大武口地區深層地下水超采區評價

張漢婷，陳 潔

（長安大學 環境科學與工程學院，西安 710054）

1 概況

1.1 區域概況

大武口地區位于銀川平原北部，包括大武口區、惠農區及平羅縣的部分區域，地區地勢西高東低，包括堆積剝蝕地形、堆積地形和風積地形，總面積446.6km2。研究區域屬于干旱、半干旱大陸性氣候，具有干旱少雨，蒸發強烈，日照充足，風大沙多，溫差大，四季變化明顯等特點。大武口地區多年（1999～2011年）平均降水量165.8mm，且多集中在7、8、9三個月；多年平均蒸發量1702.6mm。

1.2 水資源概況

大武口地區地下水的開發利用始于20世紀60年代，地下水主要用于工業、城鎮生活和農村人畜飲用，少部分用于農田灌溉。研究區域以第一承壓含水巖組地下水作為主要的開采目的層。地下水供水水源地主要為集中型井開采，其中大武口區二水源地目前開采量3.5萬m3/d，石嘴山市工業園區水源地目前供水量8萬m3/d，平羅火車站一帶開采規模3萬m3/d。

1.3 存在問題

由于歷史原因，大武口地區地下水開發初期缺少統一規劃和管理，濫開采情況嚴重，沒有統一的城市供水系統，部分地段井群密集，管理機制不健全，失去了對地下水開發利用的指導和約束功能，造成地下水位大幅度下降,同時觀測到研究區內的水質已有污染跡象。

2 超采區劃分

2.1 劃分標準

以2001～2010年為評價期，根據 《地下水超采區評價技術大綱》 中敘述的水位動態法、開采系數法與引發問題法對大武口地區深層承壓水進行超采區劃分。

（1）符合下列條件之一的區域，劃分為嚴重超采區：①評價期內承壓水水頭年均下降速率大于2.0m/a；②評價期內地面年均沉降速率大于0.01m/a；③由于地下水開采引發了地下水水質污染，且在評價期內污染后的地下水水質劣于污染前1類級以上。

（2）不符合上述嚴重超采區劃分標準的區域為一般超采區。

將3種方法劃分的超采區進行疊加分析，選出其外包線。綜合考慮地下水開發利用實際情況、水文地質條件、超采區劃分精度、基礎資料的可靠性、評價前地下水超采情況等因素，對圈定的邊界進行調整和修正，從而確定出超采區分布范圍。

2.2 水位動態法

水位動態法是按照評價期2001～2010年內年均承壓水水位變化速率來進行超采區劃分的。

年均承壓水水位變化速率：

式中v為年均承壓水水位變化速率（m/a）；H1為初始水平年承壓水水位（m）；H2為現狀水平年承壓水水位（m）；Δt為時間段（a）。

利用Surfer軟件可繪制出大武口地區承壓水水位下降速率，如圖1所示。

圖1 大武口地區水位動態法承壓水超采分區

圖中淺灰色區域表示水位下降速率小于0，屬于承壓水的未超采區，主要分布在平羅造紙廠—機關農場—簡泉農場一隊一帶的西側區域；深灰色區域表示水位下降速率介于0～2m/a，屬于一般超采區。根據水位動態法劃分標準，研究區內不存在嚴重超采區。

圖2 大武口地區2001年承壓水水位等值線

圖3 大武口地區2010年承壓水水位等值線

結合2001年、2010年的承壓水水位等值線圖2、圖3及水位年均變化速率分區如圖1可知，降落漏斗范圍在逐年擴大，漏斗中心水位有所回升。按照超采區劃分結果顯示，漏斗中心及周圍區域均屬于未超采區，但該漏斗歷史形成的水位絕對降深值較大（達58m以上），因此需對大武口地區的超采區劃分進行進一步研究。

2.3 開采系數法

開采系數法根據評價期內各年地下水開采量資料，以承壓水開采系數為評判指標進行區域劃分。統計評價期內各計算單元不同類型地下水每年實際開采量，將地下水實際開采量超過可開采量的區域劃為地下水超采區。

評價期內年均地下水開采系數：

式中 K為年均地下水開采系數；Q實采為評價期內年均地下水實際開采量（萬m3）；Q可采為評價期內年均地下水可開采量（萬m3）。

開采系數K小于1.0的區域為未超采區，開采系數K大于1.0的區域為超采區，開采系數K大于1.3的區域為嚴重超采區。

研究區共分為大武口區、平羅縣和惠農區共3個行政區劃分，可確定為基本工作單元。根據資料可得評價期內各計算單元地下水資源年均實際開采量和年均可開采量，則可計算出各單元的開采系數，如表1所示。

表1 大武口地區開采系數計算

由表1可知，大武口區開采系數1.60，為嚴重超采區；惠農區和平羅縣的開采系數均小于1，為未超采區。開采系數分區如圖4所示。

圖4 大武口地區開采系數法承壓水超采分區

2.4 引發問題法

引發問題法是以地下水開采引發的生態與環境地質問題作為評判指標劃分超采區。將地下水開采引發了地面沉降、地面塌陷、地裂縫、土地沙化、名泉泉水流量衰減、海（咸）水入侵、水質惡化等生態與環境地質問題的區域劃分為承壓水超采區。

大武口地區沒有產生與地下水開采相關的地面沉降、地裂縫等環境地質問題，但工作區地下水表現出潛水水質較差、承壓水水質較好的特點，而潛水的越流補給是承壓水的重要補給源，故對工作區的地下水開采引發問題進行分析時，主要研究由于大量開采地下水造成的承壓水水質變化問題。

經過整理和分析大武口地區的水質資料，并根據GB17 14848—93《地下水質量標準》對大武口地區初始水平年與現狀水平年承壓水水質資料進行對比分析，與2001年相比，發現2010年研究區內大部分水質指標的超標率有所增大，水質出現了一定程度的惡化，如圖5所示。

圖5 評價期內大武口地區承壓水水質變化分區

圖5中淺灰色區域表示2010年水質較2001年水質變好的區域，主要分布在研究區域中部；黃色區域表示2010年水質較2001年水質類別保持不變的區域；深灰色區域表示2010年水質較2001年水質類別變差了1個等級或1個等級以上的區域，主要分布于大武口地區的邊界區域。按照大綱要求，水質類別保持不變的區域，應劃分為一般超采區，水質變劣1個及1個以上等級的區域，應劃分為嚴重超采區。

2.5 綜合劃分結果

通過對水位動態法與開采系數劃分的超采區初步成果對比分析，并參照2010年與2001年的水質變化，可得到大武口地區承壓水超采分區結果如圖6。

圖6 大武口地區承壓水超采區劃分結果

由圖6可知大武口地區包含2個嚴重超采區和2個一般超采區，不存在未超采區。其中位于惠農區北部的小型孔隙水深層承壓水超采區屬于嚴重超采區，面積26.45km2，主要分布于簡泉農場一隊、王家莊、任家莊一帶；大武口區中型孔隙深層承壓水超采區屬于嚴重超采，面積253.56km2，分布于明水湖農場、平羅火車站、平羅縣磚廠、石炭井礦務局農場、紅旗村一帶；位于惠農區南部的中型孔隙深層承壓水超采區屬于一般超采區，面積143.68km2，分布于簡泉農場五隊、高廟子、姚家莊、簡泉農場機磚廠、簡泉農場八隊一帶；平羅縣小型孔隙深層承壓水超采區屬于一般超采，面積22.91km2，主要分布在研究區南部崇崗村磚廠一帶及二閘磚廠、周城磚廠一帶。

3 地下水超采區保護與管理建議

3.1 加強地下水監測

進行地下水動態監測，能夠及時掌握地下水動態變化情況以提供準確信息，長期序列資料為分析地下水動態變化趨勢及合理、科學管理利用地下水資源提供了可靠的依據。

3.2 加強日常監督管理

從地下水超采區水資源條件和實際狀況出發，結合當地社會經濟發展和生態建設需要，科學規劃地下水資源開發利用總體布局，提出具體治理實施方案，營造全社會共同推動地下水保護與治理的新氣象。

3.3 優化水資源配置 加強新水源的尋找

大武口地區全區均處于超采狀態，該區水資源貧乏，應嚴格控制地下水的開采量，在節約用水的前提下，急需興建新的水源工程，可加大黃河岸邊傍河取水研究和深層地下水勘查力度，解決水資源不足的問題。

3.4 推進節水工作

大武口地區雖然水資源開發條件便利，但工農業用水效益不僅低于全國平均水平，而且普遍低于西北其他省份。因此，應加大節水宣傳力度，切實增強節水意識和污水資源化。

［1］吳旭，趙偉，李杰.邯鄲市平原區淺層地下水超采區劃分及治理對策［J］.地下水，2012,34（3）：54-56.

［2］喬世珊.加強我國地下水超采區治理的對策和建議［J］.中國水利，2008,23：37-39.

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［4］水利部.全國地下水超采區評價技術大綱［Z］.2012.

［5］吳學華，錢會，郁冬梅，等.銀川平原地下水資源合理配置調查評價［M］.北京：地質出版社，2008.

［6］GB/T 14848—93,地下水質量標準［S］.