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银川市地下水超采区治理方案
银川市水务局
宁夏水文水资源勘测局
2016年8月
前 言
地下水作为水资源的重要组成部分,不仅是支撑银川市工业和生活用水的主要供水水源,也是农业抗旱的补充水源,更是维系绿洲生态系统的支撑条件之一,对于保障银川市供水安全、粮食安全、经济安全、生态安全等具有十分重要的作用。在银川市冲湖积平原与贺兰山山前洪积倾斜平原和冲积平原一带,城市生活、工业和农业用水长期开采地下水,形成地下水超采区,为了保护地下水资源,对超采区进行治理显得非常必要和紧迫。为了防止由于长期集中大量开采地下水所引发的一系列生态与环境地质问题,银川市水务局根据自治区人民政府办公厅《关于印发宁夏地下水超采区治理方案的通知》,按照市人民政府的要求,在前期相关工作成果的基础上,由银川市水务局主持编制《银川市地下水超采区治理方案》。治理范围为银川市地下水超采区;通过水源置换、地下水压采、水源地保护等工程措施,结合非工程措施,保护地下水资源。 治理方案编制依据主要为:《中华人民共和国水法》第三十六条明确规定:在地下水超采地区,县级以上地方人民政府应当采取措施,严格控制开采地下水。《水污染防治行动计划》(国发〔2015〕17 号)中第三条规定:严控地下水超采。2011 年,《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》(中发〔2011〕1 号)指出:要严格地下水管理和保护,尽快核定并公布禁采和限采范围,逐步削减地下水超采量,实现采补平衡。2012 年,《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》(国发〔2012〕3号)明确要求各省、自治区、直辖市人民政府尽快核定并公布地下水禁采和限采范围。《水利部关于加强地下水资源管理和保护的函》(水资源函[2015]67 号)对地下水资源管理与保护工作提出了具体要求和部署。以及宁夏水文水资源勘测局和国土资源调查监测院于 2013 年 1 月编制完成《宁夏回族自治区地下水超采区评价报告》所确定的银川市地下水超采区范围。《宁夏回族自治区地下水超采区评价报告》是根据水利部《关于开展全国地下水超采区评价工作的通知》(办资源[2012]285 号)精神,按照《全国地下水超采区评价技术大纲》技术要求,结合宁夏实际情况,收集全区水文地质、经济社会等基础资料及与地下水相关的科研成果,借鉴各部门研究成果,水利、国土部门加强协作,针对宁夏地下水开发利用及其存在问题,提出地下水超采区划定成果以及地下水保护建议。并通过水利部审查。
依据上述编制依据,确定地下水的超采范围和治理范围,通过对现状井的调查及地下水动态分析结合管理措施制定银川市地下水治理方案。治理范围为银川市地下水超采区;规划至2020年,通过水源置换、地下水压采、水源地保护等工程措施,结合非工程措施,保护地下水资源。
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1 银川市区域概况
1.1 自然概况
1.1.1 地理位置
银川市位于中国西北地区东部,宁夏平原,黄河西岸,贺兰山以东,是宁夏回族自治区的首府城市,银川市市区(三区两县及灵武)土地面积 9192.5kk㎡,下辖兴庆区 828.37k㎡、金凤区 345.46kk㎡、西夏区1129.72 kk㎡、永宁 1178.7kk㎡、贺兰1527.2kk㎡、灵武4529kk㎡。银川市三区共辖22个街道办事处、6个镇、2 个乡和162个居委会、67个村民委员会。以上为银川市行政区划,前期银川市水源地基本情况介绍,机井调查阶段的资料覆盖三区两县。但银川市超采区治理范围只包括银川市三区。
1.1.2 地形地貌
(1)地形特征
银川市位于银川平原中部,地处黄河中上游,贺兰山东麓至黄河西岸。地势西高东低,一般海拔1100~1200m,东西宽42~52km,南北长38km左右。西部贺兰山属石质中高山地,总体走向呈北东30º,海拔一般在1500~3200m之间,最高峰达3500m以上,山高坡陡,气势雄伟,是阻挡西北冷空气和风沙的天然屏障。中部则是广阔平原,由山前洪积倾斜平原、冲洪积平原和冲积、冲湖积平原组成,地势开阔平坦。黄河冲积平原是银川平原地势最低的地貌单元,海拔1100m左右。平原区由于地势开阔平坦,有近2000年的垦殖历史、沟渠纵横、农田密布、湖沼星罗棋布,是重要的农林牧副渔生产区。
(2)地貌特征
银川市地貌按成因划分,可分为水流堆积类型和风积类型两类。
I、水流堆积类型地貌:
① 山前洪积倾斜平原
位于贺兰山东麓山前洪积平原上部,沿贺兰山东麓呈带状展布,面积约304k㎡,地面高程1130~1600m,由西向东倾斜。洪积扇顶部:地面坡降50‰~30‰。块石累累,植被稀疏;洪积扇中部带,地面坡降30‰~10‰,砂砾混杂,常夹有细粒物质透镜体;洪积扇前缘带,地面坡降5‰左右,地势平坦。按组成的地层时代和微地貌形态的不同,可划分为古洪积扇、老洪积扇、新洪积扇、洪积平原和近代洪积扇五个类型。
② 扇前洪积洼地
主要以狭长带状分布于山前洪积倾斜平原以东,冲洪积平原以西。面积约100k㎡,由近代洪积物组成,海拔1115~1128m,地形低平,局部垦殖。
③冲洪积平原
西邻山前洪积倾斜平原,东部与冲积湖积平原二级阶地后缘相交,该平原呈南北向延伸,东西宽5~15km,由洪积相物质与冲积相物质交错堆积而成,地面高1110~1130m。地势自西向东微微倾斜,地面坡降为3‰~1‰,地形平坦,土质肥沃利于灌溉和垦殖,是主要的农业、林牧业发展基地。
④冲积湖积平原
西与冲洪积平原相邻,向东延伸至黄河边,古黄河多次摆动改道,与由此而产生的湖沼共同堆积而成,宽度为10~30km,海拔1089~1114m。平原受银川断陷盆地周边断裂构造的控制,第四纪以来处于沉降状态,到全新世时,以下降为主的同时尚伴有某种程度振荡式的抬升,因此,在近代冲积湖积平原上,除沿河岸一带形成河漫滩地外,整个平原没受强烈切割,地形低洼平坦,地面以0.7‰~0.5‰的坡度向东北微微倾斜,由西向东可划分为黄河冲积二级阶地、黄河冲积一级阶地及黄河漫滩三个形态类型。
二级阶地:由全新统早期河湖积物(Q41al+l)组成,海拔1088~1041m,宽10~20km,最宽26km,其上下游平均比降为0.17‰。地面低平,湖沼遍布,部分地区盐碱化严重。
一级阶地:海拔1088~1040m,由近代河湖物(Q42al+l)组成。其南北向坡降为0.18‰东西向,坡降为0.17‰~1‰,宽4~12km,其前坎高于河漫滩0.5~1.0m。
河漫滩:由近代冲积物组成,沿黄河两岸呈不规则的带状分布,海拔1087~1039m,平均比降0.16‰,地面高于黄河水位0.1~1.0m。II、风积类型地貌:
主要为固定半固定沙丘、活动沙丘。
风积物主要分布在银川市东南部,夹于黄河二级阶地后缘与冲洪积平原之间,在银川市的北部也有小范围分布。风积物在银川市范围内面积约176k㎡。活动沙丘分布在金凤区以南地区,多为新月型和垄岗型沙丘,现仍向东和东南方向移动。新月型沙丘长轴方向北西,坡度平缓,为7~20º,背风坡南东,坡度陡峻,为30~40º,高度一般在2~5m之间,个别高达10~15m,沙丘主要为细砂组成,丘间地表由小砾石散布,地势呈波状起伏。固定半固定沙丘主要分布在西夏区
以南,为典型的固定式草丛沙丘。特别是镇北堡北东一带,沙丘高1~3m,呈单个不连续状,表面覆盖的植被主要为耐干旱的白刺等。
银川市地形分为山地和平原两大部分。西部、南部较高,北部、东部较低,略呈西南-东北方向倾斜。自西向东分别为贺兰山地、洪积扇前倾斜平原、洪积冲积平原、冲积湖沼平原、河漫滩地等。平原区海拔在1010m~1150m 之间,土层较厚。西部贺兰山为石质中高山,呈北偏东走向,全长约 150km,最高峰海拔 3556m,是阻挡西北冷空气和风沙的天然屏障。
1.1.3 气候特征
银川市属典型的中温带大陆性气候,主要气候特点是四季分明,春迟夏短,秋早冬长,昼夜温差大,雨雪稀少,蒸发强烈,气候干燥,风大沙多等。年平均气温 8.5℃左右,年平均日照时数2800~3000h,是中国太阳辐射和日照时数最多的地区之一。无霜期 185d 左右。多年平均(1956~2000 年)降水量182mm,降水主要集中在6~9 月份,占全年降水量的72%。银川市年均水面蒸发量为1247mm(E601 型),干旱指数6.8。银川市主要灾害为干旱,其次为山洪、暴雨、霜冻、冰雹等,大风、沙尘暴亦有出现。
1.1.4 河流水系
银川市主要水系由三部分组成,黄河干流、东西横向的山洪沟、引黄干渠及排水沟。
(1)黄河干流
黄河是银川的主要河流,南北贯穿全市。黄河干流自永宁县石坝进入兴庆区,流向南西~北东,从月牙湖流出,境内全长约26.4km,是兴庆区主要过境河流和农业主要灌溉水源。
(2)引黄干渠及排水沟
银川平原引黄灌溉已有两千多年的历史。引黄干渠有西干渠、唐徕渠、汉延渠、惠农渠等。银川市的主要排水沟有银东干沟、南大沟、八一沟、七沟、第二排水沟、银新沟、通伏沟、黄羊沟、永二干沟等。
历史上由于黄河不断改道,加上人类灌溉退水的影响,银川市湖泊湿地众多,古有“七十二连湖”之说,现有“塞上湖城”之称谓。主要为天然湿地,较著名的有鸣翠湖、阅海、宝湖等。
(3)山洪沟
银川市境内除黄河干流为常年流水河流外,其余均为间歇性山洪沟,个别有常流水,其余只有汛期才有洪水汇集。
西夏区西部贺兰山分布的主要山洪沟有苏峪口沟、小口子沟、榆树沟等。
兴庆区黄河东岸分布山洪沟道主要有水洞沟、冰沟等,为季节性沟道,有暴雨后才产生洪水,直接入黄河。
1.2 人口及社会经济情况
银川市2015年总人口216.41万,其中城镇人口164.04万人。2015年地区生产总值1480.73亿元,其中第一产业57.46亿元、第二产业787.11亿元、第三产业636.16 亿元。2015 年农田灌溉面积51.38 万亩(水田18.56万亩、水浇地22.33万亩、菜田10.49万亩),林牧渔用水面积11.32万亩,其中(林果面积6.96万亩、草场面积1.66万亩、鱼塘补水面积2.70万亩)。2015 年银川市牲畜共计18.83万头,其中大牲畜6.96 万头、小牲畜11.87万头。2015年银川市主要农作物产量83.18 万t,城镇居民人均年可支配收入28261元、农民家庭平均每人年纯收入11148 元。
1.3 水资源概况
1.3.1 水资源要素
(1)降水量
银川市降水稀少,多年平均降水量182mm。年内降水主要集中在6~9月,占年降水量的72%左右,尤以7~8月份最多,占全年总量的50%。降水量年际变化大,时空分布不均,年最大降水量427.3mm,年最小降水量98.2mm,相差4.4倍。见表1-1。
表1-1 多年平均月年降水量分配表 单位:mm
(2)水面蒸发银川市多年平均蒸发量1247mm(E601型蒸发皿),年内最大值出现在5、6、7月份,最小值出现在1月、12月份,水面蒸发量年际变化较小。逐月分配见表1-2。
表1-2 多年平均月年水面蒸发量分配表 单位:mm
(3)泥沙
银川市黄河右岸诸沟道地面坡度相对较缓,水蚀较小,年输沙模数在200~500t/k㎡之间。引黄灌区地势平坦,年降水量少,受灌溉影响土壤较湿润,水蚀现象少,年输沙模数200t/k㎡左右。
1.3.2 地表水资源状况
(1)过境水量
根据宁夏入境下河沿水文站和出境石嘴山水文站系列资料,多年平均径流量以1956~2000年45年系列计算,下河沿水文站实测入境水量306.8亿m³,石嘴山站出境水量281.2 亿m³,进出境相差25.6亿m³。
(2)地表水资源量
地表水资源量根据还原后的单站径流深绘制逐年径流深等值线
图(1956~2000 年系列)量算。根据《宁夏回族自治区县(区)水资源详查》报告,银川市多年平均降水量3.023亿m³,多年平均地表水资源量为0.278亿m³
(其中矿化度<2.0g/L 的地表水资源量0.268亿m³、矿化度2.0~5.0g/L 的地表水资源量0.010亿m³),径流深16.7mm,年径流系数 0.09。银川市地表水资源量少,年内、年际变化大,地区分布不均,当地地表水资源的开发利用难度大。
1.3.3 地下水资源状况
地下水资源量计算采用水均衡法计算,评价内容主要为与大气降水有直接联系的浅层地下水。计算各分区近期条件下各项补给量、排泄量,以各项补给量之和减去山前侧向补给量和井灌回归补给量作为平原区地下水资源量。补给项包括渠系渗漏补给、田间入渗补给、降水入渗补给、侧向补给以及井灌回归补给;排泄项包括潜水蒸发、河道排泄、侧向排泄以及地下水实际开采量。
由于大量引黄水量进行渠系渗漏补给和田间入渗补给,银川市引黄灌区地下水资源较为丰富,黄河左岸及黄河右岸非灌区地区地下水补给主要是降水入渗补给,由于干旱少雨,补给来源极少。 根据《宁夏回族自治区县(区)水资源详查》报告,银川市多年平均地下水资源量2.46亿m³,大部分是引黄水体的补给量,为地表水的重复计算量。地下水埋深较浅,开采条件较好,年可开采量1.37亿m³。
1.3.4 水资源总量
水资源总量是指银川市当地降水形成的地表和地下产水量,即地表径流量与降水入渗补给量之和,不包括过境水量。水资源总量计算用下式计算:
W=R+Q-Rg-Q表补
W 为水资源总量;R为河川径流量;Q为地下水资源量;Rg为河川基流量,是山丘区地表水资源与地下水资源量之间的重复量;Q表补为地表水体补给量,是平原区地表水资源与地下水资源之间的重复量。对山丘区来讲Q表补为零,对平原区来讲Rg为零。 银川市多年平均水资源总量为0.587亿m³,其中地表水资源量0.278亿m³,地下水资源量2.46亿m³,地表水资源与地下水资源间重复计算量2.151亿m³。
1.4 地质与水文地质
1.4.1 地质构造
银川市属银川盆地中部,银川盆地为一新生代形成的断陷盆地。位于鄂尔多斯地块西缘,东面以黄河断裂与鄂尔多斯地块相接,西边为贺兰山东麓断裂带与山体过渡相连。在横剖面上呈地堑式阶梯状下落,大体上在中部深度最大,东西两侧逐渐变浅;在纵剖面上,于平罗~银川附近沉降最深,向南北两端呈阶梯状抬升。
银川盆地周边及盆地内活动断裂主要以 NNE 向为主,穿过银川市的大型断裂主要有4 条。穿过银川市的主要断裂特征见表1-3。
表1-3 银川市主要断裂特征简表
1.4.2 地层与岩性
银川盆地及周边地区属华北地层区和秦祁昆地层区,周边地区出露地层自老而新有太古界,元古界,古生界的寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系,中生界的三迭系、侏罗系、白垩系及新生界的第三系、第四系。
1.4.3 水文地质分区
根据水文地质条件,银川市在贺兰山水文地质区、平原水文地质区范围内。
银川平原区分引黄灌区和山前倾斜平原两个水文地质单元。山前倾斜平原为单一潜水区,含水层岩性横向看自西向东由粗变细,由块石、卵砾石、砂砾石变为砂砾石夹砂层;纵向看南端含水层岩性主要为碎石、砂砾石和砂层,分选磨圆极差,含泥质,向北至园艺场相对变细,为砾石、砂砾石和砂层。地下水埋深西部大于东部,南部大于北部;埋深50~100m,在洪积扇前缘埋深一般10~30m。地下水主要补给来源为西部贺兰山区侧向地下径流、洪水散失及降水入渗补给。排泄以侧向地下径流和人工开采为主。
1.4.4 地下水赋存条件
银川市地下水按赋存条件和岩性特征可以确定,区内的地下水为松散岩类孔隙水,现将该地下水的形成条件与分布规律分述如下。
银川市所处的银川盆地为新生代形成的断陷盆地,总体走向 NNE向,新生界厚度达 7000m,第四系最厚达2000m,下伏第三系大于1700m。据物探资料基底由周边向中心呈地堑式断阶状陷落。基底地层,黄渠桥以北为晚古生界,中南部为早古生界,第三系呈一宽缓向斜,两翼倾角310º,西陡东缓。其东缘以黄河基底断裂为界。银川盆地在基底构造的控制下,第四纪以来一直处于沉降状态,沉降幅度最大处有西大滩一带、罗家庄北侧一带与灵武北侧一带,第四系自沉降中心向四周变薄,由大于1000m至小于500m,在贺兰山山前地带约300~500m,于黄河附近约数十米至百余米。
银川盆地第四纪成因类型由山麓至黄河河床呈现典型的带状分布:洪积→冲洪积→冲湖积→冲积。洪积物以贺兰山东麓最发育,岩性主要由粗细不一的块石、碎石与砂砾石组成,偶夹薄层粘性土,由连绵的洪积扇扇群构成洪积倾斜平原,宽1~10km 不等,南宽北窄。在牛首山与灵武东山山麓地带,洪积扇较小,仅呈断续分布。在洪积扇前缘地带,洪积与冲积(或湖积)的粗细物质呈犬牙交错状堆积,部分扇前洼地甚至以粘性土为主,使水文地质条件显得复杂。冲洪积仍以贺兰山东麓最发育,形成山前冲洪积倾斜平原,宽 1~15km,由南向北变窄,岩性以中细砂为主夹粘性土层。冲湖积由细砂、粉砂与粘性土互层组成,局部夹淤泥。冲积物主要分布于黄河两岸,岩性由上游至下游变细,在青铜峡至仁存渡一带,主要为砂卵砾石堆积,形成冲积扇,由河床向东西两侧变薄,向北增厚,粒度变细并逐渐过渡为中细砂夹粘性土。总之,由盆地边缘到沉降中心,沉积物是由粗变细的。
银川市的水文地质条件明显受岩性结构的控制。贺兰山东麓洪积倾斜平原以东,由于岩性由较单一的砂砾卵石层结构递变为砂性土与粘性土互层的多层结构,地下水由单一潜水逐渐变为“双层结构”的潜水~承压水。据现有勘探资料,在250m深度内一般有三个主要含水层,即潜水、第一承压水、第二承压水,潜水水质较差,易污染,一般不用于工业和城市生活供水;而承压水水质较好,水量大,不易污染,成为工业和城市生活供水的主要开采层。
1.4.5 含水层分布
根据对研究区地质、地貌、水文地质条件及钻孔资料的分析,把银川平原的第四系松散岩类孔隙水分为两个大区(图1-1):单一潜水区和多层结构区。单一潜水区主要分布在平原区西部和南部的局部地区,主要由贺兰山东麓山麓洪积与青铜峡峡口冲积砂卵砾石组成,岩性上下基本一致,地下水为单一潜水,水量丰富,水质良好。其它地区为多层结构区,在大约 250m 深度以上的范围内,可划分出三个含水岩组,从上向下依次是潜水含水岩组、第一承压含水岩组、第二
承压含水岩组,各含水岩组之间通常具有相对较为连续的弱透水层。
图1-1 银川平原含水层结构分区图
I、单一潜水区
单一潜水区包括黄河峡口冲积扇单一潜水区及贺兰山东麓洪积倾斜平原单一潜水区。
黄河峡口冲积扇单一潜水区分布于银川平原最南端,系黄河出青铜峡峡口所形成的冲积扇,岩性单一。从西南向东北,含水层隔水底板标高逐渐降低,含水层岩性由卵砾石逐渐变为含砾粉细砂,含水层厚度由薄变厚,从10m到大于 300m。地下水水位埋深0.5-4.0m,单井涌水量2000m³/d,冲积扇上部单井涌水量大于5000m³/d,向冲积扇边缘水量减少,地下水TDS一般小于1g/L。
贺兰山东麓洪积斜平原单一潜水区沿贺兰山东麓分布,北起红果子火车站,南至永宁窦家圈,为贺兰山山前冲洪积物。南北长120km,东西宽3-10km。含水层岩性总体上自西向东由粗变细,由块石、卵砾石、砂砾石变为砂砾石夹砂层。第四系厚度除南部的黄羊滩农场较薄(小于100m)外,其余地区均较厚,可达 500-600m。地下水水位埋深西部大于东部,南部大于北部。单井涌水量大于1000m³/d。水质良好,TDS通常小于 1g/L,水化学类型为重碳酸盐型水。
II、多层结构区
(1)潜水含水岩组
潜水含水岩组岩性在平原区南段以中细砂为主,中段以细砂为主,北段以粉细砂为主。自盆地边缘向盆地中心及由南向北,含水层岩性逐渐变细,淤泥质含量增多。含水层厚度一般为20-60m(图1-2)。该组含水层厚度总的变化规律是,从南向北,含水层厚度由厚变薄;从平原中部向东、西两侧,除了部分地区以外,含水层厚度也具有从厚变薄的趋势。地下水位埋深由平原中心向边缘逐渐递增,在山前洪积倾斜平原地带为2-10m,冲湖积平原和冲积平原小于2m。潜水含水岩组隔水底板主要由粘土、砂粘土组成,其厚度一般为2-12m(图1-3)。从平原中部向东、西两侧,潜水含水岩组隔水底板具有从薄变厚的规律。潜水含水岩组底板标高的变化趋势与平原区地形的变化类似,具有从南向北、从西向东,底板标高逐渐降低的趋势(图1-4、1-5)。
(2)第一承压含水岩组
第一承压含水岩组顶板埋深通常在25-60m之间,底板埋深一般为140-160m。含水岩组通常由2-5个相互具有水力联系的含水层所构成,它们之间有极不稳定的粘性土夹层,连续性差,地下水体相互贯通(图1-6)。含水层岩性主要为细砂、粉细砂和少量中砂。第一承压含水岩组的厚度一般在40-130m之间(图1-7)。该含水岩组厚度总的变化规律是,在平原的中部地区含水层厚度较大,向东、西两侧,含水层厚度逐渐变薄。第一承压含水层是银川市城市供水的主要开采层,多年来形成了以西夏区为中心的区域性水位降落漏斗,2000年中心水位降至地表以下19.107m,漏斗面积达437.67km2。第一承压含水岩组隔水底板的岩性亦为粘土、砂粘土,其厚度一般为 2-14m(图1-8),具有从西向东,其厚度由厚变薄的规律。
图1-6 银川平原中部东西向水文地质剖面图
第一承压含水岩组底板标高的变化具有从南向北、从西向东,底板标高逐渐降低的趋势(图 1-9、图 1-10)。与潜水含水岩组底板标高变化不同的是,在平原区北部的陶乐县以北及平罗县附近地区,第一承压含水岩组的底板明显升高。
(3)第二承压含水岩组
第二承压含水岩组底板埋深一般为240-260m,岩性以细砂、粉细砂为主。含水层厚度一般在60-125m 之间(图 1-11)。除了局部地区(平罗县附近地区)以外,该组含水层厚度的变化规律是,在平原中部地区厚度较大,向东、西两侧,厚度变薄。第二承压含水岩组底板标高在贺兰县与平罗县之间的地带最低(图 1-12),向南、向北以及向西,底板标高均有所增大。
1.4.6 地下水补、径、排及动态特征
银川市地下水的补给、径流和排泄除了受到地质、地貌、构造、岩性条件及气象、水文等因素的影响外,还受到了人为因素的极大影响。在上述因素的综合作用下,地下水的补、径、排条件呈现出其固有的特征。
I、地下水的补给
银川市地下水的补给来源主要包括:引黄渠系渗漏及灌溉入渗补给、大气降水补给、侧向径流补给、洪水散失补给。其中引黄渠系渗漏及灌溉入渗补给是地下水最主要的补给源,其补给量占到了地下水总补给量的80%以上。
① 渠系渗漏补给
银川市内目前共有干渠四条,支渠、农渠、毛渠纵横交错。地表土层厚度一般较薄,多为0.5~3.0m,渠系一般切入渗透性强的砂卵石层,使渠系水与地下水具有密切的水力联系。据调查,区内的干渠为季节性引黄灌溉渠,每年的4月上旬至9月下旬进行夏、秋灌,10月20号至11月20号进行冬灌。从渠水位与地下水关系来看,渠系水补给地下水。根据本次渠道输水调查和测流,并进行渠渗计算,参照前人工作成果资料,确定本区渠道入渗强度(见表1-4)。
表1-4 银川市渠系入渗强度统计表
②大气降水补给
大气降水对地下水的补给取决于大气降水量、降水形式以及包气带岩性和地下水位埋深等。银川市降水量较小,多年平均降水量为194.6mm,且多集中在7~9月,这期间的降水量占全年降水量的69%。根据地下水长观资料,一次降水量小于10mm 的降水对地下水影响不大,当一次降水量大于10mm 时地下水得到补给,因此,把能产生明显补给时的降雨量称为“有效降雨量”。有效降雨量的大小与包气带岩性相关,包气带岩性的渗透性强则有效降雨量大,反之则小。由于
银川市主要位于银川平原中部,银川气象站的气象数据更具有代表性,故本次大气降水入渗补给计算中降雨量依照银川站的统计数据。 银川市内包气带岩性贺兰山洪积倾斜平原和周边台地最粗,冲湖积平原最细,地下水埋深由周边山区向黄河变浅。包气带岩性粗大、地下水位埋藏浅的地方有利于降水渗入,但贺兰山东麓洪积扇上部岩性颗粒虽然粗大,可水位埋深大于80m,降水补给量很小。根据银川站地下水长观资料得出,银川市有效降水量占全年降水量的55%。
按银川市的地貌进行综合取值(表1-5),绘制降雨入渗系数分区图(图1-13)。
表1-5 降雨入渗系数选用表
图1-13 降雨入渗系数分区图
③侧向径流补给
银川市西部为山区或丘陵台地,南、北为平原,东部以黄河为边界。根据银川市不同的渗透系数、含水层厚度以及不同的水力坡度,我们将潜水含水层分成27个控制段,第一承压含水层分成16段,第二承压含水层分成22段分别计算侧向径流量。得出潜水含水层每天径流流入量为88.4472 万m³/d,折算成年径流流入量为3237.1665万m³/a。第一承压水含水层断面径流入量为74.2172 万m³/d,折合成年径流入量为 2.7 亿m³/a。第二承压水含水层断面径流入量为4.6172万m³/d,折合成年径流入量为0.17 亿m³/a。
④洪水散失补给
银川平原四周多为山区或丘陵台地,分水岭以内降雨形成的洪水只有少部分流入黄河和沟渠,大部分在山前散失渗入地下形成地下水。洪水散失补给量决定于山区洪水的大小和补给区岩性颗粒的大小、地形坡度等。
银川市西部贺兰山中北段山高谷深,降水量大,山前洪积扇包气带岩性多为卵石、砾石、砂砾石及砂土,洪水易于渗漏补给地下水,其它地区地形平缓,降水量小,补给区包气带岩性较细,洪水散失补给相对较小。区内山洪散失主要发生在每年的7、8、9三个月,分布在贺兰山山前洪积倾斜平原。根据以往监测,贺兰山山前洪积倾斜平原山洪径流高度为h=17.5mm/a,山洪散失渗入补给系数 β=0.7,经统计,形成山洪的面积 F=312k㎡。则:
⑤灌溉回渗补给
银川市是重要的农业基地,随着农田开发,灌溉水量日益增加。
引黄灌溉在银川市是一种常见的灌溉方式,每年的4月初至9月末进行夏秋灌,10月20日至11月20日进行冬灌,这些灌溉水有一部分又回渗补给了地下水。根据多年的资料得出了银川市灌溉入渗参数(见表1-6)。
渠系渗漏与灌溉入渗地下水补给量占到了地下水总补给量的80%以上,其它各项地下水补给量通常较小,其总和一般不超过地下水总补给量的20%。
表1-6 银川市灌溉入渗参数表
II、地下水的径流
承压水在银川平原西部地区和苦水河三角洲水力坡度为1.5~3.8‰,径流条件好,在西部边界地下水径流方向自西向东,苦水河三角洲流向北西;从贺兰县-沙湖一平罗,地下水径流滞缓,流向整体上为正北向,只是在西部边界附近,从西流向东。沿着黄河,第一承压水有一水头低谷,特别是在永宁县城以南,该低谷带尤其明显,在低谷带上,承压水向低谷汇集。
从第一承压水等水位线图(图1-20)可以看出,银川市由于开采地下水,在第一承压水中形成了降落漏斗,地下水流向指向漏斗中心。
图1-20 第一承压水水位等值线图
III、地下水的排泄
银川市地下水在径流过程中,一部分以蒸发和人工开采的形式排泄,一部分则以侧向径流形式流向排水沟和黄河,其中蒸发排泄是主要的排泄方式,其排泄量约占到了总排泄量的30%。
① 蒸发
在气候相同的地区,影响蒸发的主要因素是潜水水位埋深和包气带岩性。银川市地下水的蒸发主要发生在春、夏、秋三个季节,冬季地下水的蒸发量很小,而且当潜水位埋深超过3m时蒸发便极其微弱,甚至不受蒸发的影响。银川市大部分地段包气带岩性为粘砂土和粉土,水位埋深多小于3m。通过银川气象站多年资料计算出地下水的蒸发强度,为区内地下水资源均衡计算提供参数依据(见表1-7)。
表1-7 地下水蒸发强度统计表
② 排水沟排泄
银川市内主要排水沟有银新干沟、第二排水沟以及永二干沟。由于银川市的潜水埋深一般在1至3m,因此排水沟的深度超过潜水埋深,排水沟除排泄灌溉回水、污水外,还排泄部分地下水。本次工作中,对银川市2008年排水沟的排水量进行了统计(表1-8)。
表1-8 排水沟排泄参数表
③ 人工开采
随着工农业的发展,对地下水的需求也在不断增加,人工开采成为地下水排泄的一种途径。根据地下水开采量调查及资料分析可以看出银川市内共有集中供水水源地8处,通过调查统计,计算出每个供水水源地的年开采量,从而计算出银川市集中供水开采量,得出银川市集中供水第一承压水开采量为0.4151×108m³/a,第二承压水开采量为0.4151×108m³/a。银川市分散供水第一承压水开采总量为0.7640×108m³/a,潜水开采总量为0.3698×108m³/a。通过以上计算,我们可知银川市地下水开采总量Q采 错误!未找到引用源。=1.9639×108m³/a。该部分数值是理论计算值,与有关部门实际统计值略有差别。
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2 银川市地下水开发利用及超采状况
2.1 企业自备井调查
1、总分布情况
根据2011年水利普查,据调查,银川市目前共有地下水井1835眼,其中城市自来水井314眼,厂矿企业自备井261眼,农村人饮井99眼,农业灌溉井1161眼,见表2-1。
2、公共供水范围内自备井分布情况
经统计,银川市公共供水管网覆盖范围内目前共有工矿企业自备井243眼(不包括绿化潜水井),主要分布在金凤区、西夏区、永宁县和贺兰县,见表2-2。
表2-1 水利普查全市地下水取水井数统计表
表2-2 全市公共供水范围内自备井分布情况明细表
续表2-2 全市公共供水范围内自备井分布情况明细表
续表2-2 全市公共供水范围内自备井分布情况明细表
续表2-2 全市公共供水范围内自备井分布情况明细表
续表2-2 全市公共供水范围内自备井分布情况明细表
续表2-2 全市公共供水范围内自备井分布情况明细表
2.2 银川市地下水资源开发利用现状
地下水供水工程主要包括城市自来水井、厂矿企业自备井及农村机电井,其中农村机电井包括农村人饮井和农业灌溉井。
据宁夏水资源公报,2014 年全区地下水总供水量5.468 亿m³,其中,银川市2.055亿m³。
2012~2014年银川市地下水供水、取水统计见表2-3。
表2-3 2012~2014 年银川市地下水供水、取水统计表
主要水源地基本情况:
银川地区目前共有七个主要集中供水水源地:分别为银川市东郊水源地、银川市南郊水源地、银川市北郊水源地、宁夏化工厂一水源地、宁夏化工厂二水源地、银川市贺兰县水源地、银川市南梁水源地。银川市水源地见表2-4,银川市供水水源地集中开采水井分布图,见图2-1。
银川市东郊水源地主要开采层为第一承压水,2015年有开采机井42眼,年开采量0.3041×108m³,水源地内有水位监测点东观1-1,水位高程为1102.825米,水位动态变化1.480m,变化类型属于弱上升区。
银川市南郊水源地主要开采层为第一承压水和第二承压水,2015年有开采机井84眼,年开采量0.4879×108m³,水源地内有水位监测点K075、K077,水位高程分别为1095.074米、1105.461米,水位动态变化-0.040~0.166m,变化类型属于基本稳定区。
银川市北郊水源地主要开采层为第一承压水和第二承压水,2015年有开采机井40 眼,年开采量 0.1730×108m³,水源地内水位监测点水位高程为1092.139 米-1112.894 米,水位动态变化-0.700~1.180m,变化类型大部分属于弱上升区,小部分属于弱下降区和基本稳定区。 化工厂一水源地主要开采层为第一承压水和第二承压水,2015年有开采机井27眼,年开采量0.0585×108m³,水源地内有水位监测点中15,水位高程为 1114.181,水位动态变化0.490m,变化类型属于强上升区与基本稳定区。化工厂二水源地主要开采层为第一承压水和第二承压水,2015年有开采机井21眼,年开采量0.0675×108m³,水源地内有水位监测点化观1,水位高程为1118.087,水位动态变化-0.730m,变化类型属于弱下降区与基本稳定区。
贺兰县水源地主要开采层为第一承压水,2015年有开采机井28眼,年开采量0.1493×108m³,水源地内没有水位监测点。
银川市南梁水源地主要开采层为第一承压水和第二承压水,2015年有开采机井23眼,年开采量0.0550×108m³,水源地内没有水位监测点,水位动态变化类型基本稳定区。
表2-4 监测区内水源地基本情况表
图2-1 银川市供水水源地集中开采水井分布图
2.3 近5年银川市地下水资源变化情况与现状地下水资源量
银川市2011年地下水资源量7.313 亿m³,2012年地下水资源量7.39亿m³,2013年地下水资源量7.083亿m³,2014年地下水资源量6.794亿m³,2015年地下水资源量7.03亿m³,近5年银川市地下水资源量总体呈递减趋势。银川市2015年用水总量指标及总取水量见表2-5。
表2-5 2015 年银川市总用水量统计表 单位:亿m³
2.4 地下水开发存在问题
1)历史原因形成开采布局不合理
历史原因在银川市山前洪积平原、冲积湖积平原形成城镇生活取水井、工业自备井、灌溉取水井犬牙交错集中开采局面。目前多龙争水局面明显,为保证优质地下水优先供给城镇生活,必须调整开采布局,限制工业、农业与之争水。
2)银川灌区地下水潜水位较高,潜水越流补给承压水造成局部水质恶化
银川及银川以北灌区灌溉期地下水位高,2015地下水潜水平均埋深小于2m的面积占该片面积的58%。地下水径流排泄缓慢,排水沟排水不畅,地下水超采区易发生潜水越流补给承压水,造成水源地水质恶化。
3)地下水资源开发面临严峻形势
受引黄灌区引水量减少和节水改造的影响,地下水资源补给量显著减少,地下水可开采量也随之减少。另一方面工农业的快速发展和城镇化建设对水资源的需求快速增长,地下水开采需求在不断增加。这就造成了用水与供水之间的矛盾,地下水资源量是有限的,需求不断增长,因此,地下水开发面临严峻形势。
2.5 银川市地下水超采区现状
2.5 银川市地下水超采区现状
根据宁夏水文水资源勘测局和宁夏国土资源调查监测院于2013年1月完成的《宁夏回族自治区地下水超采区评价报告》。银川市地下水超采区现状评价如下所述。2.5.1 评价工作范围
评价工作范围为宁夏主要的地下水开发利用地区,分为北部引黄灌区、中部干旱风沙区和南部黄土丘陵区。目前银川市开发利用的第一和第二承压含水岩组,根据水文地质条件及其相互转化关系,将其并为浅层地下水。
2.5.2 水平年和评价期
评价期为2001~2015年,2001年为评价初始水平年,2014年为评价现状水平年。水资源开发利用资料更新至2015年。
2.5.3 超采区划分依据
银川市超采区的划分,按照《地下水超采区评价技术大纲》与《地下水超采区评价导则》中所叙述的水位动态法、开采系数法与引发问题法三种方法进行划分。
运用水位动态法时,选用初始水平年2001年与现状水平年2010年承压水的水位,计算水位年均下降速率,划分水位变化速率分区,按水位变化速率分区来划分承压水超采区;运用开采系数法时,选用已收集的评价期内各年开采量资料和可开采量资料,计算开采系数,划分开采系数分区,按此分区划分承压水超采区;运用引发问题法时,以评价期内
由地下水开采引发的生态与环境地质问题作为评判指标,划分承压水超采区。
在用以上三种方法划分超采区时,将符合下列条件之一的区域,划分为严重超采区:
1、评价期内承压水水头年均下降速率大于2.0m/a;
2、评价期内地面年均沉降速率大于0.01m/a;
3、由于地下水开采引发了地下水水质污染,且在评价期内污染后的地下水水质劣于污染前1个类级以上。
地下水超采区内不符合上述严重超采区划分标准的区域划分为一般超采区。
最终将此三种方法划分的超采区进行叠加分析,选出其外包线。综合考虑地下水开发利用实际情况、水文地质条件、超采区划分精度、基础资料的可靠性、评价期前地下水超采情况等因素,对圈定的边界进行调整和修正,从而确定出超采区分布范围。
2.5.4 评价结果
银川地区存在一个一般超采区,命名为宁夏回族自治区银川市中型孔隙水承压水超采区,超采区面积为294k㎡。该超采区涵盖了东郊水源地、南郊水源地、北郊水源地、宁化第一水源地。超采区主要分布在贺兰山农牧场场部-西北轴承厂-银川林场二队以东,五里台、上前城、掌政镇洼路村沿线以北、金贵镇东南部-燕鸽-银川九中-宁夏大学以南一带。
图2-3 银川市承压水超采区划分结果图
2.5.5 超采区水位动态
银川地区的承压水水位动态主要受人工开采影响,已经形成区域性的降落漏斗,超采区的承压水径流方向由漏斗外围流向漏斗中心。
① 承压水年内水位动态
年内水位动态受到开采量的影响,动态变化分为水位下降期和水位回升期两个阶段。
水位下降期:一般出现在5~9月份。5月初,降雨量减少,随着需水量的增加,开采强度逐渐增大,开采量大于补给量,导致地下水位不断下降,在7月达到年内水位最低值。漏斗中心处水位下降幅度最大可达21m左右。
水位回升期:一般出现在9月下旬至翌年4月下旬。由于开采量的减少,水位逐渐回升,评价期内漏斗中心水位回升幅度约15m,与开采量有密切关系。
据宁夏水资源公报,2011年银川市承压含水组地下水开采量较上年略有增加,但增加不明显。其中,第一承压水开采量较上年减少,水位较上年有所下降,漏斗中心的水位埋深由区建二公司的17.851m 变为宁夏大学附近的19.89m,比上年下降了2.039m。
2012 年银川市承压含水组地下水开采量较上年略有增加,但增加不明显。其中,第一承压水开采量较上年增加,水位较上年有所上升,漏斗中心的水位埋深由宁夏大学附近的 19.89m 变为银川铁路附近的18.72m,比上年上升了1.17m。
2013 年银川市承压含水组地下水开采量较上年略有增加。其中,第一承压水开采量较上年增大,水位较上年有所下降,漏斗中心的水位埋深由银川铁路附近的18.72m 变为银川面粉厂农场附近的22.839m,比上年下降了4.117m。
2014年银川市承压含水组地下水开采量较为稳定。漏斗中心的水位埋深由上年的22.839m 变为21.262m,比上年上升了1.577m。见表2-6银川市2011-2014年超采区漏斗中心水位埋深变幅表 。
表2-6 银川市 2011-2014 年超采区漏斗中心水位埋深变幅表
2.5.6 2015年银川市地下水位动态
①银川市潜水水位
银川市潜水水位因受气候、田间灌溉等人为因素的影响,年平均水位年际间有升有降,水位动态呈明显的季节性变化,水位年变幅一般小于3m。与上年相比,年平均水位下降0.036m/a,水位相对比较稳定(图2-4)。
图2-4 潜水观测孔 X060、G18、J112多年动态曲线图
将本年度地下水水位与上年度同期地下水水位相比较,根据年度水位动态潜水可划分为以下4种变化类型:
1)弱上升区(0.5~2.0 米),面积为172.62k㎡,占总监测区面积的9.86%,分布在高家闸以及双渠口至陆坊一线地区。
2)基本平衡区(-0.5~0.5 米),面积为1536.12k㎡,占总监测区面积的87.78%,除弱上升区和弱下降区外,其余都为基本平衡区。
3)弱下降区(-2.0~-0.5 米),面积为41.26k㎡,占总监测区面积的2.36%,呈岛状分布在满春与河滩一带。
②银川市承压水水位
银川市第一承压含水组在天然条件下,受气候等其它因素的影响较小,年水位动态变化幅度也较小(图2-5),与上年相比,2015年年平均水位上0.055m/a。
图2-5 第一承压水 K009—Ⅱ、J7 孔水位变化曲线图
根据年度间水位动态变化第一承压含水组划,分为以下几种变化类型:1)弱上升区(0.5~2.0米),面积为668.41k㎡,占监测区面积的38.19%,大面积分布在贺兰立岗镇东南地区;芦花镇—丰登镇—银川市金凤区的西南部一带。
2)基本平衡区(-0.5~0.5米),面积为957.51k㎡,占监测区面积的55.29%,呈片状分布于区园林场—贺兰习岗镇—银川兴庆区—西夏区兴泾镇周边。
3)弱下降区(-2~-0.5米),面积为114.08k㎡,占监测区面积的6.52%,主要呈条状分布于镇北堡—高家闸—银川火车站一线;岛状分布的有兴庆区以南民乐—高桥一带,良田镇西南地区。
第一承压含水组地下水位与上年相比变化较小;第二承压水含水组与潜水、第一承压水含水组有着密切的水力联系,在开采状态下接受了大量的潜水越流补给。
由以上各年银川地区承压水水位变化,可以发现该区降落漏斗虽然在前两年略有增长,但自2003年以后整体呈现缓慢缩小至稳定的趋势,中心水位由上升变为稳定趋势,且水位年内波动也呈现出变小至稳定的趋势,这主要是银川地区的开采布局趋于合理,减小了开采力度,使得水位逐渐稳定。
2.6 超采区地下水超采量复核
2.6.1 复核原则与方法
1)实地调查与以往成果相结合原则,复核地下水超采区范围。
2)结合最新地下水资源评价成果和地下水开采总量控制指标,用模数法估算超采区开采量。
3)在水资源公报基础上,结合第一次水利普查取水井布局,统计分析超采区实际开采量。
2.6.2 银川市超采区复核
2015年3月通过实地调查,结合规模以上取水井的分布,对银川市中型孔隙浅层地下水超采区进行复核,该超采区涵盖了东郊水源地、南郊水源地、北郊水源地、宁化第一水源地。超采区主要分布在贺兰山农牧场场部-西北轴承厂-银川林场二队以东,五里台、上前城、掌政镇洼路村沿线以北、金贵镇东南部-燕鸽-银川九中-宁夏大学以南一带,面积为294k㎡。见图2-6。
超采区地下水主要用于银川市城镇生活用水和工业用水,据水资源公报2014年银川市城镇生活开采地下水7380万m³,工业开采地下水6352万m³,扣除宁化第二水源地开采量986万m³,超采区实际开采量12746万m³。企业自备井开采量3427万m³,其中金凤区295万m³,西夏区3011万m³,兴庆区121万m³。
图2-6 银川市承压水超采区复核结果图
银川市三区地下水可开采量13700万m³,主要分布在倾斜平原和引黄灌区,银川市地下水降落漏斗面积450k㎡,周围灌区地下水侧向径流补给漏斗区,灌区面积815k㎡,沿漏斗边界向外3km,作为漏斗补给范围,面积704k㎡,系数0.864,漏斗区地下水可开采量10110 万m³。漏斗区超采量等于实际开采量减去可开采量,计算为2636万m³。见表2-7。
表2-7 银川市地下水超采区超采量统计表
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3 超采区治理指导思想、基本原则和治理范围
3.1 治理范围和水平年
3.1.1 治理范围
治理范围为银川市三区。涉及银川市西夏区、金凤区、兴庆区。
3.1.2 治理水平年
现状水平年为2016年,治理目标水平年为2017年和2020年。
3.2 指导思想和原则
3.2.1 指导思想
全面贯彻新时期的治水方针和自治区的治水思路。落实好地下水资源管理与保护的属地责任;实行最严格的水资源管理制度,严格地下水管理,建立地下水取用水总量控制和水位控制制度;明确禁采与限采范围,严格执行地下水超采治理方案;加大地下水水资源费征收力度,运用经济手段促进地下水压采;加强地下水监测,严格监督管理。通过采取总量控制、压采和置换等工程措施,结合非工程措施综合治理地下水超采,消除地下水超采,有效保护地下水资源。
3.2.2 原则
总体原则是科学规划、综合治理、开源节流、保护生态、总量控制、采补平衡、加强宣传、实现水资源可持续利用。
(1)坚持全面规划,分期治理的原则
从地下水超采区水资源条件和实际状况出发,结合当地水资源规划与配置,全面规划地下水超采区治理总体布局,明确不同阶段地下水超采区控制和治理的目标和任务,提出具体治理实施方案。
(2)工程措施和非工程措施相结合的原则
以地下水严重超采区为控制和治理的重点,加大投入,加快治理,通过工程措施与非工程措施并举,使地下水超采区的超采形势得到明显改善。加强地下水动态监测,采取有效措施,防止出现新的地下水超采区。
(3)坚持总量控制和水位控制原则,加强超采区统一管理
加强地下水动态监测,制定超采区总量控制和水位控制目标,加强超采区水资源的统一管理。实行超采区地下水年度取用水总量控制和定额管理。
(4)坚持水资源综合配置,实现地下水采补平衡的原则
统筹区域内地表水、地下水、再生水资源,合理安排超采区压减水量的替代水源,保证压减工作顺利开展,有效实现地下水采补平衡。
3.3 治理目标
至2017年全市地下水超采区实现压缩60%以上超采量,使部分地下水超采区的地下水水位持续下降速度和超采区面积扩大趋势得到有效控制,不再出现新的超采区,初步建立起超采区监测体系和管理监督体系。
至2020年地下水超采区实现采补平衡,消除地下水超采现象,使地下水水位逐渐回升,漏斗面积逐步缩小,地下水资源得到合理开发、高效利用和有效保护,生态环境明显改善,并形成较为完善的地下水超采区水资源管理体制和地下水动态监测体系。
(1)银川市超采区超采量2636万m³,压采目标2682万m³。
(2)到2017 年关闭超采区内供水管网覆盖的所有企业自备井。
(3)银川市超采区总计压减地下水开采量2682万m³,关闭企业自备井177眼。分步实施,至2017年压减超采区地下水开采量1804万m³,关闭自备井125眼;至2020年在2017年基础上再压减超采区地下水878万m³,关闭自备井52眼。
(4)加大地下水水资源费征收力度,运用经济手段促进地下水压采。地下水水资源费征收标准要明显高于地表水,超采区地下水水资源费征收标准要明显高于非超采区。
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4 银川市超采区治理方案
4.1 全面实行最严格水源源管理制度
地下水超采造成地下水水位持续下降、含水层枯竭、地面沉降、水质恶化等一系列生态与环境问题,危及供水安全、粮食安全和生态安全,严重制约经济社会可持续发展。《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》(中发〖2011〗1 号)和《国务院关于实施最严格水资源管理制度的意见》(国发〖2012〗3号)明确要求地下水管理和保护。自治区政府印发了《实行最严格水资源管理制度的意见》、《实行最严格水资源管理制度考核办法的通知》,已将三条红线指标分配到市县,并将最严格水资源管理内容纳入市、县(市、区)政府的任期工作目标考核。
我区全面实行最严格水资源管理制度,严格取水总量控制管理。加快制定地表水、地下水取水总量分配方案,建立自治区、市、县(区)三级行政区域的取水总量控制指标体系,严格规划管理和水资源论证。制定水资源综合规划、水资源中长期供求规划、水资源保护规划等,形成较为完备的水资源规划体系。严格执行建设项目水资源论证制度,指标由市县政府出具承诺函作为水资源论证批复的前置条件。
严格实施取水许可。规范取水许可审批管理,对取用水总量已超过控制指标的行政区域,“十三五”期间,要通过区域内节水力争将取用水总量控制在分配指标内。对取用水总量已达到或接近控制指标的行政区域,新增取水要通过区域节水改造解决用水指标。对不符合国家产业政策的,对用水效率指标达不到国家和自治区规定标准的,对公共供水管网能够满足用水需要却通过自备取水设施取用地下水的,不得批准取水。
严格地下水管理和保护。完成全市地下水开发利用总量分配,实行地下水取水总量和水位双控制。依法规范机井建设审批管理,城市公共供水管网能够满足用水需求时,建设项目自备取水设施严禁取用地下水,并限期关闭工业企业自备水源井。鼓励农业开采浅层地下水,实行井渠结合灌溉。银川市地下水漏斗区,严格控制建设项目新增取用深层地下水,并逐步削减开采量。各市、县(区)要尽快建立地下水应急与战略储备,增强应急抗旱能力。
完善地下水开采及地下水位、水质监测网络,加强地下水管理的信息化水平,提高地下水管理和保护能力。
4.2 压减超采区开采量
4.2.1 银川市超采区压采方案
4.2.1.1 压采目标
银川市漏斗区地下水主要用于城镇公共供水,银川市辖区实际开采量已经超过可开采量的26%,其中工业用水占地下水开采总量的42.8%。因此,在银川市水资源配置中,按优水优用的原则,计划压减漏斗区内企业自备井开采量,优先供应城镇生活用水。
置换工业用水的替代水源为贺兰山水厂,贺兰山水厂从西夏渠引水,蓄水工程为西夏水库。西夏渠和西夏水库均已建成。
银川市地下水超采区现状开采量 12746万m³,地下水可开采量10110万m³,超采量2636万m³,分批关停现有超采区内的企业自备井,实施水源替代工程,替换超采区内企业自备井用水量,削减地下水超采量,使地下水含水层逐步达到采补平衡。
银川市地下水超采区现状超采水量2636万m³,计划到2017 年年底削减地下水开采量1804万m³,封闭地下水井125眼,基本实现地下水采补平衡。其替代水源工程为贺兰山水厂,水源黄河水,替代水量1804万m³。
银川市超采区到2020 年完全实现地下水采补平衡,计划2020年在2017年基础上再压缩企业开采量878万m³,封闭地下水井52眼。其替代水源工程为贺兰山水厂,水源黄河水,替代水量2682万m³。见表4-1。
表4-1 银川市地下水超采区治理方案
4.2.1.2 近期与远期压采计划近年来,自治区印发的多个文件中均明确要求关闭集中供水范围内现有工矿、企业自备井。自治区党委办公厅、人民政府办公厅印发的《关于深化改革保障水安全的意见》(宁党办〔2015〕3号)中要求“集中供水区现有工矿、企事业单位的自备井2017年前全部关闭”;自治区人民政府印发的《宁夏水污染防治工作方案》(宁政发〔2015〕106号)中要求“依法规范机井建设管理,排查登记已建机井,未经批准的和公共供水管网覆盖范围内的自备水井,一律予以关闭”。2015年自治区人大对我区水资源管理工作进行的专题询问和自治区政协对全区饮用水源地保护工作进行的专题咨政协商,均对自备井关闭有明确要求。
为了积极落实自治区政府和各级领导的要求,经过认真排查,我市需关闭工矿企业自备井主要分布在西夏区,即市属企业9 家,区属企业5家。具体见表4-2,其余为人饮、绿化、消防或有特殊水质要求的机井本次暂不考虑关闭。
4-2-1 银川市西夏区市属自备井关闭计划表
表4-2-2 银川市西夏区区属自备井关闭计划表
全市计划2018年至2020年封填52眼企业自备井,其中用作地下水监测井3眼,永久填埋20眼,封存备用29眼;合计封填177眼企业自备井,其中用作地下水监测井18眼,永久填埋70眼,封存备用89眼。
4.2.2 压采的替代措施
(1)替代水源工程
西夏区是银川市的主要工业区和仓储区,大型厂矿较为集中,由于历史原因,工业用水和生活用水由各单位自行打井供水。由于地下水缺乏统一规划,开采布局不合理,乱采、混才、过量开采现象普遍存在,造成地下水位下降,水质恶化。为改变这一状况,银川市已建成贺兰山水厂做为自备井关闭的替代水源工程。
贺兰山水厂水源:本工程选择西夏水库作为银川市贺兰山水厂水源,西夏水库供水区为银川市西夏区城区部分,供水对象为西夏区范围内的工业企业,其范围南起第一拦洪库,北至镇北堡,西至西夏区,东至包兰铁路,南北长29km,东西宽12km,总土地面积348k㎡ 。依据西夏水库可研报告,干渠停水期95 天水库调蓄水量、水库淤积库容,一期总库容1810万m3,其中沉砂池蓄水容积130万m³,西夏水库总库容1680万m³,其输水工程为西夏渠。
水厂及主输水管线:厂址位于西夏区平吉堡四队东侧,占地8.12万平方米。设计供水能力20万立方米/日。自银川市平吉堡第一蓄洪区,沿西干渠平行铺设2根 DN1200钢筒混凝土输水管至平吉堡四队后向东进入水厂,管线总长度为22.7公里。市区(西夏区)内贺兰山水厂管线除宁夏化肥厂和宁夏炼油厂已设有预留口外,其余管线已并入城市管网。宁夏化肥厂预留口至化肥厂厂区南侧外,贺兰山水厂供水范围见图4-1。根据原水水质,水厂采用的主要净水工艺是高效澄清池+气水反冲洗滤池。
贺兰山水厂投入运营后,历年西夏区各企业使用水厂水量为:2013下半年559.87万m³,2014全年777万m³,2015全年929万m³。平均日用水量约3万m³,与贺兰山水厂20万m³/日供水能力相比差距加大,说明西夏区具备地下水压采条件。
目前银川市具有替代水源可以封填的企 事业自备井主要集中在西夏区,西夏区共有市级单位20家,井数:23眼,区级单位31家,井数:113眼。合计:51家单位,136眼自备井见表4-3。
表4-3-1 银川市西夏区市属企事业单位自备井分布情况表
续表4-3-1 银川市西夏区市属企事业单位自备井分布情况表
表4-3-2 西夏区自治区属企事业单位和驻银部队自备井分布情况表
续表4-3-2 西夏区自治区属企事业单位和驻银部队自备井分布情况表
续表4-3-2 西夏区自治区属企事业单位和驻银部队自备井分布情况表
(2)中水替代
银川市城市生活用水和工业用水基本上全部使用深层地下水,园林绿化60%也使用深层地下水,优水低用现象十分严重。据相关文献,城镇供水的80%转化为污水,经再生处理,其70%可安全回用于工业冷却、园林绿化、汽车冲洗、农田灌溉等方面。目前,银川市中水利用率较低,建议对工业用水性质进行专项研究,确定中水做为替代水源的可行性。
(3)潜水利用
潜水的主要补给来源于农业灌溉,银川平原引黄灌溉历史悠久,渠沟纵横,灌溉系统发达,蕴藏了丰富的潜水资源,如果加大潜水的开发利用,潜水将成为较好的替代水源,同时可以降低地下水位,减轻土壤盐渍化危害。
(4)开采井封填工程
在具备替代水源条件及替代水源工程建成通水的前提下,对纳入压采范围的地下水开采井,科学规划地下水开采井的封填工作,保证替代水源工程发挥预期效果。对成井条件差的井永久封填;对成井条件好的井封存备用起来,并建立封存备用井的登记、建档、管理、维护和监督制度,按照规定程序启用,发挥应急供水作用。
4.3 加强超采区地下水动态监测站网建设
4.3 加强超采区地下水动态监测站网建设
地下水监测是水资源管理的重要基础工作,地下水监测信息是水资源优化配置、分析评价和监督管理的科学依据,是合理开发利用和保护地下水、科学管理水资源的工作基础。为了及时掌握银川市地下水超采区和集中水源区地下水动态变化特征,必须在现有监测体系基础上进一步完善监测体系。采用人工监测和自动监测相结合的手段采集数据源,利用现代化通信传输、计算机网络、数据库、系统管理等技术手段,对地下水水位、开采量和水质变化情况进行完整监测,为地下水资源的科学管理、合理利用和及时保护提供准确全面的基础数据。4.3.1 水利部门地下水监测概况
水利部门目前在银川市城区及周边有地下水监测井24眼,井深6~20m,监测层位潜水,监测项目潜水水位、水质。2010年至2012年有14眼安装了地下水自动监测传输设备,10眼监测井仍然是委托群众人工观测,5 日观测一次。主要研究区域地下水动态规律,分析渠道渗漏、排水沟等对地下水的影响,为防止土壤盐渍化防治、地下水资源评价、利用、管理与保护提供技术依据。见图 4-2。
图4-2 银川市城区水利部门地下水监测井网现状图
4.3.2 国土部门地下水监测概况
自治区国土资源调查监测院在银川市(银川平原)共有地下水监测井(点)178个。按监测级别统计,国家级监测井(点)41 个(其中孔隙潜水监测井4个,孔隙承压水监测井37个),省级监测井(点)137个;按监测井(点)类型统计,专门监测井84个,机、民井84个,地表水监测点10个;按监测要素统计,水位水质共用井20个,单测水位井104个,单测水质井54个;按监测手段统计,自动监测井(点)25个,人工监测井(点)153个。见图4-3。
图4-3 银川市城区地矿部门地下水监测井网现状图
4.3.3 银川市超采区监测井布设
在梳理水利部门现有潜水监测站点和国土部门承压水监测站点基础上,结合国家地下水监测工程初步设计,重点是银川市城区地下水超采区,在水利和国土部门监测站点及国家地下水监测工程规划站点空白区新规划了29个地下水监测站点,由水利部门完成,见表4-4。
表4-4 银川市地下水超采区监测井汇总表
4.4 通过节水降低新鲜水取用量
对超采区内企业和农业等用水户采取强制措施大力节水,降低新鲜水取用量。
工业节水主要是推行清洁生产,发展循环经济,调整工业布局,淘汰落后工业产能。通过生产设备改造和生产工艺的改变,降低单位产品的耗水量,从产品设计、原材料使用、能源利用、污染物处理等各方面推行全面清洁生产,促进节能降耗、资源综合利用;大力发展循环经济,以高新技术改造传统用水工艺,提高工业用水重复利用率,循环用水,一水多用,冶金、石化、电力、煤炭等行业逐步实现废水零排放。
根据区域水资源条件进行农作物布局和种植结构调整,以节水、高产、高效为核心,加强农作物品种选优工作,积极培育耐旱的优质高效农业品种。调整、优化种植业结构,压缩经济效益低、用水定额高的农作物面积,积极发展高效益、节水型农业;依靠科技进步,积极发展喷滴灌,改革灌溉方式,加强灌区防渗工程建设和农田水利工程的技术改造,提高灌溉水的有效利用率,更好地发挥水资源的综合效益。
4.5 实施计划安排
实施计划按两个阶段安排,第一阶段为2015~2017年,第二阶段为2017~2020年。第一阶段在现状年基础上消减 60%以上超采量,使大部分地区地下水水位下降趋势和超采区扩大趋势得以有效控制,不再出现新的超采区,初步建立超采区监测体系和管理监督体系。第二阶段基本实现采补平衡,消除超采现象,水位逐渐回升,漏斗面积逐渐缩小,生态环境明显改善。
4.6 银川市压减计划
据第一次全国水利普查地下水取水井专项普查成果,银川市2011年企业自备井取水量3905万m³,其中兴庆区148万m³,金凤区361万m³,西夏区3396万m³。近几年工业不景气,兴庆区和金凤区企业多处于关停状态,计划至2017年关停兴庆区和金凤区企业自备井28眼,压减水量按2011年取水量40%计,为204万m³。
据2014 年7月《银川市水务局关于自备井关停实施方案的报告》,西夏区关停范围内现有使用自备井的企事业单位57家,自备井数158眼,年用水总量2526.27万m³。其中,工业企业用水2147.52万m³,自备井数90眼;行政事业单位用水202.22万m³,自备井数31眼;驻银部队8家用水48.23万m³,自备井数9眼;银川市属及其他企事业单位24家,自备井数28眼,年用水量128.30万m³。计划关停除驻银部队9眼自备井外的其它149眼自备井,压减水量2478 万m³;计划至2017年关停水量1804万m³,井数125眼;2020年关停水量878万m³占总水量35%,井数52眼。见表 4-5。
表4-5 地下水超采区治理汇总表
4.7 投资
4.7.1 投资估算
4.7.1.1 监测井投资估算
经费主要包括新建井经费、改建井经费、自动化监测经费(自动监测仪、自动监测仪器安装、运行费、维护用)、税金等。 建井投资主要包括钻井费、材料费(安全井口、专用扳手、砂滤料、水泥管、油漆)、其他费用(高程测量、水准点埋设、加工费、运费测、井清洗)。本次只做典型投资估算,单井投资10.85万元,见表4-8。
银川市监测井工程总投资516.05万元,其中新建井投资314.65万元,地下水水位自动监测传输设备投资164.8万元,运行维护费36.6万元,见表4-6、4-7。
表4-6 典型井经费估算表
表4-7 银川市监测井投资估算表
4.7.1.2 封填工程投资估算
封填井投资依据国家发展计划委员会、建设部[2002]10 号《工程勘察设计收费管理规定》,参照水文地质勘察有关旧井回填的规定,针对不同井深确定不同的费用标准。
1、井深≤50m,每眼井5000元;
2、50<井深≤100m,每眼井10000元;
3、井深>100m,每眼井15000元。
《治理方案》中需要封填的自备井井深均大于100m,单井封填投资15000 元。2019年前共封填24眼自备井,需投资36万元,2020年共封填7眼自备井,需投资 10.5万元。总计封填自备井投资46.5万元。
4.7.1.3 管网投资估算
a、贺兰山水厂已建成管线
工程一期建设输水管线长度22.7公里、日处理能力20万吨水厂及15公里配水管线,单位制水成本1.88元/m³。工程总投资4.1亿元,实际完成投资3.0亿元。该管网覆盖经天路以南部分。
b、贺兰山水厂新建管网投资估算
结合西夏区老旧小区管道及周边市政供水管网改造工程,正在建设的主管道由经天路接入沿宁塑南路向北至北京西路向西至绕城高速止,总长度3500m,投资单价2128元/m,投资745万元,主要解决北京西路以北老旧小区和各用水单位。新增支管通过西夏区老旧小区管道及周边市政供水主管网,由峡口巷向西接丰友化工776m 和鲁西化工长度438m,向东接入西北轴承 271m,各企业支管网接入总长度3395m,支管网投资单价1714 元/m,投资估算581.9万元。以上部分2019 年前完成,见表4-8。
c、贺兰山水厂预建管线投资估算
主管线由经天路接贺兰山水厂已建成管线从黄河西路与文昌路交叉处接入沿黄河西路至部队物资供应站(68079部队),长度2900m,投资估算617.12万元。沿黄河路两侧各单位支管接入总长度1911m,投资估算327.5454万元,中石油销售公司接经天路已有自来水管网。以上部分2020 年完成,见表4-9。
表4-8 2017-2019宁塑南路以西北京西路两侧企业自备井关停管网投资估算表
表4-9 2020后文昌路以东包兰铁路以西黄河西路两侧企业自备井关停管网投资估算表
4.7.2 资金筹措方案
(1)企业支管网建设由市财政负责筹措。
(2)自备井封填由市财政从征收的水资源费专项资金中列支。
(3)监测井投资由自治区统筹安排。
4.8 效果评价
(1)地下水超采区得到有效修复
地下水超采区方案的实施,通过水源替代工程和节水工程,至2017年近期规划水平年,银川市地下水超采区实现压缩60%以上的超采量,使地下水超采区的地下水水位持续下降速度和超采区面积扩大趋势得到有效控制。
至2020年远期规划水平年,银川市地下水超采区基本实现采补平衡,消除地下水超采现象,使地下水水位逐渐回升,漏斗面积逐步缩小并趋于稳定,地下水资源得到合理开发、高效利用和有效保护。
(2)构建地下水保护和监测体系,为有效实施总量控制与定额管理奠定了基础。
构建地下水监测体系和管理监督体系,使超采区和地下水集中水源区的地下水开采利用受控于监管之下,为对各行业地下水用水大户实施取水许可、总量控制和定额管理奠定了基础。
(3)优化了城市供水结构
由于水资源费标准偏低,造成公共供水水价比自备水源工程的费用高。城市自备水源由于历史原因工程较多,取水量很大,使城市公共供水能力没有得到充分的利用,现状供水水量偏低,造成资源的浪费。通过地下水保护行动计划,提高水资源费征收标准,压缩自备水源的数量,充分利用现有的城市公共供水管网的供水能力,储备地下水资源作为城市应急供水水源,提高城市供水的安全性,优化城市供水结构。
(4)有利于地质灾害治理
采取调整封停自备井、节水及污水回用等措施后,可以减小地下水供水量,使城市区的地下水位逐步得到恢复,达到地下水采补平衡,遏制住了地下水漏斗面积不断扩大趋势,消除了地面沉降、水质恶化、土地沙化等地质灾害隐患。
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5 银川市超采区治理保障措施
5.1 管理措施
5.1.1 严格地下水总量控制
(1)严格执行建设项目水资源论证制度
在地下水超采区内,除居民生活用水、生态环境用水与应急供水外,严禁新增地下水取水量。依据自治区政府《实行最严格水资源管理制度的意见》、《实行最严格水资源管理制度考核办法的通知》由自治区发展改革委、水利厅牵头,住房城乡建设厅、农业厅、工信委等参与,当地各级政府负责落实。
(2)严格地下水开发利用总量控制
健全完善市县(区)用水总量控制,下达地下水开发利用总量控制指标。各区、县要建立地下水开采总量控制指标体系,制定地下水水量与水位双控管理指标,实施区域地下水开采总量控制,防治出现新的地下水超采区。制定年度地下水开采计划,并上报上级政府备案。
(3)严格实施地下水取水许可
严格规范地下水取水许可审批管理,对取用地下水总量已达到或超过控制指标的地区,暂停审批建设项目新增地下水开采量;对地下水取用水总量接近控制指标的地区,限制审批建设项目新增地下水开采量。应急供水外严禁新增地下水取水量。在一般超采区内确需新建地下水取水井的,要在现有地下水开采总量控制指标和现有机井内调剂解决,并逐步削减地下水开采量。
已建地下水取水工程应结合地表水等替代水源工程建设,限期封闭地下水取水工程。一般超采区内的已建地下水取水工程应结合替代水源工程建设,依据压采目标限期逐步削减开采量。一般超采区和非超采区内,新建、改建和扩建的建设项目要进行严格的水资源论证,禁止在一般超采区内兴建取用地下水的高耗水建设项目,避免在有开采潜力区出现新的超采区。对目前已发放的地下水取水许可证进行全面的复核和检查,对不符合要求的坚决吊销取水许可证,并责令其停止开采地下水。
遇有特大干旱,地表水供给不足时,经用水户申请,水行政主管部门依照有关规定予以启用封存井。
5.1.2 运用经济手段推动压采
(1)完善水价形成机制、加大地下水资源费征收力度 运用经济杠杆引导用水户优先使用外调水、当地地表水、再生水等水源,建立合理的生活、工业、农业等不同行业的水价制度。根据国家有关政策合理确定用于直接替代地下水开采的其他水源供水水价,促进地下水压采。
加大地下水水资源费征收力度,加强取用水计量监控,严格执行水资源费征收标准,做到应收尽收,提高征收率。要适当提高地下水水资源费征收标准,使地下水水价要高于地表水。超采区的地下水水资源费征收标准要高于非超采区,严重超采区的地下水水资源费征收标准要大幅高于一般超采区,充分体现水资源紧缺程度、促进水资源节约保护和高效利用。
(2)实行项目资金倾斜支持措施
拓宽地下水超采区治理和保护投资渠道,建立长效、稳定的地下水超采区治理和保护投入机制。结合现有相关专项资金政策,加大超采区农村饮水安全、农业种植结构调整等项目的建设力度,通过项目建设支持地下水压采工作。征收的水资源费安排使用时重点用于支持地下水压采工作,积极探索以奖代补支持政策,建立完善促进地下水压采的良性工作机制。建议地方人民政府要将地下水超采区治理和保护投资纳入本级国民经济社会发展规划,多渠道筹措资金,保障地下水总量控制指标的落实和完成,对地下水超采区的节水改造、地下水监测系统建设、地下水环境修复等给予重点支持。
5.1.3 完善地下水监控体系和监管机制
大力推进地下水取用水户计量设施安装,到2020年,对超采区内规模以上灌溉机电井全部安装计量设施,对拒不安装的责令停止取水。加强巡视,发现有损坏的立即修复。
实施国家地下水监测工程,建立地下水监测系统,实现对地下水水位、水质、开发利用情况、超采状况等的动态监控,建立起覆盖超采区的地下水监控管理平台。
制定超采区地下水水位水量指标控制方案,对地下水资源及其采补平衡情况进行动态评估,对地下水开采与压采实行动态计划管理,定期发布地下水压采工作简报,向社会各界通报地下水压采进展情况。规范地下水开采监督管理工作,形成有效的监督管理机制。
5.1.4 完善绩效考核制度
将地下水超采区治理实施效果纳入最严格水资源管理制度考核内容每年进行考核。考核结果作为对县(区)人民政府综合考核评价的重要依据。
5.2 保障措施
5.2.1 加强组织领导,明确责任分工
地下水超采区治理涉及多部门工作,政府主要领导总体负责,统筹协调各方利益,完成压采目标。银川市政府要制定本辖区内地下水超采区治理方案,并颁布实施。
5.2.2 加强能力建设,强化科技支撑
地下水超采区综合治理工作涉及面广,难度大。加强地下水管理组织机构和队伍建设,定期开展培训,提高监管和执法能力。为保证治理工作的顺利进行,在前期工作中应强化科技支撑,加大科技投入,对影响压采的若干问题(如水价、水资源费征收等)开展专题研究。同时,搞好试点示范,逐步积累经验,为建立地下水超采区的长效机制奠定基础。
5.2.3 采取多种渠道,加大投入力度
加大现有渠道投资力度,优先安排与地下水超采区治理有关的项目投资。制定积极的财政政策,安排一定的市财政资金,用于地下水超采区压采工程建设资金补助。鼓励县(区)积极开展地下水超采区治理工作,加快地下水压采进程,尽快修复、改善全市地下水超采区环境。
5.2.4 重视宣传教育,鼓励公众参与
开展宣传教育,通过新闻媒体向全社会广泛宣传节约用水、保护地下水资源的必要性,宣传依法用水、依法管水的责任和义务,宣传超量开采地下水导致的严重后果。鼓励公众参与,充分理解和配合政府关井压采的决策,提高关闭自备井、减少地下水开采的自觉性。
6.超采区治理相关各部门职能
水务部门:负责自备井调查摸底、对市区生活饮用未按期关停的自备井水质进行抽样化验及关停自备井等工作;
住建部门:负责贺兰山水厂供水管道的勘测设计,并实施与各企事业单位管网连接工作;
国资委:负责对市区关停各企业自备井进行协调工作;
供电部门:负责对逾期未关停的自备井采取断电措施;
公安部门:负责配合相关部门依法强制关停自备井;
政府督查室:负责对市区自备井关停工作进行督导检查;
宣传部:负责对市区自备井关停工作进行宣传报道;
西夏区政府:负责辖区内企事业单位自备井关停的协调工作;
金凤区政府:负责辖区内企事业单位自备井关停的协调工作;
兴庆区政府:负责辖区内企事业单位自备井关停的协调工作。