过量开采地下水的弊端及防治

地下水是社会发展的重要资源,长期的过度开采已形成诸多环境地质问题,造成了巨大的经济损失并带来一些社会问题。本文参考多个地区水文地质状况、地下水开采情况及治理措施,总结了地下水超采的危害,并对地下水的开采管理提出了一些建议。

1地下水超采的危害

1.1地下水超采造成地面沉降

由于连年超采地下水,水位持续下降,易造成地面沉降。超采范围之内的岩土层地下水释放,土层被压密,厚度降低,引起其上部岩土体沉降,上覆土层因自重和疏水向下移动、弯曲变形,一直发展到地表,引起地面变形,使建筑物倾斜、墙体开裂,造成巨大经济损失。与岩土工程中的降水开挖相比,超采地下水造成的地面沉降影响范围非常大,据资料显示,美国长滩市1961年累计沉降量达9m,休斯顿市1978年的沉降影响范围达到12000km2。

需要说明的是地面沉降的原因包括自然原因和人为原因,超采地下水并非引起地面沉降的唯一原因,但是这种因抽取地下水而形成的地面沉降,是地面沉降现象中发育最普遍、危害性最严重的一类。国土资源部南京地质矿产研究所主持的《长三角地区地下水资源与地质灾害调查评价》显示,由于过量开采地下水形成“地面沉降”,对上海市造成了2900亿元的损失,长三角地区经济损失近3150亿元。

1.2造成局部地区水资源衰减并伴随地下水污染

水源地超量开采造成水资源衰减主要是井位布局不合理,供水井集中,以及超量开采,导致水源地地下水水位降深过大,形成地下水漏斗并逐年扩展。水资源衰减影响生产用水,造成的经济损失难以估量。地下水超采造成的地下水污染主要有两个方面的原因:第一,由于过量开采地下水导致岩溶塌陷,破坏上覆第四系隔水层,地表污水及劣质潜水通过塌陷段渗入;第二,由于过量开采地下水,造成水位降低,水量减少,同时水在地下净化时间变短,此外,水位降低和地下水漏斗的扩展则增加了地下水接受补给的范围以至于超出水源地保护区范围,实际就是扩大了受污染面积。这些原因都会造成水质变化。

对于农田,灌区内地下水盐碱不能向外排除,但同时增加了地下水补给区范围,周边沙漠等含碱地下水地区还要向灌区补给,含碱地下水不断下渗到深层,易造成土壤盐碱化。

1.3对于沿海地区,造成海水入侵,地下淡水盐碱化

一般情况下,陆地含水层的淡水水位比海水水位高,但经过长期大量抽取陆地淡含水层,会使其地下淡水水位低于海水水位,导致海水通过透水层(弱透水层)渗入陆地淡含水层中,这种现象称为海水入侵。它使地下淡水盐碱化,从而破坏地下水资源。

2防治地下水超采的方法

2.1在政策和法规上

行政管理方面,建立统一的地下水资源管理机构,实行规划开发,统一合理调度,如在市区内逐步停止自采井,统一调度使用城市供水;培养一批地下水资源监测、科研队伍,加强对事故处理的能力,同时为科学管理提供依据,建立完备的应急预案、水质监测、预警监控体系和严格的监管制度。在资金支持上,完善投入补偿机制。要加大对饮用水水源保护区的投入,研究制定优惠政策,多方筹集资金,用于饮用水水源地环境保护工作。法制管理方面,认真贯彻国家有关地下水资源管理的方针、政策及法规,制定符合地方实际情况的地下水管理条例,加强地下水资源环境保护与节约用水的宣传教育。

2.2在地下水开采管理上

2.2.1分区控制开采地下水

根据地下水超采造成危害的程度的预测评估,并考虑地下水资源的恢复、补给能力,将地下水开采管理划分为禁采区、限采区和控采区或不同的保护区,进行分区开采。深层地下水和浅层严重超采区实行禁采政策,如市区内、长期农业灌溉的严重超采区;浅层地下水一般超采区、已引发地质灾害地区和受污染地区,并具有一定的补给及恢复能力的地区实行限采政策;轻微超采区实行控制开采,实现采补平衡。并通过适当调整不同地区的水资源费来协助施行分区管理的政策。

2.2.2加强地下水信息监控管理

进一步完善地下水动态监测网络和地面沉降的检测,改进监测手段,如采用GPS技术,实现CPS监测与分层监测标组监测自动化,提高监测成果的时效性和服务水平。从而及时掌握地下水开采与地面沉降动态情况,适时调整地下水开采计划,实现地下水资源的动态管理,所得数据对科研工作也具有重要意义。

2.2.3充分利用雨水资源、加强水循环利用等方法,减少对地下水的开采

充分利用雨水灌溉,开展人工增雨作业,增设人工增雨作业点,灌溉季节增加有效降雨,工业生产和民用中尽量多的利用中水,据有关资料统计,城市供水的80%转化为污水,经收集处理后,其中70%的再生水可以再次循环使用。合理利用中水、雨水,减少地下水的开采量,以恢复和养蓄地下水,改善水文地质环境。

此外,还可以加强生态治理、加强地下水污染治理,通过拦蓄工程、湿地工程等,提升水体自我降解和生物降解能力。

2.3在地下水超采造成的各种地质问题防治方法研究上

2.3.1加强对大范围地面沉降的研究

在第七届国际地面沉降学术研讨会(2005)上,国土资源部副部长貟小苏讲话:“各个地区都根据自身实际,开展了深入和系统的地面沉降防治工作,并逐步形成和推进了区域联动。其中以上海、江苏、浙江为主体的长江三角洲地区;以北京、天津、河北等地为主的华北平原地区;以西安、太原为代表的构造盆地地区,其地面沉降监测、防治与研究都取得显著的成效”。在测量学上应加强对城市大范围进行地表沉降测量的研究,结合水文数据,对地下水超采形成地面沉降的研究工作具有重大意义。

2.3.2对于地下水超采的治理办法可以采用回灌方法,恢复养蓄地下水

因地制宜开展地下水人工回灌。人工回灌是防治地面沉降的有效手段之一,且方法简单,并能起到蓄水储能的综合效果,但需水量大。应积极创造条件,在保证水质的前提下,进行回灌。各含水层组之间水力联系较好的地区,具有接受大气降雨入渗与河水补给的特点,建设引雨回灌工程,利用雨洪资源渗漏回补地下水。

2.3.3沿海地区海水入侵的防治方法

采取的措施有:在供水井与海水之间打一排井,利用抽水造成水位低槽,或用注水方法形成水力屏障;在有利地质条件下,也可修建地下防水堤,这些方法,均可起到防止海水入侵的效果。应加强对这些工程地质方法在处理海水入侵中的研究。

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