南通市地下水控采與壓采措施及成效分析

沈建兵，陳亞楠，包 力，宋 毅

(1.如東縣水資源管理所,江蘇 南通 226400; 2.江蘇省地質環境勘查院,江蘇 南京 211102)

1 概述

南通市自20世紀50年代開始開采地下水,初期主要開采第Ⅲ承壓含水層地下水作為城市生活、工業生產及水產養殖用水,20世紀90年代達到開采高峰[1]。20世紀末至21世紀初,隨著經濟社會飛速發展,對水資源的需求愈發無法得到滿足,而地下水超采問題及由此引發的地質環境問題則越發嚴重,南通市開始對地下水實行控采和壓采[2],2006年后南通地區實施區域供水,逐步開展水源替代工程,實現區域供水全覆蓋的區域對深層地下水實行控制開采;2012年后實行最嚴格水資源管理辦法,開展多輪地下水壓采工作,對地下水開采井實行分類型的壓采、封存及封停工作,逐步壓縮地下水開采量和地下水井數量,地下水位得以不斷恢復,地下水資源得到保護,地質環境問題逐步緩解。

2 南通市地下水開采歷程

2.1 南通市地下水開采歷程

綜合統計分析南通市地區不同時期對地下水的開發利用存在明顯差異,具有顯示明顯的階段性,大致可以分為四個階段,即初始開采階段、大量開采階段、控制開采階段和壓縮開采階段[3]。

1)初始開采階段。20世紀80年代以前屬于初始開采階段。1959年南通市天生港電廠在廠區內鑿建了一口深井,開采第Ⅰ承壓水,開創了南通市開采深層地下水的歷史,自此以后南通市地下水開采井和開采量逐年增加,但增加速度緩慢,地下水開采區也僅限于南通市區和縣城區一些較大的紡織、化工等大型企業,地下水主要用于冷卻、降溫等,作為空調用水,開采井有限,開采量一般很小,地下水水位埋深變化不大,地下水資源處于補給大于開采狀態[4]。

2)大量開采階段。80年代以后至90年代中期屬大量開采階段。由于改革開放和國民經濟的快速發展,城市供水不能滿足工業生產需要,因而地下水開采井及開采量猛增,如1982年全區開采井總數僅306眼,每天的開采量不足12萬m3,而1996年開采井總數增加至1 048眼,日開采量達39.3萬m3,14年間水井數和開采量增加了3倍多。地下水的開采層位也增多,不僅有第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ承壓水,而且還有第Ⅳ或更深層位的承壓水開采。

這個階段主要特點是:開采區域從城市發展到農村,開采井和開采量猛增,高峰時開采井達1 600余眼,開采量超過52萬m3/d,開采深度也越來越大,地下水水位變化較大,引起大幅度下降,地下水開采量大于補給量,資源處于“入不敷出”狀態,并產生了水質惡化及地面沉降等環境地質問題[5]。

3)控制開采階段。20世紀90年代中期后進入控制開采階段,即1997年以后加強了對地下水開采的管理,建立了鑿井開采審批、地下水有償使用等制度,同時加強了自來水和區域供水,封填了不合理的開采井,實行計劃開采,2005年全區開采井總數1 140眼,日開采量24萬m3～25萬m3,不足上一階段1/2,地下水水位大幅度下降的趨勢得到控制,水位開始回升,開采量逐漸趨于補給量,資源處于采補平衡狀態。自2006年以來,南通市逐步實施區域供水,區域供水達到的區域逐漸封停地下水的開采,進而壓縮地下水開采量。2010年以后區域地下水開采量逐漸下降。

4)壓縮開采階段。2012年后南通市落實最嚴格水資源管理制度,進一步加強地下水資源管理,對區內地下水開采總量和地下水位實行雙控,壓縮地下水開采量,合理開發利用、配置水資源,積極推進地下水資源和生態環境保護工作,編制多輪地下水壓采方案,明確深井封存與封填工作,逐步實施地下水壓縮開采計劃。

2.2 南通市地下水開采現狀

2020年底統計數據顯示,南通市共有地下水取水井1 078眼,2020年開采總量1 509.08萬m3。其中,潛水取水井105眼,第Ⅰ承壓取水井127眼,第Ⅱ承壓取水井18眼,第Ⅲ承壓取水井567眼,第Ⅳ承壓取水井237眼,第Ⅴ承壓取水井20眼,裂隙水取水井(地熱水井)4眼。地下水開采井按層位分布,第Ⅲ承壓開采井是全市最主要的開采層,第Ⅲ承壓井數占總井數的47%。

其中工業取水井304眼,2020年實際取水量797.94萬m3;城市生活取水井214眼,2020年實際取水量235.95萬m3;農村生活取水井270眼,2020年實際取水量148.02萬m3;農業取水井183眼,2020年實際取水量204.70萬m3。

3 南通市地下水控采與壓采措施研究

3.1 完善地下水資源管理法律法規及制度

南通市先后制定并頒布實施了《南通市水資源保護條例》《南通市城市供水和節約用水管理條例》《南通市節水型社會建設工作意見》《市政府關于實行最嚴格水資源管理制度的實施意見》《關于加強取水工程規范化管理的意見》等一批地方性法規和規范性文件,建成較為完善的水資源管理制度,形成了水資源管理體系,確立了水利部門對水資源實行統一管理的主體地位,為強化地下水的節約和保護提供強有力的政策支撐[6-7]。

3.2 落實最嚴格水資源考核制度

1)嚴格落實雙控制度。為合理開發利用、配置水資源,積極推進地下水資源和生態環境保護工作,自2012年江蘇省發布《關于實行最嚴格水資源管理制度的實施意見》(蘇政發[2012]27號),南通市即全面落實最嚴格水資源管理制度[8],嚴格執行地下水取水總量和水位雙控制制度,全面壓縮地下水開采量,嚴守地下水水位控制紅線,加強超采區治理工作,全面開展地下水壓采工作。

2)規范取水審批制度。對新建、改建、擴建的取水項目嚴格落實水資源論證制度,自2006年嚴格落實“限采禁采”“打一填一”等制度,確保限采區開采量不增加、深井數量不增加,禁采區禁止新鑿深井,并逐步采取水源替代措施,全面減少地下水開采量[9]。

嚴格執行總量控制和定額(計劃)管理制度,實行最嚴格水資源管理制度考核制度[9]5,根據人民政府下達總量控制指標進行地下水開采指標按行政區分解,各縣(市、區)地下水開采計劃被分解下達到每個取水戶,按定額分配水量,每年度開展地下水開采計劃申報匯總和計劃下達,并對目標任務完成情況進行考核和通報。建立用水考核體系并嚴格執行考核制度。

3)強化日常取水管理,加強地下水動態監管。對已有取水工程規范化管理,定期對取水設備、取水計量設施進行巡查、檢測,建立健全取水口檔案和取水口臺賬,實現取水口“證、牌、表、卡、檔”管理到位。明確地下水取水戶應安裝計量監控的法定責任,要求地下取水井均安裝計量設施。規模以上取用水戶必須安裝在線監控裝置,并接入全省水資源管理信息系統,實行遠程監控。加強地下監測網絡建設,實現地下水基本監測站水位監測全覆蓋,全面掌握地下水位動態。

3.3 實施多輪地下水壓采工作

2005年、2012年、2014年分別編制南通市地下水壓采方案,根據南通市水資源配置格局的特點、生態與環境保護需求以及經濟社會可持續發展的要求,針對地下水開發利用和保護中存在的問題,結合區域供水的建設進程,明確近期、中期及遠期控制指標,包括取水總量控制指標與地下水位控制指標[10],并提出壓縮開采量、封存封填取水井等壓采工程的實施方案[11]。

經過多輪壓采工作,逐步實現區域供水到達區域逐步關停原有的城鎮和農村生活用水井;劃定地下水取水嚴格控制區、一般控制區和其他控制區,嚴格控制區內除特殊行業或不具備替代水源用水戶外關停所有第Ⅲ承壓取水井;一般控制區在2016年底前封(填)所有深井。其他控制區除保留部分深井作為應急備用水源井和監測專用井外,鄉鎮供水企業深井有計劃實施封填[12]。保留開采的深井逐步壓縮開采量,滿足目標年的壓采目標要求。其中2014年南通市地下水壓采方案明確至2020年底封填水井317眼。全市目標開采量4 477萬m3,壓縮開采量3 143萬m3。

3.4 替代水源工程建設

1)實施區域供水工程。自2006年起,南通市開始實施區域供水工程,目前已全面實現區域供水和農村飲水安全工程,全市沿江已建成投運5座區域供水水廠,總供水能力240萬m3/d。建設配套主干輸水管500余千米,縣(市、區)次干管1 200余千米,鎮村管網26 000 km,區域供水人口普及率達到99%以上,實現區域供水全覆蓋。

2)推進非常規水源利用工程。根據《南通市“十四五”節約用水規劃》,南通市將加快推進編制非常規水資源利用規劃,推進包括雨水利用工程、污水回用工程、再生水利用工程、海水利用工程等非常規水源利用工程,編制實施再生水利用規劃,加快建設城鎮生活污水處理廠再生水回用設施和管網建設;加強城市雨洪管理,推進“海綿城市”試點,建設城市雨水利用工程;加快推進海水資源利用,制定海水利用規劃。非常規水源利用工程的推廣將加速和改善天然水資源的循環過程,使有限的水資源發揮更大的效用。

4 南通市地下水壓采工作成效分析

4.1 地下水開采量大幅下降

自南通市實施地下水控采和壓采工作以來,地下水資源開采量逐漸壓減,地下水開采井逐年減少,地下水開采量從2005年的年開采量達1.4億m3,壓減至2020年底開采總量1 509.08萬m3,2014年后實施全面封填封存取水井后,地下水開采規模大幅下降(如圖1所示),且2020年開采量遠小于南通市《關于下達2020年度實行最嚴格水資源管理制度目標任務的通知》中2020年水資源管理目標任務關于地下水用水總量控制目標3 800萬m3。

地下水開采強度顯著降低,歷史上2001年至2006年南通全區地下水總量開采強度(開采量模數)為1.22萬m3/(a·km2),開采井的平均密度為0.22眼/km2。目前地下水開采強度明顯降低,地下水總量開采強度(開采量模數)為自2011年的1.063 1萬m3/(a·km2)降至2020年的0.188 6萬m3/(a·km2),只有2011年的17.74%。開采井的平均密度為自2011年的0.180 9眼/km2降至2020年的0.134 7眼/km2。

4.2 主采層地下水水位逐步回升

第Ⅲ承壓水作為南通市主要開采層,歷史地下水位變化較大。20世紀80年代水位埋深約5 m～10 m,隨著地下水開采強度加劇,至2006年調查顯示第Ⅲ承壓水位最大水位埋深達43.0 m～45.0 m,且出現區域型降落漏斗。2012年后實施最嚴格水資源管理制度,全境實行地下水控采和壓采后,地下水水位逐漸出現回升[13]。2012年最深水位埋深35 m,2014年后南通市大面積壓縮開采地下水,第Ⅲ承壓壓縮開采量達50%及以上,地下水位得以迅速回升,水位控制紅線以下區域已消失,全區水位埋深一般在10 m～20 m。其中海門地區地下水位變化動態監測曲線圖見圖2[14]。

4.3 地下水降落漏斗消失

由于南通地區第Ⅲ承壓水作為優質的淡水資源,開發利用強度一度出現超采,2006年調查顯示南通地區第Ⅲ承壓地下水出現兩個降落漏斗[15],分別位于如東馬塘和海門三廠樹勛一帶。其中馬塘漏斗最大水位埋深43.0 m～45.0 m,海門漏斗中心最大水位埋深36.0 m～39.0 m左右,2020年調查數據顯示,地下水降落漏斗面積已全面縮減,水位控制紅線以下區域已消失。

4.4 地面沉降問題得到緩解

南通市屬于高壓縮性松軟土層發育地區,人類的工程建設活動強烈開采地下水,引起水位大幅度下降,已誘發地面沉降環境地質問題[16]。據1997年南通市建委的統計資料,市區最大累計沉降量約150 mm,沉降中心與市區第Ⅲ承壓水水位降落漏斗一致,地面沉降量50 mm等值線幾乎包含了整個老城區,面積超過100 km2。沉降速率為6 mm/a～12 mm/a。根據2011年南通市國土資源局印發《南通市地質災害防治規劃2010—2020年》,區內地面沉降至2010年,南通地區累計沉降量最大可達200 mm,沉降速率最大可達10 mm/a,且沉降中心位于如東馬塘和海門三廠樹勛一帶,與地下水降落漏斗分布一致。根據2010年—2016年地面沉降觀測資料,整個南通市地面沉降整體呈下降趨勢,沉降量近年趨緩。2018年—2020年監測數據顯示,如東和海門地區地面沉降速率減緩,部分地區出現地面抬升現象,如海門地區2018年—2020年監測數據顯示海門大部分區域屬于沉降抬升區,僅江心沙農場東南角小區域出現沉降,沉降速率小于2 mm/a。

4.5 地下水資源得到涵養

根據《江蘇省地下水超采區劃分方案》和《南通市地下水資源評價》,南通市深層地下水總的可采量為21 734.1萬m3/a,通過多年地下水控采與壓采工作實施,南通市地下水資源開采量逐年下降,直至2020年開采量僅1 509.08萬m3,遠遠小于可采資源量。地下水位逐年穩步回升,地下水資源得到了涵養[17]。且原有取水井大量按規范封填(存),封存取水井按各縣(市、區)地下水應急水源規劃用于應急備用[18],僅在長江水源發生污染的條件下開啟用于居民飲用水源,既保護了南通地下水資源,又為南通居民飲用水安全提供了有力保障。

5 結論與建議

1)南通地區已建成完善的水資源管理制度,形成了水資源管理體系,為地下水資源開發利用與保護提供強有力的政策支撐。2)南通地區落實的最嚴格水資源考核制度,嚴格執行雙控制度,規范了區內地下水取水行為,強化了日常監管,科學管理地下水資源,為地下水可持續利用與保護提供保障。隨著南通市地下水控采和壓采工作推進,地下水開采量逐漸減少,地下水位逐年回升,區內與地下水開采相關的地質環境問題將有所緩解和改善。3)多年地下水的壓采與控采工作,實施替代水源工程建設,有序開展地下水井封填(存)工作,推進非常規水源利用[19],實現了壓縮地下水開采量及區域地下水位的恢復和地下水資源涵養,有效緩解了區內市地面沉降等與地下水開采密切相關的地質環境問題。4)建議嚴格執行最嚴格的水資源管理制度,持續推進地下水取用水總量和水位雙控制度[20],統籌安排地表水和地下水,優先開發利用地表水,合理開釆淺層地下水,嚴格控制開釆深層地下水。5)進一步構建完善的地下水動態監測網絡和地下水動態信息管理系統,實現地下水信息的動態采集、傳輸和管理,及時掌握準確、可靠的地下水動態信息。