城市地下水超采区综合治理研究

周艳梅

(山东省菏泽市东明县水务局，山东 菏泽 274000)

1 城市地下水超采造成的危害

1.1 城市地下水含水层疏干

由于长期对城市地下水进行高强度的开采作业，地下水开采力度逐渐加大，城市地下水资源调节以及补充量小于地下水资源的开采量，导致因城市地下水资源不能得到及时补充，而出现城市地下水水位和水量大幅度下降，甚至某些城市地下水含水层出现疏干现象。

1.2 地面沉降

因大规模开采地下水资源，导致城市地下水水量逐渐减少，超采区面积逐渐扩大，地下水水压逐渐降低。由于缺少地下水水压提供的支撑力，地上物体向下施加的重力无法抵挡，进而导致城市地面逐渐下沉[1]。据统计，全国已经有将近30个一、二线城市因地下水过度开采而造成地面沉降、地面开裂等灾害，严重威胁到了城市基础设施和城市建筑的安全性和稳定性。

1.3 海水入侵和咸水入侵

海水入侵和咸水入侵危害主要出现在一些滨海城市，这是因为滨海城市本身地面高度就相对较低，再加上因城市地下水过度开采，使地面沉降到低于海平面以下，进而导致城市周边海水和咸水入侵，致使城市地下水逐渐由淡水资源转变为咸水[2]。据统计，山东胶东半岛、河北秦皇岛及广西北海均已出现海水入侵现象，海水入侵面积已经超过了1800 km2。

1.4 土地荒漠化

在国内的西北干旱半干旱地区，地下水资源严重不足，并且水土资源组合不太均衡，导致大面积绿洲因缺水而枯萎、死亡，进而出现严重的土地荒漠化和沙漠化，危及当地人们的正常生活。

1.5 城市地下水污染

城市地下水过度开采还会引发地下水资源污染问题，因为开采过程中采用不合理的开采技术和方法，产生大量的污染物，并且对于污染物不能做到及时处理，使其污染到城市地下水资源[3]。2012年进行的全国城市地下水资源评价中，出现城市地下水污染问题的城市有120多个，以一线城市和二线城市为主，因为工业经济比较发达的城市对水资源的需求比较大，所以城市地下水超采区面积比较大，全国城市地下水超采区污染情况省区分布见表1。

从上述对城市地下水超采造成的危害分析可以看出，从城市长远发展来看，必须要采取相应的治理措施，减少城市地下水超采造成的危害，恢复城市地下水超采区水资源生态环境。

表1 全国城市地下水超采区污染情况省区分布

2 城市地下水超采区综合治理策略

结合目前城市地下水超采区综合治理需求，为减少城市地下水超采造成的危害，提出相应的综合治理策略。(1)通过在城市河流、湖泊或水库下游冲积扇扇顶部垂直于城市地下水流向修建地下水回灌场[4]，将城市周围地表水资源回灌到超采区，增加超采区水资源，促使超采区水资源快速恢复。(2)在黄河流域的城市实施引黄供水工程，修建引黄水库，利用引黄水库为城市地下水超采区提供补充水源。(3)采取“三条红线”控制策略，严格控制城市地下水超采区开采量。通过实施以上策略，对恢复城市地下水超采区水资源，起到良好的综合治理效果，以下将对综合治理策略进行详细描述。

2.1 建设地下水回灌场

为解决城市地下水超采问题，减少城市地下水超采区面积，在保证城市地下水资源供给需求的基础上，修建地下水回灌场。回灌场的作用是将城市周围河流、湖泊等地表水资源引入到地下，在汛期时将洪水引入，对城市地下水进行回灌补给，将丰水年回灌的水资源用于枯水年城市地下水超采区开采利用，这样既能增加城市地下水超采区水量，也能实现对城市洪涝灾害的治理。

回灌场的建设地点设定在城市河流、湖泊或水库下游冲积扇扇顶部，垂直于城市地下水流向区域，实现地表水回灌到城市地下水超采区主要依靠渗渠，因此渗渠是回灌场建设的关键[5]。渗渠的长度决定了城市地下水超采区渗入补给量，因此在修建回灌场时，要确定科学合理的渗渠修建长度。不同长度的渗渠在不同补给时期渗入补给能力是不同的，按降雨量分为平水年和丰水年，通常情况下平水年的补给时间约120 d，丰水年的补给时间约150 d，表2丰平年渗渠补给水量。

表2 丰平年渗渠补给水量

从表2可以看出，当回灌场渗渠长度为15 000 m 时，无论是在平水年还是丰水年地表水回灌补给量都是最大的，可以使城市地下水超采区地下水位逐渐恢复[6]。确定了回灌场的修建区域和渗渠长度，在修建过程中将渗渠修建于目前城市地下水埋深5.5 m处，渗渠抽水半径为350 m，修建材料选取混凝土，因为混凝土具有较长的硬度和强度，修建后的回灌场渗渠不易出现坍塌现象，可以长时期为城市地下水超采区提供地下水回灌功能，增加城市地下水超采区水位和水量。

2.2 实施引黄供水工程

为了满足农业和工业用水需求，降低城市地下水超采区开采压力，实施引黄供水工程，该工程主要对应的城市为黄河流域周围城市，在城市周边建设引黄水库，利用水库收集黄河汛期时的水资源，并将其引入城市地下水超采区域，提高城市地下水超采区水量[7]。引黄水库修建的数量要根据城市地下水超采区面积大小而定，当城市地下水超采区面积>10 000 m2，可以修建5个或 5个 以上的中大型引黄水库；当城市地下水超采区面积为5000～10 000 m2，可以修建3～5个引黄平原水库；当城市地下水超采区面积<5000 m2，只需修建2～3个引黄平原水库[8]。引黄供水工程对城市地下水超采区综合治理具有良好的效果和作用。

目前黄河流域周围大部分城市已经实施了引黄供水工程，例如东明县，目前有引黄平原水库两座，菜园集水库和洪源水库。菜园集水库一期工程已完成，开始供水，目前供水能力9万m3。该水库管网铺设正在进行延伸，已对自来水公司和几个地下深层水用水大户进行部分供水，并依托东明县城乡供水一体化工程延伸管网铺设长度，计划利用3～5年时间，在全县范围内新建供水管网，构筑覆盖全县的供水网络[9]。洪源水库初期建设已完工，主要向东明县南化工园区及附近农村供水，主管道铺设已到达几个主要的工业用水户，并准备开始供水。两个水库设计库容可达1800万m3，目前供水能力4000万m3，可置换深层地下水400多万m3[10]。农村生活用水系村村通深井水工程，其深层井地下水压采计划，主要是依托城乡供水一体化项目工程。

2.3 采取“三条红线”控制策略

在城市地下水超采区实施“三条红线”控制策略，“三条红线”是指城市地下水超采区开采量、地下水水位、地下水水量三个指标。城市根据年降雨量和地下水补给量，制定城市地下水超采区开采量和开采时间，如果城市地下水超采区水位和水量都低于近十年的平均值，则要减少城市地下水超采区开采量，并且将城市地下水超采区开采时间向后延迟，使城市地下水超采区能够有充足的时间恢复和调节。对城市地下水超采区开采进行严格计划，控制城市地下水超采区开采量，时时监测超采区地下水水位和水量，当城市地下水超采区的水位和水量逐渐恢复到正常，可以适当增加开采量，但仍不能过度开采。通过“三条红线”控制策略的实施和应用，促使城市地下水超采区水资源有计划地得到治理，以此完成城市地下水超采区综合治理。

3 结 语

本文结合目前城市地下水超采区综合治理存在的问题，以及城市地下水超采区治理需求，提出了城市地下水超采区综合治理策略，对提高超采区地下水水位和水量，改善城市地下水环境，恢复城市地下水生态调节能力具有良好的现实意义，同时此次研究还具有一定的参考价值，为城市地下水超采区综合治理策略实施提供参考依据，为优化和完善城市地下水超采区综合治理方案提供参考依据。