阜陽市地下水超采問題及治理措施研究

劉 猛,劉 戀

(1.水利水資源安徽省重點實驗室,安徽 蚌埠 233000;2.安徽省(水利部淮河水利委員會)水利科學研究院(安徽省水利工程質量檢測中心站),安徽 蚌埠 233000;3.阜陽市水利局,安徽 阜陽 236029)

0 引言

阜陽市位于安徽省西北部,下轄3區4縣1市,總面積10 118 km2,全市常住人口820萬人,人均占有水資源量為432 m3,約為全省平均水平的三分之一、全國平均水平的五分之一,屬嚴重缺水地區[1-2]。地表水時空分布不均,資源性、水質性、工程性缺水并存,地下水一直以來都是阜陽市最重要的供水水源[3]。自20世紀70年代以來,隨著阜陽市社會經濟的快速發展和城鎮化進程的不斷推進,全市用水需求日益增加,地下水開發利用規模不斷擴大,現狀地下水年開采總量達7.42億 m3,約占全市總供水量的42%[4]。由于過量開采深層地下水,在市域內形成了較大范圍的地下水位降落漏斗,并在部分地區引發了水位持續下降、地面沉降等環境地質問題[5-8],嚴重制約了阜陽市社會經濟的可持續發展,也給當地人民群眾生活帶來了威脅。近年來,地下水超采問題引起了社會各界的高度關注,為了保護寶貴的地下水資源、減少地質環境災害隱患,黨中央、國務院先后出臺一系列保護地下水資源、治理超采的法規和文件。按照安徽省統一安排和部署,阜陽市被作為安徽省地下水超采治理重點對象之一。

1 地下水開發利用現狀和超采狀況

1.1 地下水開發利用現狀

阜陽市現有規模以上地下水取水井6.3萬眼,其中絕大部分為淺層地下水取水井,深層地下水取水井有1 500余眼。淺層地下水取水井主要服務于農業灌溉和農村居民生活用水取水,深層地下水取水井主要為城鎮居民生活和工業生產供水。2020年,阜陽市地下水開采總量7.42億 m3,其中,深層地下水實際開采量約為1.69億 m3。

1.2 地下水超采區數量和分布

20世紀70年代以來,阜陽市逐漸開始開采深層地下水;20世紀80年代深層地下水開采進入高峰期,并誘發了地下水位持續下降、地面沉降等環境地質問題;20世紀90年代初,阜陽市區、界首市、臨泉縣、太和縣的地下水降落漏斗先后形成并交合,形成了區域性地下水位降落漏斗并逐年擴展。阜陽市共有8處地下水超采區,均為深層孔隙含水層組,其中第二含水層組孔隙承壓水超采區4處,第三含水層組孔隙承壓水超采區4處[9],見圖1和表1。

表1 阜陽市超采區面積統計表 km2

圖1 阜陽市超采區分布示意圖

2 地下水超采問題形成的原因

2.1 社會經濟發展迅速導致用水量增加較快

阜陽市是安徽省人口最多的地級市,人口密度達每平方公里810人,居于安徽省前列。近幾十年來,國民經濟和人口快速發展,阜陽市常住人口由1980年的642萬人增加到2020年的820萬人,增長了0.28倍多;國民生產總值由1980年的112億元增加到2020年的2 805億元,增長了近24倍。隨著城鎮化持續推進、工農業產值的大幅度增長、人口的增加和人民生活水平的不斷提高,全市用水需求大幅增加,地下水開采量由上世紀80年代的3.96億 m3增加到2020年的7.42億 m3,增長了近0.87倍,這是導致地下水超采形成的社會因素。

2.2 水資源總量不足且時空分布不均

阜陽市位于安徽省西北部,屬暖溫帶半濕潤季風氣候,全市多年平均(1956-2016年)降水量894.1 mm,水資源總量35.42億 m3,按2020年常住人口推算,全市人均水資源量432 m3,約為全省平均水平的1/3,全國平均水平的1/5,屬于嚴重缺水地區。另外,受季風氣候影響,阜陽市降水年內分布不均、年際豐枯變化懸殊,最大年降水量1 593.4 mm(2003年),最小年降水量496.9 mm(1976年),最大降水量約為最小降水量的3.2倍,汛期降水量約為全年總降水量的70%左右,全年約80%的徑流量集中在汛期,使得水資源開發利用難度大。

2.3 地表水工程調蓄能力低且水質較差

阜陽市地貌以沖積平原為主,地勢平坦且低洼,境內無大中型水庫,地表水蓄水工程以河道閘壩為主,地表水的工程調蓄能力較低。由于地表徑流多集中于汛期,導致汛期大部分水白白流失,而非汛期上游來水少,因此當地地表水可利用量相對不足。另外,由于境內潁河、泉河和黑茨河等河流水質普遍較差,水污染頻發,近年來才有所改善,但水質仍然難以完全滿足生活和工業使用的需求。以上因素決定了,現階段阜陽市以地下水為水源是迫不得已的選擇。

2.4 水文地質條件易誘發地質環境問題

阜陽地區廣泛分布有第四紀河湖相松散沉積物地層,厚度一般在200～500 m,特別是中部的市轄三區和太和縣,第四系沉積物厚度最厚甚至可達1 km以上,松散孔隙含水巖組為多層結構,粘土層透水性較差,承壓含水層埋深較深,越流補給通道不暢、側向補給滲透較慢,這就使得在抽取深層承壓水的同時由于水頭壓力減小,容易造成開采含水層組及粘性土層有效應力增加而固結壓密,從而導致地面沉降的發生[10]。

3 地下水超采治理對策措施及建議

3.1 推進替代水源工程建設

完善引江濟淮配套工程體系,推進城鄉一體化供水,擴大供水覆蓋范圍。加快推進阜陽城區三水廠(引淮河水)和四水廠(承接引江濟淮外調水)供水工程建設;臨泉縣、太和縣、界首市盡快實施“引江濟淮”配套水廠及供配水管網建設,對無法完全覆蓋的偏遠地區,推行區域供水規?；?靠近淮河的阜南縣和潁上縣利用區域優勢,引足用好淮河、西淝河等地表水。

提升再生水回用能力,增加可供水量,拓展供水對象。阜陽城區、臨泉縣、阜南縣、潁上縣、界首市等一批再生水回用工程已相繼建成,設計日回用規模15萬 t,通過價格杠桿和激勵政策等手段,引導和鼓勵工業生產、道路清潔、城市綠化、景觀補水等盡可能利用污水處理達標后的再生水,減少地下水的開采。

探索雨水收集利用途徑,建設雨水收集利用工程。重點在各城市建成區建設集雨水窖、雨水池、水塘等小型雨水集蓄示范工程,推廣雨水集蓄回灌技術,提高雨水集蓄利用的水平。

3.2 實施開采井封填工程

結合替代水源工程建設進度,適時實施深層地下水開采井封填工程,做到“水到井封”。近期對城鎮公共供水管網已覆蓋范圍內的自備井,能夠利用公共供水管網的應盡快完成水源置換工作,取締自備井開采,有特殊需要的要對其取水量進行核定并加強監督和管理,限期完成封井任務;引江濟淮工程通水達效后,視各地配套工程通水情況,分期分批封存城市供水水源井(逐步轉為應急備用井)、關停公共供水管網覆蓋范圍內的企事業單位自備井(基本全部關停,有特別要求保留的除外),同時結合區域供水一體化工程建設進度,逐步封填鄉鎮和農村地下水開采井。

2025年前,力爭關停超采區范圍內80%的開采井和80%的開采量,全市深層地下水開采總量控制在0.86億 m3;2030年前,除少數偏遠無替代水源地區的居民生活用水和有特殊需求的行業用水可保留一部分以外,深層地下水正常年份基本實現禁采,全市深層地下水開采總量控制在0.35億 m3。

3.3 全面落實國家節水行動

貫徹“節水優先”方針,全面落實國家節水行動,重點實施工業節水減排、城鎮節水降損、農業節水增效。工業方面加快高耗水行業節水改造,加強污水深度處理和達標再利用。推進現有工業園區節水改造,新建企業和園區推廣應用集成用水系統,提高用水效率。結合供給側結構性改革,推進化工、建材等高耗水工業結構調整;城鎮用水方面,加快實施供水管網改造建設,加強管網漏損管控,降低供水管網漏損率。推進公共領域節水,大力推廣公共建筑和城鎮居民家庭使用節水型器具,限期淘汰不符合節水標準的用水器具。全面推進節水型城市建設,將節水落實到城鎮規劃、建設、管理各環節;農業節水方面,在加強現有高效節水工程管理利用、深化農藝節水技術的基礎上,大力推廣高效節水先進經驗,積極推行精準灌溉、保水劑應用等農藝節水措施,推行水肥一體化,建設高標準農田。

3.4 完善地下水資源管理措施

完善地下水水量水位雙控制度。落實最嚴格水資源管理制度,實行地下水分區取用水總量和水位控制,要明確地下水分類、分區總量控制指標和地下水水位控制目標,逐級分解落實到縣級行政區。

全面加強取用水監管。建立地下取水井名錄,實行動態管理。實施取用水管理專項整治行動,解決地下水管理中存在的違法違規取水、用水管理不規范等突出問題,規范取用水行為。強化地下水取水許可管理,依法規范機井建設審批。

完善經濟調節機制。充分發揮水價經濟杠桿作用,提高地下水水資源費(稅)征收標準,實行超計劃超定額累進加價制度,加大地下水資源費(稅)征收力度,形成有利于地下水壓采的水價形成機制。

完善地下水監測體系。加大地下水監測網絡的基礎設施建設,優化并完善地下水監測站網,充分利用信息化手段,加大對地下水開采量、水位埋深、水質的監測力度,全面掌握地下水開發利用狀況。

4 結語

本研究通過對安徽省典型缺水城市阜陽市地下水開發利用現狀、地下水超采狀況和形成原因的分析,為解決阜陽市地下水超采問題,提出治理對策措施和建議為:(1)加快推進替代水源工程建設,包括引江濟淮配套工程、再生水回用工程和雨水收集利用工程。(2)結合替代水源工程建設,適時開展深層地下水開采井封填工程。(3)從生活、工業、農業等多方面,全面落實國家節水行動。(4)完善地下水資源各項管理措施,包括完善地下水水量水位雙控制度、加強取用水監管、完善經濟調節機制、完善地下水監測體系。