近20年辽阳平原区地下水位演变及治理研究

王海刚

（辽宁省辽阳水文局,辽宁 辽阳 111000）

水是生命之源。地下水作为水资源的一部分，作为重要的供水水源，关系着人民生命、经济发展、社会进步。中央水利工作会议和中央一号文件、国务院三号文件，先后提出要实行最严格的水资源管理制度、强化地下水动态监测、实施地下水取水总量控制和地下水水位的控制[1]。辽宁省制定地下水总量控制方案、制定地下水封井方案、制定水资源配置规划等。水利发展逐步建立节水型社会，实现水资源、水环境的可持续发展。

辽阳市隶属于辽宁省，属浑太水系，温带大陆性季风气候，地势东高西低，东部为山区，西部为浑太河冲洪积平原。辽阳市平原区赋存松散岩类孔隙水，地下水富水性好，地下水开采以来距今已有100 年历史，承担了辽阳、鞍山等地生活、工业及农业的供水保障，分布大小地下水开采井近千眼，2000 年以来最大年开采量近10 亿m3。在我国以地下水为重要水源的北方地区，具有一定代表性和典型性。

1 概况

1.1 地下水特征

（1）空间分布特征

辽阳市平原区主要地下水类型为松散堆积层孔隙水，分布于太子河冲积扇，含水层岩性多为砂砾卵石、中粗砂、中细砂等。地下水分布富水性差异较大，随河流流向，含水层厚度逐渐增大，透水性增强，富水性由差至好[2]。

水量极丰富区（单井涌水量＞5000 m3/d）分布于太子河冲洪积扇后缘，含水层充斥砾卵石和砂砾石，分选较差，渗透系数一般50 m/d～100 m/d。

水量丰富区（单井涌水量3000 m3/d～5000 m3/d）分布于太子河冲洪积扇缘过渡带，含水层岩性为砾卵石、中粗砂、细砂，含水层厚度100 m～300 m，渗透系数一般在37 m/d～52 m/d。

浑太泛滥平原水量丰富区（1000 m3/d～3000 m3/d），分布于太子河与浑河之间，含水层多为以中砂、中细砂夹粗砂薄层，含水层厚度一般大于100 m，渗透系数为12 m/d～35 m/d。

水量中等区（单井涌水量100 m3/d～1000 m3/d）分布于首山附近山前倾斜平原，含水层岩性为砂砾石，含水层厚度4 m～15 m，渗透系数在20 m/d以下。

（2）地下水循环特征

辽阳西部平原地下水主要受大气降水、地表水体渗漏（河道、灌溉）补给；随地下水流向，径流条件由差变好；地下水的主要排泄方式为人工开采，蒸发次之。地下水动态有降水入渗-蒸发型、降水入渗-工业农业开采型、降水入渗及灌溉回渗-农业开采型。

1.2 开发利用特征

根据辽宁省水资源第二次评价，辽阳市平原区多年平均地下水开采量7.6 亿m3，占总排泄量9.0 亿m3的85%[3]，人工开采对地下水排泄影响重大。地下水的开发利用主要供给农业、工业及生活用水。2009 年～2018 年地下水用水量见图1。由图1可知，2009 年～2014 年农业地下水开采量较稳定，受降水因素影响，农作物生长需水时节降水少，2015 年后农业地下水开采量增多，工业2009 年～2018 年工业地下水开采量呈减少趋势，2011 年工业地下水开采量较2010 年工业地下水开采量削减73%，2011 年后工业地下水开采量较稳定。2009 年～2018 年生活用水量总体较稳定，2015 年后生活地下水开采量有所减少。

2009 年、2018 年地下水用水结构图，见图2。由图2可知，2009 年～2018 年间，地下水用水结构发生变化，农业地下水开采比重大幅提高，2009 年农业地下水开采比重为48%，2018 年农业地下水开采比重达83%。生活和工业地下水开采比重均不同程度减小，工业地下水开采比重缩减25%，生活缩减9%。

图1 2009年～2018年地下水用水量图

图2 2009年、2018年地下水用水结构图

2 地下水演变及驱动力分析

2.1 地下水演变

西部平原地下水水位动态见图3。由图3可知，辽阳西部平原地下水水位总体抬升，年最低水位提升较为明显；2010 年后，地下水水位逐年持续上升，年最低水位与年平均水位呈现一致趋势。

图3 西部平原地下水水位动态图

首山地下水集中开采区地下水水位2001 年～2010 年维持在平稳的变化区间，2011 年后地下水位持续抬升且变化幅度较为明显，速率最大可达1.50 m/a，累计抬升地下水位达到5 m。

图4 地下水集中开采区地下水水位动态图

2.2 驱动力分析

2.2.1 气象因素

根据辽宁省水资源第二次评价，辽阳市平原区多年平均地下水总补给量为9.2 亿m3，降水入渗补给及地表水体渗漏补给占地下水总补给量的92%。大气降水入渗补给是大气降水对地下水补给的直接影响，同时地表水对地下水的渗漏受到降水影响，地表水体受强降水、洪水影响补给地下水，大气降水通过影响地表水体间接作用于地下水。

地下水水位埋深动态图，见图5。2012 年、2013 年属丰水年，2012 年降水量1015 mm，较2011 年降水量669 mm多346 mm，地下水受大气降水的作用，2011 年汛期地下水抬升幅度仅为0.07 m，而同期2012 年地下水抬升幅度达1.44 m；2013 年年降水量772 mm，汛期发生较强降水，强度减小，水位抬升幅度较2012 年小0.48 m。地下水受降水影响明显，不同强度降水可能带来不同幅度的地下水位抬升，且强降水对地下水位影响具有一定时间持续效应。可见，气象因素是地下水动态演变的驱动力之一。

图3 地下水水位埋深动态图

2.2.2 人为因素

辽阳地区地下水开发利用时间较长，开采强度不断加大，开采集中区最大年开采量达3.11 亿m3，地下水最大降深已达24.4 m，漏斗区面积近318 km2。2010 年以来，辽宁省实施开展封井限采举措管控地下水，工业地下水源井逐步封井，工业地下水开采量削减超1 亿m3，地下水位有所回升，2012 年末地下水漏斗区面积较2010 年缩减26 km2。随工业水源取缔，漏斗区面积逐渐缩减，最大年缩减速率达10 km2/a。2015 年始，生活等集中水源也因地表水调水、引水工程建设完成及投入使用，集中水源井逐渐封井或转备，地下水开采量再次减少，地下水漏斗面积再一次发生较大缩小。工业及生活集中水源井的封闭及限采，2018 年地下水较2009 年地下水年开采量缩减达2 亿m3。

地下水开采量减小，地下水得到逐渐的恢复，人工治理、强监管效果等人为因素是地下水动态演变的重要驱动力。

3 治理措施

3.1 限采压采

地下水水位下降问题出现的根源是地下水过量及不合理的开采，因此地下水限采压采是解决问题不可缺少的措施，即对现有水源封井限制开采、减少压缩现有开采量。

地下水的限采压采从工业、生活、农业三方面着手。2010 年开始，逐步封闭现有工业地下水源井，减少工业地下水开采，至今封闭工业水源井300 多眼，工业压采1 亿m3地下水开采量[4]；生活地下水源采用边新建替代工程边限采，一边通过“开源”，新建地表水引调水、供水工程，一边开展原有地下水源井封闭、转备用井，实现地下水的限采压采；农业用水开展水源的优化配置，优化调度地表水资源、开展中水回用、雨洪水资源化利用等。多举措共同实施，开源截流，完成地下水资源的限采压采，从而实现地下水恢复治理。

3.2 水资源监控管理

水资源监控管理是对地下水取水量管理的有限手段。查访现有地下水源井，监督地下水取水许可的办理，对水源井工程进行水表等取水量监控设备安装，同时搭建水资源监控管理信息平台，建立由信息采集传输层、数据资源层、应用支撑层、业务应用层、应用交互层、监控会商环境等组成的水资源管理信息系统。通过水资源监控管理信息平台，进行地下水取水量等综合数据管理、地下水取水量实时调控、水资源的监测分析等。

通过水资源监控管理，实时掌控地下水取水量等动态信息，为地下水压采限采提供支撑，为地下水取水总量控制与水位控制，即地下水“双控”管理提供服务，为地下水恢复治理等提供依据，从而开展水资源“三条红线”控制，实现最严格水资源管理。

3.3 地下水监测工程

地下水监测是水文基本监测项目。辽阳地区通过建立智能与人工结合地下水监测站网，实现地下水动态监测。建立分布式地下水自动监测站，以专用地下水监测站代替非专用站，以自动无线网络代替人工数据传输，以全面布设兼顾重点加密为原则布井；保留部分长期观测地下水井，采用专人专井观测，实现自动与人工的双监测。地下水信息每日“六采一发”，每月数据分析整编。通过调用、读取辽阳地区的地下水情数据，实时查询地下水位的变化情况，出现异常水位变化，及时发现、及时维护、及时监管。

通过地下水监测工程，掌握地下水的水位、水温、水质等动态信息，为地下水水位恢复、超采区治理、水污染防治等提供依据，从而更好地落实最严格水资源管理、实现水利强监管、补短板。

4 结语

（1）地下水演变：辽阳地区2001 年～2018 年地下水水位整体呈上升趋势，2019 年～2010 年水位相对稳定，2010 年后水位上升明显，集中开采区附近水位最大上升幅度达1.5 m/a，最大地下水单点埋深由24.4 m抬升至7.49 m。辽阳地区地下水受降水及人为开采影响，在降水量较丰沛的2005 年和2010 年地下水位抬升比较明显，随着2011 年后开采量的减少地下水水位回升明显。辽阳地区在近20 年地下水演变过程中开采量占主导地位，降水处于从属地位。

（2）地下水治理 ：通过产业结构优化调整、水源替代工程、地下水总量控制、水资源监控、地下水监测工程等一系列“补短板、强监管”措施，已较大程度解决了地下水集中开采区的地下水超采问题。对类似地区实现地下水资源的合理开发和地下水超采区水环境生态的恢复具有参考价值。