(水利部水資源管理中心,100053,北京)
地下水是我國特別是北方地區(qū)重要的供水水源,是保障我國飲水安全、經(jīng)濟安全、糧食安全和生態(tài)安全不可或缺的戰(zhàn)略性資源。在人口快速增長、經(jīng)濟發(fā)展需要、我國水資源分布特點及對地下水自然屬性認識不足等條件的影響下,我國曾一度盲目無序地開采地下水,造成許多地區(qū)地下水超采嚴重,引發(fā)了一系列生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題,對當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活造成嚴重影響,在某些地區(qū)甚至成為制約國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。
進入21世紀以來,地下水資源的合理利用與科學(xué)管理受到高度重視,為查清地下水超采狀況,從20世紀90年代開始我國各地陸續(xù)開展了地下水超采區(qū)劃分工作,并分別依據(jù)1984—1993年、2001—2010年基礎(chǔ)資料完成兩次全國性成果,摸清了不同時期我國地下水超采區(qū)分布情況,探索和完善了超采區(qū)劃分技術(shù),培養(yǎng)了專業(yè)隊伍,為地下水資源管理和超采區(qū)治理奠定了基礎(chǔ)。目前多個省份已在超采區(qū)劃分的基礎(chǔ)上,開展了超采區(qū)嚴格管理和治理工作,并取得一定成效。
我國相關(guān)法律法規(guī)、政策、文件、技術(shù)成果及文獻中多次提及地下水超采區(qū),凸顯了對超采區(qū)的重視。然而許多人甚至專業(yè)技術(shù)與管理人員對地下水超采區(qū)的概念和界定并沒有非常清晰的認識,給實際工作帶來困擾。
《地下水超采區(qū)評價導(dǎo)則》(SL 286—2003)規(guī)定“地下水開采量超過可開采量,造成地下水水位持續(xù)下降,或因開發(fā)利用地下水引發(fā)了環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害或生態(tài)環(huán)境惡化現(xiàn)象,是判定地下水超采和劃定地下水超采區(qū)的依據(jù)”??梢?,實際開采量超過可開采量、地下水水位持續(xù)下降、由于地下水開采引發(fā)了生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題是判定地下水超采的三個基本要素。超采區(qū)具有絕對性和相對性雙重屬性:在某一區(qū)域內(nèi),只要具備上述要素之一,不管是由于何種原因(如降水量減少等)導(dǎo)致,都稱為超采區(qū),這是其絕對性屬性;同時,在多大區(qū)域、多長時間內(nèi)發(fā)生超采才可以稱為超采區(qū)則沒有嚴格的規(guī)定,通常根據(jù)具體工作的精度需求確定,這是超采區(qū)的相對性屬性。認識超采區(qū)的雙重屬性,對于超采區(qū)的劃分和管理至關(guān)重要。
要進一步認識某個超采區(qū),還必須了解其類型。超采區(qū)按不同的分類方法可分為不同類型:按面積大小,分為特大型、大型、中型和小型超采區(qū);按地下水賦存介質(zhì),分為孔隙水超采區(qū)、裂隙水超采區(qū)和巖溶水超采區(qū);按地下水埋藏條件,分為淺層地下水超采區(qū)和深層地下水超采區(qū);按超采的嚴重程度,分為一般超采區(qū)和嚴重超采區(qū)。不同類型的超采區(qū)劃分可為其精細化管理提供支撐。
以《地下水超采區(qū)評價導(dǎo)則》為主要依據(jù),基于地下水超采區(qū)的概念及判定要素,并在此基礎(chǔ)上進行完善和調(diào)整,研究提出了一套地下水超采區(qū)劃分標準。此標準以評價期內(nèi)年均地下水水位變化速率、年均地下水開采系數(shù)、地下水開采引發(fā)的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題為主要衡量指標,分別提出了不同類型地下水超采區(qū)的劃分標準。此標準已在實踐中得到廣泛應(yīng)用。
符合下列條件之一的區(qū)域,劃為超采區(qū):
①年均地下水開采系數(shù)(實際開采量與可開采量的比值)大于1.0;
②因地下水開采造成地下水水位呈持續(xù)下降趨勢;
③因地下水開采引發(fā)了生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題,如地面沉降、地面塌陷、地裂縫、土地沙化、名泉泉水流量衰減、海(咸)水入侵、水質(zhì)惡化等。
在地下水超采區(qū)內(nèi),符合下列條件之一的區(qū)域為嚴重超采區(qū),其余區(qū)域為一般超采區(qū):
①年均地下水開采系數(shù)大于1.3;
②淺層孔隙水水位年均下降速率大于1.0 m/a;
③深層孔隙水水位年均下降速率大于2.0 m/a;
④裂隙水或巖溶水水位年均下降速率大于1.5 m/a;
⑤因地下水開采,泉水流量年均衰減比率大于0.05;
⑥因地下水開采引發(fā)了地面沉降,年均地面沉降速率大于10 mm/a;
⑦因地下水開采引發(fā)了地面塌陷且在100 km2面積上的年均地面塌陷點多于2個,或坍塌巖土的體積大于2 m3的地面塌陷點年均多于1個;
⑧因地下水開采引發(fā)了地裂縫且在100 km2面積上的年均地裂縫多于2條,或同時滿足長度大于10 m、地表面撕裂寬度大于5 cm、深度大于0.5 m的地裂縫年均多于1條;
⑨因在沿海地區(qū)開采地下水引發(fā)了海(咸)水入侵,造成氯離子含量大于1 000 mg/L。
水位動態(tài)法是指以地下水水位下降速率作為判斷指標進行超采區(qū)劃分的方法。主要是依據(jù)多年地下水水位監(jiān)測數(shù)據(jù),計算不同監(jiān)測點在評價期內(nèi)的年均水位變化速率,繪制地下水水位變幅分區(qū)圖,再根據(jù)劃分標準圈定地下水超采區(qū)范圍。
水位動態(tài)法是劃分地下水超采區(qū)最直觀的方法,也是實際工作中被普遍認為最可靠的劃分方法。水位動態(tài)法適用于具有較長系列地下水水位監(jiān)測資料的地區(qū),監(jiān)測點密度越高,超采區(qū)劃分的精度也越高。
在水位動態(tài)法中,水位的累積效應(yīng)是必須要考慮的一種特殊情況,即評價期內(nèi)水位保持穩(wěn)定甚至小幅攀升。若歷史上曾經(jīng)嚴重超采且未恢復(fù)大規(guī)模開發(fā)利用前的水位,在這種情況下,通常以大規(guī)模開發(fā)利用前的水位為界,或以“三水”能夠良性循環(huán)的地下水水位為標準,圈定地下水超采區(qū)的邊界。
開采系數(shù)法是指以地下水開采系數(shù)(即實際開采量與可開采量的比值)的大小作為判定指標進行超采區(qū)劃分的方法。首先確定計算單元,統(tǒng)計計算單元內(nèi)年均實際開采量和可開采量,進而計算出開采系數(shù),根據(jù)劃分標準圈定出超采區(qū)范圍。計算單元的確定是開采系數(shù)法的關(guān)鍵因素之一,通常綜合考慮行政區(qū)和水文地質(zhì)單元進行確定,對于省級以上的區(qū)域工作,行政區(qū)精度不能超過縣級,條件具備的到鄉(xiāng)鎮(zhèn)為宜。
由于實際開采量統(tǒng)計的準確性和可開采量計算的精確性不足等原因,在目前階段,開采系數(shù)法通常認為不如水位動態(tài)法準確和可靠。開采系數(shù)法適用于取水計量設(shè)施完善、地下水資源評價工作基礎(chǔ)好的地區(qū)。
引發(fā)問題法是指以地下水開采引發(fā)的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題作為判定指標進行超采區(qū)劃分的方法。首先計算和統(tǒng)計評價期計算單元內(nèi)年均泉水流域衰減速率、年均地面沉降速率、地裂縫、地面塌陷、地下水水質(zhì)的類別及變化等參數(shù);再根據(jù)劃分標準圈定超采區(qū)范圍。
引發(fā)問題法適用于具有長系列生態(tài)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測資料的地區(qū)。難以判斷生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題是否由地下水過量開采引起及影響范圍是阻礙該方法廣泛應(yīng)用的主因。實際工作中,引發(fā)問題法一般在局部典型地區(qū)應(yīng)用較廣。
在超采區(qū)劃分工作中,應(yīng)根據(jù)工作區(qū)實際情況和方法的適用條件選擇劃分方法,遵循三種方法互相校核、相互驗證的原則,充分考慮地下水開發(fā)利用實際情況、水文地質(zhì)條件、超采區(qū)劃分精度、基礎(chǔ)資料的可靠性、評價期前地下水超采情況等因素,對采用不同方法初步圈定的地下水超采區(qū)邊界進行綜合分析與修正,確定最終超采區(qū)分布范圍。
從20世紀90年代開始,各地陸續(xù)開展了一些地下水超采區(qū)劃分工作,其中全國范圍的有兩次,上述劃分方法在實際工作中得到了廣泛應(yīng)用。在以1984—1993年基礎(chǔ)資料為依據(jù)的全國超采區(qū)評價工作中,要求首先采用開采系數(shù)法圈定超采區(qū)初步邊界,在此邊界內(nèi)進一步采用水位動態(tài)法和引發(fā)問題法驗證、劃定超采區(qū)最終范圍。在以2001—2010年基礎(chǔ)資料為依據(jù)的新一輪全國地下水超采區(qū)評價中,要求以水位動態(tài)法、開采系數(shù)法、引發(fā)問題法作為各省份超采區(qū)劃分的主要方法,遵循三種方法相互驗證、相互校核的原則;也可根據(jù)實際情況,以一種方法為主,其余方法作為補充和校核。據(jù)統(tǒng)計,在此次評價中全國共23個省份存在超采區(qū),以水位動態(tài)法為主劃分的有河北、山西、陜西、甘肅、河南、吉林、云南等7個??;以開采系數(shù)法為主劃分的有內(nèi)蒙古、新疆等2個自治區(qū);以引發(fā)問題法為主劃分的有上海、廣西、海南等3個省(自治區(qū)、直轄市);北京、天津、遼寧、黑龍江等10個省(自治區(qū)、直轄市)平行采用三種方法,以疊加后最大外包線圍括的區(qū)域作為超采區(qū)范圍。目前,河北、江蘇等省的新一輪超采區(qū)劃分成果已實際應(yīng)用于水資源管理工作中,為新時期最嚴格水資源管理制度的落實提供了支撐。
①超采是地下水資源管理的主要矛盾,地下水超采區(qū)管理是實行最嚴格地下水管理的主要抓手之一,采用科學(xué)、統(tǒng)一、適宜的劃分方法劃分出合理的超采區(qū)范圍是超采區(qū)管理的重要基礎(chǔ)工作。為實現(xiàn)科學(xué)化、規(guī)范化、精細化管理,掌握地下水超采最新情況,衡量各地地下水開發(fā)利用及其管理成效,建議定期組織劃分或復(fù)核地下水超采區(qū),周期以10年為宜。
②地下水超采區(qū)劃分和管理是實施較早的地下水資源管理手段,特別是實行最嚴格水資源管理制度以來,超采區(qū)管理工作得到了有效推動。迄今已有15省(自治區(qū)、直轄市)以政府文件的形式公布了超采區(qū)(或禁限采區(qū))的面積與范圍,并提出管理目標和要求,為地下水資源管理提供了強有力的法規(guī)依據(jù)。但值得注意的是,仍有近10個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)尚未公布超采區(qū)范圍與面積,公布超采區(qū)的?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)中有半數(shù)以上依據(jù)的是十年前劃分成果,已不能適應(yīng)當(dāng)前形勢,建議盡快對最新成果予以公布。
③我國相關(guān)法律、法規(guī)文件中多次提及超采區(qū)管理,但對于管理手段、懲罰措施等尚無具體細化規(guī)定,給地方的執(zhí)法管理帶來困擾。建議盡快制定出臺超采區(qū)管理專項法規(guī)文件,明確和細化各項管理規(guī)定,為超采區(qū)管理提供操作性強的法律依據(jù)。
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