地下水開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境影響及對(duì)策研究

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(山東省高唐縣水務(wù)局，山東 高唐 252800)

1 區(qū)域概況

1.1 自然地理

高唐縣地處東經(jīng)116°00′～116°30′，北緯36°37′～37°02′之間，東鄰德州市的禹城市、齊河縣，北接夏津和平原縣，西靠臨清市,南接茌平縣，南北長(zhǎng)42.40 km，東西寬40.75 km，總面積947.3 km2。2016年末全縣戶籍人口49.16萬(wàn)人，其中農(nóng)業(yè)人口為28.66萬(wàn)人。

縣內(nèi)地貌類型以沖積平原為主，由西南向東北傾斜，平均坡降為1/9 000～1/7 000，平均海拔27.00 m，最高點(diǎn)海拔32.10 m，最低點(diǎn)海拔22.60 m，共有河灘高地、沙質(zhì)河槽地、古河床高地、緩形坡地、河間淺平洼地、背河槽狀洼等六種地貌類型。

高唐縣屬海河流域南系，縣域內(nèi)較大的河流有馬頰河及其支流唐公溝、官道溝、沙河溝、王浩溝，徒駭河及其支流侯橋溝、辛浦溝、尚官屯溝、靳家溝等，均為雨源型河流。受降水年內(nèi)分配不均的影響，汛期洪水集中，甚至蔓延成災(zāi)，但到枯水期，多數(shù)河道先后斷流、干枯。

1.2 水文特征

根據(jù)水文資料統(tǒng)計(jì)，高唐縣多年平均降水量?jī)H為551.5 mm，多年平均地表水資源總量13 332×104m3，人均水資源占有量275 m3，低于聊城市、山東省平均水平。另外，由于高唐縣年內(nèi)降水分配不勻，降水集中在6～9月份，并且縣內(nèi)攔蓄工程欠缺，導(dǎo)致雨洪水資源流失，用水水源主要為當(dāng)?shù)氐叵滤忘S河水。由于地表水的不足，使地下水超采區(qū)域逐年擴(kuò)大。

2 用水現(xiàn)狀分析

2.1 供水現(xiàn)狀

高唐縣多年平均當(dāng)?shù)氐乇硭Y源量2 992×104m3，可供水量1 945×104m3。根據(jù)聊城市水資源調(diào)查評(píng)價(jià)成果，高唐縣地下水總補(bǔ)給量為12 450×104m3，資源量為11 764×104m3，可開(kāi)采量為9 960×104m3，高唐縣現(xiàn)狀年地下水開(kāi)采量指標(biāo)為9 050×104m3，高唐縣黃河水分配指標(biāo)為8 250×104m3；引江水量高唐縣分配計(jì)劃3 020×104m3，可供水2 792.7×104m3，高唐縣現(xiàn)狀年投入運(yùn)行污水處理廠兩處，日污水處理量8×104m3，日產(chǎn)再生水5.6×104m3。規(guī)劃通過(guò)新建和擴(kuò)建，規(guī)劃年日污水處理量10×104m3，日產(chǎn)再生水8.0×104m3，年產(chǎn)再生水達(dá)到2 920×104m3。正常年份規(guī)劃年區(qū)內(nèi)可供水量24 775.7×104m3。

2.2 用水現(xiàn)狀

根據(jù)聊城市2011-2016年水利統(tǒng)計(jì)資料，高唐縣年平均總用水量為18 179.4×104m3，其中農(nóng)田灌溉用水量14 952.9×104m3，占總用水量的81.79%；林牧漁畜用水量354.2×104m3，占總用水量的1.94%；工業(yè)用水量1 551.4×104m3，占總用水量的8.49%；城鎮(zhèn)公共用水量28.9×104m3，占總用水量的0.16%；居民生活用水量1241.2×104m3，占總用水量的6.79%；生態(tài)環(huán)境用水量154.0×104m3，占總用水量的0.84%?？傮w用水結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)用水為主，農(nóng)田灌溉和林牧漁畜用水量占總用水量的83.73%。詳見(jiàn)表1，圖1。

表1 高唐縣用水量統(tǒng)計(jì)表 104 m3

圖1 2011-2016年高唐縣平均用水結(jié)構(gòu)分析圖

3 高唐縣水資源供需平衡分析

3.1 高唐縣需水量分析

綜合高唐縣城鄉(xiāng)居民生活用水，農(nóng)業(yè)用水，工業(yè)用水，建筑業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)用水，生態(tài)環(huán)境用水等各項(xiàng)分析成果，不同水平年需水預(yù)測(cè)成果如表2。

表2 總需水量匯總表 104m3

3.2 水資源平衡分析

根據(jù)高唐縣各水平年不同保證率年份需水量預(yù)測(cè)成果和相應(yīng)可供水量分析成果，進(jìn)行水資源平衡計(jì)算，得到高唐縣現(xiàn)狀年與規(guī)劃水平年供需平衡分析成果。由成果表可知，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，需水量也不斷攀升，在考慮引黃、引江等調(diào)水工程措施的前提下，現(xiàn)狀年正常年份、規(guī)劃年正常年份及偏枯年份供水量均能夠滿足需求，規(guī)劃年特枯年份供水量有一定缺口見(jiàn)表3。

表3 高唐縣不同水平年供需水量平衡分析成果表 104m3

圖2 高唐縣淺層地下水歷年平均埋深變化趨勢(shì)圖

圖3 高唐縣淺層地下水年內(nèi)平均埋深變化趨勢(shì)圖

圖4 高唐縣深層地下水歷年平均埋深變化趨勢(shì)圖

4 地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

高唐縣地處黃泛平原地區(qū)，由于年內(nèi)降水分布不均，地表水?dāng)r蓄工程欠缺，地表水未能得到充分?jǐn)r蓄，河道內(nèi)經(jīng)常處于斷流狀態(tài)，淺層地下水埋深一般在2～8 m，適宜開(kāi)采利用的分布面積688 km2，占高唐縣面積的73.2%。因引水條件的差異，致使臨近引水渠道和徒駭河的區(qū)域地下水開(kāi)采量少，地下水位過(guò)高，易積澇成災(zāi)。如地處東北部的尹集、梁村、固河等鎮(zhèn)地下水埋深小于5 m，局部埋深2 m左右；而距離渠道較遠(yuǎn)的馬頰河?xùn)|部一帶區(qū)域，因大量開(kāi)采地下水，形成地下水漏斗區(qū)，引起水環(huán)境惡化；工業(yè)企業(yè)大量開(kāi)采深層地下水，已造成深層地下水位持續(xù)下降，高唐縣城區(qū)及北部深層地下水埋深已超過(guò)100 m(見(jiàn)圖2、圖3、圖4)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高唐縣用水需求日益增長(zhǎng)，為滿足用水需求，個(gè)別區(qū)域地下水資源被過(guò)量開(kāi)采。由于長(zhǎng)期過(guò)度開(kāi)采地下水，部分區(qū)域形成了地下水超采區(qū)。目前全縣淺層地下水超采區(qū)面積達(dá)28 km2，約占高唐縣面積的2.96%，深層地下水超采區(qū)面積與全面面積相當(dāng)，達(dá)到947 km2(見(jiàn)表4)，地下水超采區(qū)治理已經(jīng)成為政府亟需解決的問(wèn)題。

表4 2015年高唐縣地下水超采面積

由于地下水的過(guò)度開(kāi)采，地下水位持續(xù)下降，個(gè)別地區(qū)已形成了地下水位降落漏斗區(qū)。據(jù)調(diào)查，截止2015年，全縣漏斗面積(地下水埋深大于6 m的區(qū)域)為83 km2，占全縣總面積的8.76%，漏斗中心最大埋深8.7 m。

5 地下水超采對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

5.1 地下水位下降

隨著超采區(qū)地下水位的不斷下降，使淺層地下含水層厚度相應(yīng)減少，導(dǎo)致單井出水量減少，甚至使機(jī)井報(bào)廢。同時(shí)還因地下水位降低導(dǎo)致能耗增加，使取水成本大幅度提高。

由于地下水的超采，地下水位持續(xù)下降。超采區(qū)地下水位的不斷下降，多數(shù)淺井更換潛水泵，提高了灌溉成本，浪費(fèi)了大量的人力物力。

5.2 水環(huán)境問(wèn)題

地下水超采引起土壤沙化，水土流失加重，農(nóng)作物減產(chǎn)，加速地表污水污染地下水。由于地下水的超采，致使地表水下滲加快，河流缺水處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，導(dǎo)致納污能力下降，容易引起水質(zhì)惡化，形成黑臭水體的同時(shí)地下水環(huán)境也遭到污染。

5.3 地面沉降和裂縫

高唐縣內(nèi)深層承壓水地下淡水受到隔水層及地下咸水體的阻隔。這部分地下水與當(dāng)?shù)卮髿饨邓暗乇硭w聯(lián)系微弱，開(kāi)采后得不到有效補(bǔ)給，只能以消耗凈儲(chǔ)量的方式開(kāi)采，造成地下水位持續(xù)下降，從而引發(fā)地面沉降、塌陷和裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。若不能盡快采取有效措施加以控制，將會(huì)造成地面沉降、城區(qū)雨季積水、污水倒灌等問(wèn)題。

6 對(duì)策措施分析

6.1 控采限量

6.1.1 強(qiáng)化總量控制

在地下水超采區(qū)內(nèi)，除居民生活用水與應(yīng)急供水外，嚴(yán)禁新增地下水取水量。在超采區(qū)內(nèi)確需取用地下水的，要在現(xiàn)有地下水開(kāi)采總量控制指標(biāo)內(nèi)調(diào)劑解決，并逐步削減地下水開(kāi)采量。

6.1.2 封停取水工程

2016年6月份，高唐縣人民政府以高政字〔2016〕36號(hào)文件《高唐縣人民政府關(guān)于高唐縣地下水超采區(qū)綜合整治實(shí)施方案的批復(fù)》對(duì)高唐縣地下水超采區(qū)綜合整治工作進(jìn)行了批復(fù)。自2016年開(kāi)始到2025年根據(jù)壓采方案逐年壓采地下水開(kāi)采量。根據(jù)成井質(zhì)量、水質(zhì)狀況以及供水對(duì)象等情況，分別采用封存?zhèn)溆?、永久填埋兩種方式封停地下水取水工程。對(duì)成井質(zhì)量高、水質(zhì)狀況較好的深層承壓水開(kāi)采井主要采取封存?zhèn)溆梅绞剑鎏厥鈺r(shí)期可應(yīng)急啟用。

6.2 節(jié)水壓減

6.2.1 強(qiáng)化農(nóng)業(yè)節(jié)水

農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)不合理，用水效益不高，是最大的水資源浪費(fèi)。由于歷史原因，長(zhǎng)期以來(lái)水利主要是為“三農(nóng)”服務(wù)。農(nóng)業(yè)是用水大戶，農(nóng)業(yè)節(jié)水尤為重要。工程節(jié)水是農(nóng)業(yè)節(jié)水最主要，也是最常見(jiàn)的措施之一。在大田漫灌式的灌水方式下，一些農(nóng)田每畝地需用800 m3的水，而按照節(jié)水農(nóng)業(yè)的用水標(biāo)準(zhǔn)，只需要200 m3。積極推廣以管道灌溉為主，以微灌、噴灌為輔，灌排并舉的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)。全面推行以管道輸水為主體的節(jié)水灌溉工程措施，大幅度提高灌溉水利用率，使項(xiàng)目灌溉保證率達(dá)到80%以上，灌溉水利用系數(shù)達(dá)0.7以上。合理調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，達(dá)到節(jié)水和效益雙贏的目的。

6.2.2 深化工業(yè)節(jié)水

工業(yè)節(jié)水不僅可以緩解水資源的供需矛盾，還可以減少污廢水排放，保護(hù)水環(huán)境。推進(jìn)工業(yè)節(jié)水，應(yīng)以發(fā)展節(jié)水型工業(yè)為目標(biāo)。

提高生產(chǎn)用水重復(fù)利用率、回用率。發(fā)展和推廣蒸汽冷凝水回收再利用技術(shù)，優(yōu)化企業(yè)蒸汽冷凝水回收網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展閉式回收系統(tǒng)，推廣使用蒸汽冷凝水的回收設(shè)備和裝置，大力推廣外排(污)水處理后回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的技術(shù)和“零排放”技術(shù)。

實(shí)行計(jì)劃用水，提倡一水多用，提高水資源綜合利用水平。

6.2.3 促進(jìn)城市節(jié)水

以確保城市供水安全為目標(biāo)，努力創(chuàng)建節(jié)水型城市。城市節(jié)水要堅(jiān)持用水管理、節(jié)水措施、宣傳教育等多管齊下。關(guān)鍵是要形成居民節(jié)水的意識(shí)和節(jié)水習(xí)慣，減少輸配水管網(wǎng)漏失率。

實(shí)行計(jì)劃用水和定額管理。鼓勵(lì)各單位采取節(jié)水措施，對(duì)于超計(jì)劃用水的單位給予一定的經(jīng)濟(jì)處罰，杜絕浪費(fèi)用水。

推廣使用節(jié)水器具和設(shè)備。加大國(guó)家有關(guān)節(jié)水技術(shù)政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的貫徹執(zhí)行力度。鼓勵(lì)居民家庭更換使用節(jié)水型器具，盡快淘汰不符合節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)的生活用水器具。加快城市供水管網(wǎng)技術(shù)改造，降低管網(wǎng)漏失率。

6.3 水源置換

堅(jiān)持“先外調(diào)水、后當(dāng)?shù)厮?，先地表水、后地下水，先非常?guī)水、后優(yōu)質(zhì)水”的水資源優(yōu)化配置原則，充分利用水網(wǎng)工程，實(shí)現(xiàn)外調(diào)水、當(dāng)?shù)氐乇硭⒌叵滤?、非常?guī)水“四水”聯(lián)合調(diào)度，置換地下水超采水量。根據(jù)高唐縣城鄉(xiāng)供水規(guī)劃，城區(qū)生活(含第三產(chǎn)業(yè))已置換為地表水，工業(yè)用水也將很快置換為南水北調(diào)長(zhǎng)江水。

6.3.1 蓄引南水北調(diào)水

南水北調(diào)東線一期骨干工程已于2013年11月建成通水，根據(jù)國(guó)家干線分水口位置的布局及規(guī)劃，高唐縣是南水北調(diào)工程的受水區(qū)之一，年引水121 d，總引江量3 020×104m3?，F(xiàn)高唐縣南水北調(diào)配套工程已建設(shè)完成，將最大限度的發(fā)揮南水北調(diào)工程效益。

6.3.2 提升引黃工程

改造引黃工程，提升引黃調(diào)蓄能力。積極引蓄黃河水，提升城鄉(xiāng)供水保障能力，改善農(nóng)村飲水條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。

6.3.3 推進(jìn)非常規(guī)水利用

雨水利用技術(shù)實(shí)際上是雨水資源化的過(guò)程，它是以降雨地表徑流調(diào)控為手段，提高雨水的利用率和利用效率的一項(xiàng)技術(shù)。從實(shí)現(xiàn)的手段來(lái)看，它可以劃分為大氣降水調(diào)控(如人工增雨技術(shù))、地表徑流調(diào)控(如雨水匯集利用技術(shù))和土壤入滲調(diào)控技術(shù)(如強(qiáng)化土壤入滲技術(shù))。雨水利用是一項(xiàng)投資少、發(fā)展迅速的技術(shù)，特別是20世紀(jì)80年代后期以來(lái)，在干旱頻發(fā)、水資源日益短缺的情況下，這項(xiàng)技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。目前高唐縣的雨水利用主要用于生態(tài)補(bǔ)水，還有很大的提升空間。

污水處理回用是污水資源化的必由之路。隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，高唐縣城區(qū)人口規(guī)模和工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，這不僅加大了人民生活和工業(yè)生產(chǎn)對(duì)水的需求量，還增加了生活污水和工業(yè)污水的排放量。部分污水未經(jīng)處理直接排入河流或城市水體，城市生態(tài)環(huán)境不斷惡化，同時(shí)也加劇了水資源短缺。污水處理后可回用于對(duì)水質(zhì)要求不高的工業(yè)用水和城區(qū)河湖環(huán)境，還可以安全灌溉和改善生態(tài)環(huán)境，對(duì)水資源合理配置將產(chǎn)生積極影響。

為充分利用再生水資源，鼓勵(lì)再生水回用，加快推進(jìn)城鄉(xiāng)污水處理及再生水回用工程設(shè)施建設(shè)，逐步提高污水集中處理率和再生水回用率。高唐縣的城市污水，經(jīng)水質(zhì)凈化公司處理后大部分被泉林紙業(yè)公司再次使用，達(dá)到了水資源的最佳利用。

6.4 修復(fù)補(bǔ)源

6.4.1 開(kāi)展人工回灌技術(shù)

修建蓄水坑塘，實(shí)施坑塘清淤、岸坡平整、擴(kuò)挖引水溝渠建設(shè)，充分?jǐn)r蓄灌溉尾水以及雨洪徑流，在保障水質(zhì)安全的前提下，補(bǔ)源地下水。完善閘壩調(diào)度方案，保障河道生態(tài)基流。結(jié)合現(xiàn)有排水河道，通過(guò)疏浚、擴(kuò)挖、水系連通等形成滲水廊道，加大滲水面，回灌補(bǔ)源地下水。

6.4.2 加強(qiáng)濕地建設(shè)與保護(hù)

高唐縣已規(guī)劃建成馬頰河流域高唐段董姑橋人工濕地水質(zhì)生態(tài)凈化工程和高唐縣泉林人工濕地及轄區(qū)內(nèi)再生水調(diào)配和循環(huán)利用示范等工程。