昆明盆地地下水超采區(qū)水資源評(píng)價(jià)

李 蕓，張 楠

(云南省水文水資源局，昆明 650106)

昆明盆地地下水超采區(qū)水資源評(píng)價(jià)

李 蕓，張 楠

(云南省水文水資源局，昆明 650106)

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，昆明盆地淡水資源供需矛盾日益加劇，部分地區(qū)地下水超采嚴(yán)重。為合理開發(fā)、利用與保護(hù)地下水資源，根據(jù)地下水位動(dòng)態(tài)變化以及其引發(fā)問題等因素評(píng)價(jià)了昆明盆地地下水超采情況，并劃定了超采區(qū)域。評(píng)價(jià)結(jié)果表明：至2010年底，昆明盆地地下水總超采區(qū)面積為128 km2，屬于中型超采區(qū)，且各超采區(qū)均為禁采區(qū)。同時(shí)提出了治理超采區(qū)的措施和建議，可為區(qū)域地下水資源的科學(xué)管理提供技術(shù)支撐。

地下水；昆明盆地；超采區(qū)；水資源評(píng)價(jià);水位動(dòng)態(tài)變化

1 研究背景

地下水是水資源的重要組成部分，是維系良好生態(tài)環(huán)境的要素之一[1]，也是重要的應(yīng)急儲(chǔ)備水源[2-3]。但過度開發(fā)地下水資源，將使區(qū)域地下水位持續(xù)下降，可能誘發(fā)地面沉降、地面塌陷、土地石漠化等地質(zhì)災(zāi)害[4-5]。

云南省雖為我國水資源較為豐沛的省份之一，但由于境內(nèi)自然地理、經(jīng)濟(jì)社會(huì)與水資源時(shí)空分配的巨大差異，導(dǎo)致資源配置與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展布局的不協(xié)調(diào)，特別是省會(huì)所在地昆明盆地經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但地表水資源較其他區(qū)域相對(duì)短缺[6]。近年來，該盆地地下水開發(fā)利用量隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不斷增加，部分區(qū)域地下水超采嚴(yán)重，甚至引發(fā)了系列生態(tài)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題，不僅危及到地下水資源的可持續(xù)利用和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且對(duì)生態(tài)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[7]。

本文采用水位動(dòng)態(tài)和引發(fā)問題等評(píng)價(jià)因素評(píng)估了昆明盆地地下水超采情況，劃定超采區(qū)域，并提出了地下水超采區(qū)治理建議。研究成果對(duì)強(qiáng)化昆明盆地地下水管理與保護(hù)，落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度，促進(jìn)地下水資源的可持續(xù)利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 評(píng)價(jià)區(qū)概況

2.1 自然地理

昆明盆地位于云貴高原西南部，南北向長70 km，東西寬20 km，盆地面積1 555 km2。盆地四周群山環(huán)抱，滇池(湖盆)位于盆地西側(cè)，滇池東北及東側(cè)水系發(fā)育, 20余條河流流入湖盆。昆明市主城區(qū)坐落于昆明盆地之中，是云南省經(jīng)濟(jì)、政治、文化中心。盆地內(nèi)屬低緯度高原山地季風(fēng)氣候，冬暖夏涼、旱雨季分明的宜人氣候。多年平均降水量1 002 mm。冬春兩季(11月份—翌年4月份)干旱少雨，降水量占全年的10%～17%；夏秋季節(jié)(5—10月份)降水量占全年的86%～90%；多年平均蒸發(fā)量1 900～2 100 mm，蒸發(fā)量大于降水量，山區(qū)蒸發(fā)量隨高程增加而減少。

2.2 水文地質(zhì)

昆明盆地內(nèi)地下水分布受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地貌條件控制，全區(qū)形成一個(gè)以滇池為地表水與地下水最低排泄基準(zhǔn)的斷陷盆地。盆地內(nèi)共出露有19個(gè)含水層組，被劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖類巖溶水3大類、5個(gè)亞類。依地下水補(bǔ)、徑、排關(guān)系和富集情況，圈定了19個(gè)富水塊段(見表1)。

2.3 地下水開采情況

2014年昆明盆地地下水年平均開采量為4.938 8×104m3/d，地下水開發(fā)利用率為13.98%(允許開采資源量為35.32×104m3/d)，其中：城市生活及其它用水占90.07%，工業(yè)用水占9.93%，無農(nóng)業(yè)用水。地下水以巖溶水為主，其次為裂隙水，淺層孔隙水由于水質(zhì)普遍受到不同程度的污染，開采量很小。開采井主要集中在昆明城區(qū)的東郊—跑馬山和大板橋—小石壩地段。

表1 昆明盆地富水塊段

3 地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)方法

地下水超采區(qū)是指在一定時(shí)間(評(píng)價(jià)期)內(nèi)，由于地下水開采量超過可開采量，造成地下水水位呈持續(xù)下降的趨勢(shì)，或因開發(fā)利用地下水引發(fā)了生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題的區(qū)域。地下水超采區(qū)的評(píng)價(jià)劃定方法有多種[8-9]，本文根據(jù)《地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》[10]、《全國地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)技術(shù)大綱》以及昆明盆地地下水開發(fā)利用與監(jiān)測(cè)的實(shí)際情況，根據(jù)水位動(dòng)態(tài)及其引發(fā)的問題等因素劃定超采區(qū)。

3.1 水位動(dòng)態(tài)法

水位動(dòng)態(tài)法主要是以區(qū)域地下水水位(埋深)年均變化速率為評(píng)判指標(biāo)進(jìn)行超采區(qū)的劃分。該方法適合于評(píng)價(jià)區(qū)域具有較長的(如10 a)地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。其具體方法如下：

(1) 統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)期內(nèi)各年富水塊段地下水水位(埋深)值，計(jì)算其地下水水位(埋深)年均變化速率，判斷是否呈持續(xù)下降的趨勢(shì)。

地下水水位(埋深)年均變化速率按式(1)計(jì)算。

(1)

式中：v為年均地下水水位(埋深)變化速率(m/a)；H1為初始水平年地下水水位(埋深)(m)；H2為現(xiàn)狀水平年地下水水位(埋深)(m)；Δt為 時(shí)間段(a)。

參與計(jì)算的水位(埋深)值應(yīng)統(tǒng)一采用同一時(shí)間點(diǎn)的水位(埋深)值或采用年平均水位(埋深)值。

如在評(píng)價(jià)期內(nèi)區(qū)域地下水位呈持續(xù)下降趨勢(shì)，則判定為超采區(qū)域。

(2) 確定超采區(qū)邊界，以富水塊段含水層邊界為超采區(qū)邊界。

3.2 引發(fā)問題法

引發(fā)問題法是以地下水開采引發(fā)的生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題作為評(píng)判指標(biāo)進(jìn)行超采區(qū)的劃分。該方法適合于評(píng)價(jià)區(qū)，由于地下水過度開發(fā)引發(fā)的系列生態(tài)與環(huán)境問題顯著的情況，特別適合于沒有歷年地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)區(qū)。具體劃分方法如下：

(1) 地質(zhì)調(diào)查。主要通過地質(zhì)調(diào)查和實(shí)地訪問，查清因地下水開發(fā)而引發(fā)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，確定地下水超采區(qū)。

(2) 確定超采區(qū)邊界。繪制因地下水開發(fā)利用引發(fā)而出現(xiàn)地面沉降、地裂縫、地面塌陷、土地沙化、泉水流量衰減等生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題分布圖，圈出出現(xiàn)生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題區(qū)域外包線，此外包線即為超采區(qū)邊界。

4 超采區(qū)評(píng)價(jià)

初始水平年為2004年，現(xiàn)狀水平年為2013年，評(píng)價(jià)期為2004—2013年。

4.1 水位動(dòng)態(tài)法評(píng)價(jià)結(jié)果

昆明盆地共有19個(gè)地下水富水塊段，其中7個(gè)富水塊段在評(píng)價(jià)期內(nèi)地下水位呈逐年持續(xù)下降趨勢(shì)，各富水塊段水位變幅情況詳見表2。由表2可知：水位變幅在-0.2～-12.6 m之間，變幅最大的是關(guān)上片富水塊段，該塊段位于昆明市主城區(qū)東部，10 a內(nèi)水位累計(jì)下降12.6 m，年均降幅1.26 m；其余6個(gè)富水塊段除龍頭街—沙壩營和小石壩2個(gè)富水塊段外，其余塊段水位累計(jì)下降均超過2 m。

按照地下水超采區(qū)劃定標(biāo)準(zhǔn)，上述7個(gè)地下水位呈持續(xù)下降趨勢(shì)的富水塊段均劃分為地下水超采區(qū)，超采區(qū)邊界為各富水塊段邊界。

4.2 引發(fā)問題法評(píng)價(jià)結(jié)果

通過地質(zhì)調(diào)查，昆明盆地區(qū)域內(nèi)因地下水過度開采而引發(fā)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域如下：

(1) 翠湖片區(qū)。該區(qū)位于昆明市市中心，由于地下水的過度開采，該區(qū)域引發(fā)了地面開裂、塌陷、建筑物變形等地質(zhì)災(zāi)害。自1975年以來，翠湖湖底先后出現(xiàn)塌陷10余處，塌陷坑直徑2～4 m、深1～8 m不等；泉水枯竭的九龍池附近，出現(xiàn)了116個(gè)地面塌陷坑。區(qū)內(nèi)的連云賓館亦多次發(fā)生地面塌陷，賓館的10號(hào)、11號(hào)樓前發(fā)生塌陷，導(dǎo)致房屋開裂、大門倒塌；圓通山、圓通寺公園內(nèi)發(fā)生塌陷14處，塌陷坑直徑1.5～11 m、深1～10 m，致使路面、房屋開裂。

表2 昆明盆地部分富水塊段2004—2013年水位變幅統(tǒng)計(jì)

表3 昆明盆地地下水超采區(qū)情況統(tǒng)計(jì)

(2) 金馬寺片區(qū)。該區(qū)位于昆明市城區(qū)東部，由于地下水開采引發(fā)了一系列嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。2007年5月31日，金馬苑小區(qū)內(nèi)發(fā)生巖溶塌陷，坑口直徑約3 m、坑深2.5 m，造成2棟4層樓房損毀，給2戶12人生活帶來困難，并造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

(3) 馬街片區(qū)。該區(qū)位于昆明市城區(qū)，因地下水開采井高度集中，區(qū)域內(nèi)曾出現(xiàn)嚴(yán)重的地面塌陷，電力修造廠至普坪村3 km地段出現(xiàn)多組地裂縫，單條裂縫長20～30 m、寬1.0～30 cm不等；電力修造廠、昆明化工廠先后出現(xiàn)7個(gè)地面塌陷，塌陷區(qū)長1.3～2.5 m、寬0.6～2.0 m、深1.5～3.0 m不等。

根據(jù)超采區(qū)劃定方法，將上述3個(gè)區(qū)域劃定為地下水超采區(qū)，其邊界為出現(xiàn)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的外包線。

圖1 昆明市主城區(qū)地下水超采區(qū)分布Fig.1 Distribution of groundwater overdraft zones inurban districts of Kunming

4.3 超采區(qū)劃定

綜合上述2種方法劃分出的超采區(qū)，將地理位置接近的超采區(qū)進(jìn)行合并，并以其外包線為超采區(qū)邊界，昆明盆地共劃分超采區(qū)7個(gè)，各超采區(qū)具體情況詳見表3，圖1為昆明盆地地下水超采區(qū)分布圖?？偝蓞^(qū)面積為128 km2,占昆明市國土面積的0.59%,占昆明市主城區(qū)面積的27.2%。根據(jù)《地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》[8]以及昆明市地下水超采與水資源利用情況，將所有的地下水超采區(qū)均列為禁采區(qū)。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié) 論

昆明盆地地下水超采區(qū)主要分布在地下水取水井較集中的昆明市主城區(qū)，超采面積共128 km2，占昆明市國土面積0.59%，占昆明市主城區(qū)面積27.2%。超采區(qū)均屬于禁采區(qū)。大部分超采區(qū)分布在主城區(qū)東部，即官渡區(qū)內(nèi)，且該區(qū)域的超采區(qū)水位降幅在評(píng)價(jià)期內(nèi)也相對(duì)較大，尤其是關(guān)上片區(qū)，在2004—2013年期間，其地下水位下降了12.16 m，年下降速率達(dá)1.2 m/a，究其原因主要是該片區(qū)人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，對(duì)地下水需求量大，致使地下水開采較為集中，出現(xiàn)超采現(xiàn)象。位于五華區(qū)內(nèi)的超采區(qū)(翠湖片區(qū))，近年來在相關(guān)部門采取了一系列強(qiáng)有力的整頓措施后，地下水位在基本保持穩(wěn)定的基礎(chǔ)上有所回升，但所形成的開采降落漏斗中心水位仍低于原始水位，超采現(xiàn)象仍未消除。

5.2 建 議

地下水是寶貴的儲(chǔ)備資源，尤其是在地表水源不足的地區(qū)尤顯重要，即使在某些地表水相對(duì)豐沛的區(qū)域，地下水也具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。但由于地下水埋藏于地下，循環(huán)周期較慢，一旦遭到破壞，將難于修復(fù)。因此，面對(duì)地下水超采問題，為加強(qiáng)地下水管理，完善地下水資源保護(hù)的措施，提出以下幾點(diǎn)建議：

(1) 加強(qiáng)超采區(qū)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作。目前云南省地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng)密度不能滿足監(jiān)測(cè)需求，尤其是在超采區(qū)內(nèi)。急需加強(qiáng)地下水超采區(qū)監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，改進(jìn)監(jiān)測(cè)手段，對(duì)地下水的質(zhì)、量實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)向各級(jí)政府與相關(guān)部門提供超采區(qū)變化情況，是有效治理和遏制地下水超采的重要基礎(chǔ)。

(2) 加強(qiáng)管理與保護(hù)，支持開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。在超采區(qū)內(nèi)，已有的地下水取水工程，應(yīng)根據(jù)水源替代工程建設(shè)情況、水資源條件、節(jié)水潛力，逐步削減取水量，壓縮地下水開采總量，最終實(shí)現(xiàn)采補(bǔ)平衡。以此同時(shí)，加快超采區(qū)的水源與管網(wǎng)建設(shè)，強(qiáng)化水價(jià)宏觀調(diào)控，調(diào)整用水結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水資源配置結(jié)構(gòu)趨于合理。加強(qiáng)地下水資源補(bǔ)給條件及其運(yùn)移規(guī)律的研究，可為地下水的科學(xué)管理提供技術(shù)支撐。

(3) 建立超采區(qū)評(píng)價(jià)體系。地下水超采區(qū)是動(dòng)態(tài)的，隨著開采狀態(tài)的變化，管理要求的提高，需要不斷地調(diào)整、更新超采區(qū)面積及邊界，建立一個(gè)云南省地下水超采區(qū)數(shù)據(jù)庫，形成超采區(qū)評(píng)價(jià)體系，將是治理超采區(qū)的重要手段。

(4) 理順管理體制，合理開發(fā)利用水資源。由于云南是一個(gè)水資源相對(duì)豐沛的省份，就全省而言，地下水開發(fā)利用程度相對(duì)較低，便形成了“重采輕管”的局面。為科學(xué)合理的配置水資源，緩解用水矛盾，應(yīng)逐步理順管理管理體制，在發(fā)揮各部門作用的同時(shí)，實(shí)施水行政主管部門對(duì)地下水的統(tǒng)一管理。

[1] 楊澤元, 王文科, 王雁林, 等. 干旱半干旱區(qū)地下水引起的表生生態(tài)效應(yīng)及其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2006, 20(3): 105-111.

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[10]SL 286—2003, 地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)導(dǎo)則[S]. 北京：中國水利水電出版社，2003.

(編輯：姜小蘭)

Assessment of Groundwater Overdraft Zones in Kunming Basin

LI Yun, ZHANG Nan

(Hydrology and Water Resource Bureau of Yunnan Province, Kunming 650106, China)

The imbalance between supply and demand of fresh water resources in Kunming basin gradually exacer-bates along with the social and economic development. In some areas groundwater overdraft is severe. In order to

exploit, utilize and protect groundwater resource rationally, we assessed the condition of groundwater overdraft in Kunming basin, and determined the overdraft areas according to dynamic changes of groundwater table and problems caused by the changes. Results show that up until the end of 2010, the total area of groundwater overdraft zones in Kunming basin was 128 km2, ranking as middle-sized overdraft, all in exploitation prohibited zones. Furthermore, we present some suggestions and measures for dealing with the overdraft problems. The research findings offer technical support for managing regional groundwater resources in Kunming basin.

groundwater; Kunming basin; overdraft zone; water resources assessment; dynamic fluctuation of water level

2016-03-31；

2016-06-21

李 蕓(1967-)，女，云南玉溪人，高級(jí)工程師，主要從事水文水資源領(lǐng)域研究，(電話)0871-68317490(電子信箱)370112398@qq.com。

10.11988/ckyyb.20160299

2017,34(6):35-38,44

P968；P641.8

A

1001-5485(2017)06-0035-04