水水位等监控，反映地下水动态，从而更好地进行地下水修复与治理，实现强监管、补短板。因此辽阳西部平原区地下水循环更新能力好、可恢复性强。