周 慶 白 強(qiáng) 侯士鋒
菏澤市淺層地下水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律與保護(hù)措施研究
周 慶 白 強(qiáng) 侯士鋒
山東省菏澤市屬于嚴(yán)重缺水地區(qū),而淺層地下水供水占全市總供水量的50%左右,加強(qiáng)地下水的監(jiān)測(cè)管理和分析研究對(duì)保障全市供水意義重大。用多年積累的長(zhǎng)系列的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料及時(shí)地分析地下水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,對(duì)有效保護(hù)地下水資源,實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
為掌握淺層地下水的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,從20世紀(jì)70年代起,菏澤市水文局就在全市建立了地下水監(jiān)測(cè)井網(wǎng)。全市現(xiàn)有地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)井180眼(包括專用井81眼),其中基本井150眼,重點(diǎn)井30眼。
菏澤地區(qū)由于降水量年際、年內(nèi)分配不均,季節(jié)性春旱和秋澇時(shí)常發(fā)生。菏澤市1953~2014年全市平均月降水量的統(tǒng)計(jì)分析(見圖1)顯示:1~5月份、汛期(6~9月份)、10~12月份的降水量分別占全年降水量的20%、69%、11%。而汛期降水又以7、8兩月最為集中,約占全年降水量的47%。
圖1 菏澤市1953~2014年平均月降水量分布圖
降水量年際變化較大是該區(qū)氣象方面的另一個(gè)顯著特點(diǎn),菏澤市1953~2014年全市平均年降水量的變化情況見圖2 。菏澤市多年平均降水量657.1mm,年最大降水量多達(dá)1054mm(1964年),而年最小降水量?jī)H為372mm(1988年),最多年份降水量為最少年份的2.83倍。
圖2 菏澤市1953~2014年逐年降水量圖
菏澤市淺層地下水動(dòng)態(tài)屬降水入滲—開采—蒸發(fā)型,地下水以垂直運(yùn)動(dòng)為主,水平徑流滯緩。據(jù)1975~2014年系列地下水動(dòng)態(tài)資料分析,1975~2002年菏澤市地下水位埋深呈增大趨勢(shì),其中2001年、2002年為降水量連枯年,地下水位埋深大幅度增加。2003年、2004年、2005年為豐水年,地下水位埋深大幅度減小。全市地下水埋深在2~7m之間變化,地下水位變動(dòng)范圍在在4~5m。菏澤市地下水多年埋深綜合過程線圖(見圖3)。
地下水是菏澤市的主要供水水源,生活、工業(yè)用水主要依靠地下水,部分灌區(qū)農(nóng)田灌溉用水也采用地下水。地下水供用水量占菏澤市總供用水量50%以上。2002~2014年全市平均地下水開采量10.54億m3,由于2002年和2003年汛前持續(xù)嚴(yán)重干旱,降雨量極少,因此大量超采地下水,分別開采地下水量12.51 億 m3,12.14億 m3,出現(xiàn)了大面積漏斗區(qū)。漏斗區(qū)曾一度達(dá)5000多km2,中心埋深達(dá)17.67m。
下水漏斗區(qū)的形成與發(fā)展
根據(jù)淺層孔隙水漏斗區(qū)劃定標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合菏澤市的實(shí)際情況,把地下水埋深大于6m的地區(qū)作為漏斗區(qū)。近年來隨著用水量的增加,菏澤市局部范圍內(nèi)因超采地下水形成了不同面積的漏斗區(qū)。各漏斗區(qū)發(fā)生的時(shí)間不同,發(fā)展速度各異。1984年開始在菏澤市東郊形成總面積約19.4km2的漏斗區(qū),1987年單縣城關(guān)及蔬菜集中種植區(qū)出現(xiàn)漏斗區(qū),1987~1990年菏澤市漏斗區(qū)面積迅速擴(kuò)大,1988年增加巨野縣營(yíng)里漏斗區(qū)。盡管1990年屬豐水年份,仍又增加鄆城黃安漏斗區(qū)、牡丹區(qū)岳程莊漏斗區(qū)。全市漏斗區(qū)面積已擴(kuò)大到726.6km2。隨著工農(nóng)業(yè)用水的增加,局部井灌區(qū)形成的漏斗區(qū)仍在繼續(xù)擴(kuò)大,至2002年末,埋深超過6m的漏斗區(qū)面積已達(dá)5561km2。由于2003年、2004年、2005年降水充足,各漏斗區(qū)地下水得到較好的回補(bǔ),地下水位大幅度上升,漏斗區(qū)面積大大縮小,小面積的漏斗區(qū)消失,但單縣城關(guān)、巨野營(yíng)里等漏斗區(qū)仍不能完全恢復(fù)。
圖3 菏澤市地下水多年埋深綜合過程線圖
圖4 1999~2009年地下水漏斗區(qū)面積變化趨勢(shì)圖
選取典型年份1999~2009年全市地下水觀測(cè)井12月26日的實(shí)際監(jiān)測(cè)資料,利用GIS軟件繪制地下水埋深等值線及等值面并計(jì)算出各年份年末地下水埋深大于6m的面積。
地下水漏斗區(qū)面積變化趨勢(shì)圖見圖4。由于2001年、2002年菏澤市降水量偏少、地下水開采量猛增,埋深大于6m的地下水漏斗區(qū)面積急劇增大,2002年年末達(dá)5561km2。2003年屬40年一遇的豐水年份,地下水得到充分補(bǔ)充,地下水漏斗區(qū)面積大大減小,年末為1569km2。2004年、2005年屬豐水年份,2006~2009年屬平水年份,降水充足,使地下水得到較好的補(bǔ)給。2003年以來全市地下水漏斗區(qū)呈逐年減小趨勢(shì),至2009年末僅為127km2。
1.全面加強(qiáng)地下水監(jiān)測(cè)與管理
建立完善全市地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和監(jiān)督管理體系,提高地下水監(jiān)測(cè)手段和能力,提升水資源現(xiàn)代化服務(wù)水平,為實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度和生態(tài)文明建設(shè)提供有力的技術(shù)支撐。加強(qiáng)地下水水質(zhì)保護(hù),防止由于生產(chǎn)活動(dòng)和污廢水的排放污染地下水,對(duì)于污染地區(qū)要查明污染現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),采取相應(yīng)措施進(jìn)行治理。對(duì)于較重要的地下水水源地,要在補(bǔ)給區(qū)設(shè)立地下水水質(zhì)保護(hù)區(qū),加強(qiáng)地下水水量、水質(zhì)監(jiān)測(cè),確保地下水源不受污染。
2.加強(qiáng)洪水資源利用
地下水是動(dòng)態(tài)資源,具有多年調(diào)節(jié)、以豐補(bǔ)歉的特性。豐富的降水,將為地下水回灌補(bǔ)源創(chuàng)造條件。全市多年平均河川徑流量6.21億m3,大部分集中在汛期。地表水?dāng)r蓄利用率占河川徑流量的比例不到一半。應(yīng)加大措施充分?jǐn)r截汛期雨洪徑流,對(duì)平原漏斗區(qū)進(jìn)行回灌補(bǔ)源,最大限度地恢復(fù)地下水位,改善水環(huán)境,提高水資源利用率。
3.通過立法,建立地下水資源保護(hù)區(qū)
嚴(yán)禁在水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)新建、擴(kuò)建、改建危害水資源保護(hù)的一切項(xiàng)目,清除現(xiàn)有污染源,加強(qiáng)地下水水質(zhì)保護(hù)的力度。合理劃分地下水未超采區(qū)、超采區(qū)范圍;對(duì)于有開采潛力區(qū)的地下水資源進(jìn)行全面規(guī)劃,科學(xué)布局,合理開發(fā)利用;對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)地下水位持續(xù)下降、水質(zhì)惡化、地面塌陷等環(huán)境問題的地下水超采區(qū)和嚴(yán)重超采區(qū),應(yīng)限制開采和禁止開采,并采取措施積極引水補(bǔ)源,實(shí)現(xiàn)地表、地下聯(lián)合調(diào)蓄,以維護(hù)生態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)開發(fā)利用。
4.科學(xué)設(shè)定黃色預(yù)警線和禁采紅線,合理控制地下水開采量
在各水文地質(zhì)單元內(nèi),地下水開采量均須小于多年平均補(bǔ)給量。特別是在水環(huán)境脆弱區(qū),通過及時(shí)預(yù)警或叫停地下水開采,嚴(yán)防因水源地局部開采強(qiáng)度過大而引發(fā)地面沉降等不良環(huán)境問題,不可超過含水層的調(diào)蓄能力,調(diào)整開采布局,減小開采強(qiáng)度;要改變地下水掠奪式開采和地表水過度攔截的錯(cuò)誤做法,要有計(jì)劃地減少地下水開采量,加大放水補(bǔ)源,促進(jìn)采補(bǔ)平衡。
5.加強(qiáng)水資源統(tǒng)一管理和調(diào)度,嚴(yán)格科學(xué)審批地下水取水許可
在地下水漏斗區(qū)應(yīng)加強(qiáng)引黃灌溉,以利用地表水資源為主;黃泛平原的沿黃地帶,地下水開發(fā)利用水平低,加之引黃灌溉滲漏補(bǔ)給及黃河側(cè)滲補(bǔ)給,致使地下水位長(zhǎng)年偏高,地下水資源豐富,開發(fā)利用潛力較大,沿黃區(qū)可以適量加大地下水的開采。此外還要進(jìn)一步調(diào)整用水結(jié)構(gòu),加強(qiáng)實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度考核,將地表、地下及中水統(tǒng)一調(diào)度,科學(xué)利用。
6.盡可能利用地表水補(bǔ)源、地下水庫(kù)調(diào)蓄
地下水庫(kù)具有多年調(diào)節(jié)、減少蒸發(fā)、凈化水質(zhì)、免占耕地、無潰壩隱患等獨(dú)特優(yōu)越性,因地制宜利用地下含水層進(jìn)行調(diào)蓄,修建有壩地下水庫(kù)和無壩地下水庫(kù),是優(yōu)化荷澤市水資源的重要手段。地下水庫(kù)投資少,見效快,受益持久,對(duì)改善生態(tài)環(huán)境有利■
(作者單位:山東省菏澤市水文局274000)