太原市兰村泉域地下水位下降的成因及防范措施.pdf

1006 - 8139 (2002) 01 - 19 - 3太原市兰村泉域地下水位下降的成因及防范措施文佩仙(太原市兰村泉域水资源管理处 )文 　摘 :本文通过对太原市兰村泉域内兰村、西张、枣沟三大水源地地下水开采量、水位、水质的分析 ,阐述了兰村泉域地下水因过量超采 ,造成在泉域内大范围的地下水位下降 ,部分地区形成地下水水位降落漏斗 ,从而导致水质污染、地面沉降等问题进而提出了分质供水、优质优用的供水方式和做好人工回灌、调减限制地下水开采量等防范措施关键词 :兰村泉域 ;超采 ;漏斗 ;防范措施1 　引言太原市兰村泉域保护区位于太原市北郊区三给地垒以北 ,西边界 :沿柳林河与狮子河分水岭向南至王封村 ,北边界 :太原市与忻州地区行政区划边界 ,东边界 :太原市与阳泉市、晋中地区行政区划边界 ,总面积 2 592km2太原市兰村泉域保护区 ,北、东、西三面环山 ,中为盆地山区高程多在 1 100m 以上 ,东部山区属太行山系 ,称罕山 ,俗称东山 ,峰峦海拔一般为 1 360m～ 1 700m ,西部为吕梁山系 ,称西山 ,地形高峻 ,山峦起伏 ,其中以阁雷山最高 ,海拔为 2 000m 左右 ,为太原市同静乐县之交界。

北部为棋子山 ,海拔高程 1418m ,汾河自西山出兰村峡谷后 ,折向南流 ,经兰村、柴村出保护区 ,向市区蜿蜒南去盆地内冲积平原 ,海拔 755m～ 810m ,坡降 1/ 200 ,地势平坦 ,盆地最北端连接大孟 ———阳曲和泥屯两个小盆地 ,以石岭关、河庄、诸旺村与忻定盆地分界兰村泉域保护区地势总趋势是 :北高南低 ,东高西低 ,地形自山区向盆地呈阶梯下降 ,可谓簸箕状地形由于新构造运动的差异性 ,盆地内东西两侧地形具明显不对称 :西侧山区与盆地间地形突变 ,两者直接相接 ,边山洪积扇呈裙状起伏 ,扇小而坡度大 ,东侧地形缓慢变化 ,山区与盆地间存在有宽窄不等的黄土丘陵和台塬 ,这种不对称型的特点 ,对盆地内地下水具有明显的控制作用 ,使含水层的分布规律及其富水性有较大的差异性兰村泉域保护区按地下水的类型可分为岩溶水和孔隙水 ;按其分布情况又可分为 :北山岩溶水、东山岩溶水、三给地垒以北盆地孔隙水、杨兴、小返河古河道冲洪积扇孔隙水和黄土丘陵孔隙水下面就这几种水文地质单元来说明不同类型地下水的富水性和补、径、排情况兰村泉域保护区内岩溶地下水分为北山和东山岩溶水两个子系统其中北山地区岩溶较东山发育 ,富水性较强 ,灰岩分布面积也大 ,岩溶水在本区主要排泄部位是汾河悬泉寺 ———兰村一线。

东北山岩溶水又通过盆地的“□”字型汇流区联系在一起 ,形成统一的太原市岩溶水系统兰村泉域保护区内孔隙地下水主要分布在三给地垒以北地区 ,杨兴、小返河古河道冲洪积扇区和黄土丘陵区孔隙水 ,其中以三给地垒以北盆地最为富集 ,拥有西张、太钢等大水源地 ,蕴藏着丰富的孔隙水兰村泉域内泉水多年平均资源量为 22 684. 358万 m2 ,现状年 (2000 年 ) 地下水开采总量为 19 193 万m3 ,日均开采量为 53. 31 万 m32 　太原市兰村泉域地下水位下降的成因太原市兰村泉域水资源按水文地质单元主要分为 :兰村水源地、西张太钢水源地、枣沟水源地各水源地地下水动态分别从水量、水位、水质三个方面进行阐述2. 1 　兰村水源地 (岩溶水 )兰村水源地是北山岩溶水系统的集中开采区 ,其含水层为纯灰岩 ,透水性良好 ,水质优良 ,是太原市最大的供水水源 ,2000 年地下水总开采量为 10 618 万m3 ,日均开采量为 29. 49 万 m3 ,占兰村泉域地下水开采量的 55. 32 % ,近年来地下水开采量见表 1 :表 1 　兰村水源地下水资源开发利用情况表单位万 m3/ d年 　代 地下水可采资源量 开采量 可采与开 采平衡 开发利用率 %( △ W1/ △ W)1994 25 32. 49 - 7. 49 1301995 25 33. 19 - 8. 19 1331996 25 32. 50 - 7. 5 1301997 25 33. 27 - 8. 27 1331998 25 32. 62 - 7. 62 130. 41999 25 28. 4 - 3. 4 1142000 25 29. 49 - 4. 0 118(注 : △ W1 ———开采量 ; △ W———可采资源量 )·91·第 1 期 (总第 143 期 ) 　　　　　　　 　　　 山西水利科技 　　　　 　　　　　 No. 1 (Total No. 143)2002 年 2 月 　　　 　　　　　　　 SHANXI HYDROTECHNICS　　　　 　　　　　　　 Feb. 2002从表 1 中可以看出 ,兰村水源地各年度的开采量均已超采 ,而且最大时达 33. 27 万 m3/ d (1997 年度 ) ,超采率达 33 % ,需要特别注意的是由于地下水资源的长期超采 ,水源地内最大的兰村水厂 ,产水量出现衰减 ,具体情况见表 2 :表 2 　太原市兰村水厂各年度开采量统计表年代 1995 1996 1997 1998 1999 2000开采量(万 m3/ d) 31. 89 29. 95 28. 07 25. 62 23. 16 21. 28兰村水源地从 1965 年到 2000 年 36 年间 ,岩溶地下水位共下降 29. 13m ,平均每年下降 0. 81m。

从水位动态的全过程看 ,大致可分为以下几个阶段 ,详细情况见表 3 :表 3 　兰村水源地水位动态表时段 　 基本稳定期(1965 — 1987) 严重下降期(1988 — 1995) 有效控制期(1996 — 2000) 统计累计下降(m) 8. 75 16. 07 4. 3129. 13(合计 )年均下降(m) 0. 38 2. 01 0. 860. 81(平均 )2000 年兰村水源地 (岩溶水 ) 全年最低水位 (5 月份 ) 784. 88m ,最高水位 (1 月份 ) 788. 25m ,年变化幅度为 3. 37m ,年水位差为 - 3. 1m ,达到历史之最分析原因如下 :1) 1999～ 2000 年降雨量严重不足 ,是导致兰村水源地地下水位下降的主要原因2)三给地垒岩溶地下水开采是兰村水源地地下水位下降的另一主要原因从资料看 ,兰村水厂1993 年～ 1995 年日均开采量在 31 万 m3～ 32 万 m3 ,当时年均水位 791. 46m(1995 年 ) ,1996 年日均开采量减为 29. 95 万 m3 ,年均水位 788. 96m ,1997 年开采量继续减少 ,日均 28. 07 万 m3 ,地下水位有所回升 (与丰水年有关 ) 。

1998 年以后 ,开采量以 2 万 m3/ d 的速度逐年减少 ,2000 年年底地下水位下降至 785. 16m ,这期间 ,三给地垒岩溶地下水开采量逐年增加 ,由此看来 ,兰村水源地地下水位下降与三给地垒的开采有一定的关系3)枣沟水源袭夺兰村水源的补给资源 ,是兰村水源地下降的又一原因 1985 年以来 ,由于兰村水厂的扩建和枣沟水厂的投产 ,岩溶水的开采量大幅度增加 ,其地下水位也大幅度下降从水位动态来看 ,兰村、枣沟地下水位 ,1985 年分别为 810. 06m、 814. 13m ,水位差 4. 07m ,1998 年水位差减少到 1. 55m ,2000 年两水源地水位基本持平这种情况说明 ,兰村水源与枣沟水源地下水分水岭西移兰村水源补给区缩小 ,补给量减少 ,也是兰村水源地地下水位持续下降的原因之一2. 2 　西张、太钢水源地 (孔隙水 )西张、太钢水源地主要开采汾河冲积平原第二含水层组地下水第一含水层组孔隙水基本处于疏干状态 2000 年水源地开采总量 4 452 万 m3 ,占兰村泉域总开采量的 23. 2 %日均开采量 12. 37 万 m3由于地下含水层水力联系密切 ,故仅以水源地内西张水厂 (四水厂 )为例进行分析。

西张水厂 1970 年一期工程建成投产 ,1980 年以后由于水位持续下降 ,第一含水岩组逐步疏干 ,浅井报废开采量呈下降趋势 ,如表 4 所示 :表 4 　西张水厂水量统计表时 　间 1982 1984 1986 1990开采量 (万 m3/ d) 9. 6 9. 04 8. 1 3. 2490 年代开始深井投产 ,开采量见表 5 :表 5 　西张水厂开采量统计表时 　间 1991 1992 1993 1998 1999 2000开采量(万 m3/ d) 5. 83 8. 14 7. 73 6. 952 5. 22 5. 212西张水源地随着深井的投产 ,地下水位从 1965年的 802. 12m 降至 2000 年的 742. 93m ,36 年间累计下降 59. 19m ,其水位动态大致可分为以下几个阶段( Ks2 孔长期观测 ,见表 6) 表 6 　西张水源地下水位动态表阶段时间 水位平稳期1965 — 1970 超采期1971 — 1980 严重超采期1981 — 1990 控制期1991 — 2000累计下降水位 (m) 0. 45 13. 17 29. 14 13. 12年均下降水位 (m) 0. 075 1. 317 2. 65 1. 193由于加强了监管力度 ,减少了开采量 ,2000 年比1999 年少开采 210 万 m3。

加之汾河水库放水调节以及两水源地盆地孔隙水水位明显低于周围岩溶地下水水位 ,岩溶地下水对孔隙地下水顶托与侧向补给量比较充足 ,故 2000 年地下水位有所回升全年水位累计变化 (上升 ) 2. 55m2. 3 　枣沟水源地枣沟水源地岩溶地下水 2000 年总开采量为 4122万 m3 ,日均开采量 11. 45 万 m3 ,占泉域总开采量的21. 48 % 2000 年最高水位 (1 月份 ) 787. 86m ,最低水位 (12 月份 ) 785. 68m ,水位最大变幅 (下降 ) 2. 51m ,枣沟水源地岩溶地下水下降严重的主要原因是雨量少 ,·02·第 1 期 (总第 143 期 )2002 年 2 月 　 　 文佩仙 :太原市兰村泉域地下水位下降的成因及防范措施No. 1 (Total No. 143)Feb. 2002补给不足和开采量增加所致总之 ,由于过度超采而导致的水位下降、泉水枯竭、水质污染、地面沉降等问题在泉域范围内已相当严重过度开采引起了天然环境水文地质条件的改变水位的持续下降 ,大面积降落漏斗的形成 ,改变了水动力条件 ,使水质不佳的浅层水越流补给深层水 ,使深层水受到污染。

大量的开采引起地层中化学成分的迁移 ,含水层氧化还原条件增强 ,土地中有机物的分解 ,使水质受到一定影响根据 1990～ 2000年水质监测资料发现 ,地下水中污染物有 :挥发性酚类、氨氮、亚硝酸盐氮、铅、铁、锰、总 a 放射性、细菌总数、大肠菌群、氟化物等水质的污染极大地影响了太原市人民的饮水质量 ,其危害不可小视3 　防范措施1995 年 7 月 28 日 ,省市人大通过并公布实施了《太原市兰村泉域水资源保护管理条例》 ,使水资源的管理和保护工作逐步走上科学化、规范化、制度化和法制化的轨道3. 1 　加强《取水许可制度》的实施 ,实行总量控制继续实施总量控制 ,制定节水规划 ,大力发展和推广使用新的节水技术 ,污水资源化 ,努力降低用水指标有条件的地方要广泛采用分质供水 ,优质优用的供水方式 ,充分利用水质较差的浅层水太钢、二电厂等企业均开采或由自来水供给大量的优质地下水用于生产 ,十分可惜应考虑开采浅层地下水 ,节省深层优质地下水 ,从而缓解城区居民的生活用水3. 2 　开展人工回灌 ,增加地下水补给地下水位下降的直接原因是超采所致 ,人工开采超过天然补给 ,必须由人工补给平衡这样地下水水位下降才有可能得以控制。