大连市甘井子区地下水资源开发利用及海水入侵问题分析
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发布时间：2022-07-13 13:02
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时间：2023-10-30 17:46
杨绍南
（辽宁水文地质工程地质勘察院，大连，116037）
摘要 甘井子区是大连市的郊区，是水资源先天不足的地区。多年来，甘井子区的工业、农业、水产业、养殖业处在稳步发展的阶段，地下水富集区的开发利用处在超采状态，尤其是在20世纪70、80年代蔬菜业的蓬勃发展，大量地汲取地下水，致使海水入侵面积不断扩大，入侵的程度逐步加重。近些年来随着市场经济的发展，甘井子区的产业结构也进行了一定程度的调整，目前甘井子区正在实施新的管理*，加快振兴老工业基地、全面建设“大大连”，大大加快郊区变市区、农民变市民的城市化、工业化历史进程，农业用水量大幅度下降，地下水水质有所改善。但是，长期的、季节性超采已是地下水开发和海水入侵成为一对矛盾。本文针对该区水文地质条件、海水入侵问题，提出地下水开发利用的对策建议，使甘井子区有限的地下水资源得到合理的开发利用。
关键词 地下水 开发利用 海水入侵
前言
甘井子区是大连市的郊区，总人口约40余万，有11个街道和6个镇。东西长40km，南北宽35km，面积464.51km2。呈马蹄形环抱大连的三个城市区，即中山、西岗、沙河口三区。在地貌上属于辽东半岛南部，为千山山脉的西南的延伸端，濒临黄海、渤海，形成两海之间丘陵起伏的半岛地形。
区内丘陵区海拔在50～400m，山地最高海拔为405m。较平坦的洪积裙一般存在于丘陵的山麓，坡度2°～5°，分布于大辛寨子及南部。坡洪积平原呈条带状分布于周水子—大辛寨子，牧城驿—营城子一带，地势平坦开阔，地面标高约5m。是区内最大的平原区，著名的周水子国际机场就分布在此地。
1 水文地质条件概况
本区属北半球暖湿带半湿润季风气候区，表现出四季分明，雨热同季，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和的特点。多年平均气温24℃。全区多年平均降水量622mm，年内降水量不均，其中7、8、9月份相对集中，约占全年降水量的64%。年平均蒸发量约1500mm，其中月平均蒸发量是5月份，最大为225mm。
本区地表水系不甚发育，共有河流有13条，分属黄、渤海水系，均为独立入海的河流，也是季节性河流。流域总面积为317.42Km2，总长128.6Km。区内主要河流有马兰河、夏家河、泉水河。境内水资源贫乏。年平均总降水量2.99×108m3。多年平均地表径流深138mm。径流总量6365×104m3。
甘井子区属水资源贫乏区，区内的地层主要是震旦系的灰岩、石英岩、板岩、页岩和侵入的辉绿岩，还有上覆的第四系。依据区内地下水赋存介质可分为三种地下水类型，即第四系松散岩类孔隙水，碳酸盐岩裂隙岩溶水和基岩裂隙水，其中碳酸盐岩裂隙岩溶水是甘井子区的主要地下水类型。
1.1 第四系松散岩类孔隙水
分布于第四系松散岩组的河流相冲积谷地砂砾石及山前坡洪积扇裙亚砂土含砾石堆积物，第四纪堆积物厚度在3～15m，含水层厚度较薄，一般在沟谷低洼区的含水层富水性较好。赋存的地下水位埋深在2～3m，开采井多以大口井的方式开采，单井涌水量在100m3/d左右，由于分布面积小，供水意义不大。
1.2 碳酸盐岩裂隙岩溶水
是甘井子区主要的地下水类型，由震旦系的石灰岩、含藻及泥质灰岩、白云质灰岩、硅质结核灰岩等组成含水岩组。其富水性受蓄水构造、岩溶发育程度控制，单井涌水量在100～1000m3/d，地下水位埋深3～6m。主要分布于南关岭北部、大连湾、周水子、黄龙尾、大辛寨子西北、革镇堡中部等地。
1.3 基岩裂隙水
含水岩组的岩性包括震旦系板岩、石英岩、页岩。地下水赋存在岩石的风化裂隙、构造裂隙和成岩裂隙中，在山区以泉的形式出露，泉流量0.01～0.22l/s。在板岩或石英岩为主的地层中钻孔，单井涌水量大多数小于100m3/d，以石英岩和板岩地层为含水层的钻孔，深度在200m的单井涌水量一般为50～100m3/d，地下水为埋深在3～7m，主要分布于红旗、凌水、辛寨子西南。
上述三种类型的地下水除第四系松散岩类孔隙水在区内广泛分布外，周水子以北均为碳酸盐岩裂隙岩溶水分布区，存在良好的富水地段，但水质差异较大，而南部为基岩裂隙水分布区，富水性差，单井出水量较均匀，但张性的构造部位仍然能凿出涌水量达400～500m3/d的深井。
1.4 地下水水化学类型
区内地下水化学类型可大致分为四种：①重碳酸氯化物钙型水。这类水分布广，矿化度小于0.5g/l。一般分布于鞍子山、城山、歪石砬子等山区；②氯化物重碳酸钙钠型水。矿化度0.5～1.0g/l。分布于大辛寨子、周水子、革镇堡及大连湾一带；③重碳酸钙型水。矿化度小于1.0g/l，主要分布在南关岭骆驼山、狼山一带；④氯化物钠钙型水。矿化度1.0～3.0g/l，主要分布于营城子湾、牧城湾及金州湾等滨海一带。此外在南关岭—泉水地段出现氯化钠型水，矿化度大于3.0g/l。该类型地下水主要是因海水入侵而引起的。
2 地下水资源开采现状
2.1 地下水开采现状
目前全区共有工农业供水井595眼，大部分井深在100～150m，合计开采量达6.92×104m3/d。其中工业开采井为165眼，开采量达4.2×104m3/d，农业开采井430眼，开采量达2.72×104m3/d。地下水开采量占总供水量的20%。
区内地下水资源主要分布在碳酸盐岩地区，其开采资源为8.262×104m3/d，石英岩和板岩地区的开采资源为4.32×104m3/d。合计开采资源为12.589×104m3/d。地下水实际开采量占开采资源量的54.96%，尚有5.669×104m3/d的扩大开采量。
2.2 地下水开采存在问题
2.2.1 开采井布局不合理
凡是临海的低洼地段是地下水的富集区，也是地下水的超采区。尤其是储存岩溶水的地段，这些地段的水质一般都受到污染，最严重的是发生海水入侵，如周水子地段在80年代中期，开采井分布不合理，呈现局部超采，由于大量开采，形成一定范围的降落漏斗，引起海水倒灌，Cl-含量最高达2364.7mg/l。南关岭地段地下水Cl-含量也激增，最高含量达1087.6mg/l。近几年因产业结构调整，地下水开采程度下降，尤其是农业开采量锐减，使地下水水质有所改善。
2.2.2 供水用途
依据区内的水质分布状况，一些开采地下水的单位在供水用途上存在一定的盲目性，如利用水质较差的地下水做饮用水或锅炉用水，这种用法对人体的健康和工业设备都有极大的危害性。
3 地下水污染问题
近些年来，区内的地下水污染也日趋严重，污染源是厂矿企业排放的废水及城市生活污水，另外农村施用的化肥、农药也占有相当的比例。
3.1 工业废水
目前虽然对多数厂家产生的污水进行处理，但是还有相当一部分企业产生的废水仍然利用过去的明渠、管道排污，由于部分管道年久失修，渗漏污染了地下水。根据1985a资料，甘井子区主要工业废水排放总量达23171.00×104t，主要污染物成分有：COD、悬浮物、挥发酚、氰化物、砷、汞、铬、镉、铅、铜、锌、镍、硫化物、苯胺类、石油类等。
3.2 工业废渣
据大连市环保部门资料，20世纪甘井子区工业废弃物量为136.0246×104t。其中，冶炼渣12.7534×104t、燃料渣20.0300×104t、有害渣27.5332×104t、矿渣54.2779×104t、工业粉尘3.7815×104t、工业垃圾17.6486×104t。
3.3 生活污染
全区每年都有大量的生活污水和生活垃圾排放，尤其是生活污水除了一部分排泄入海外，还有相当一部分深入地下，污染地下水、据城建部门资料统计，年排放生活污水量1358.23×104t，这些生活污水含有多种污染成分，河流、河水及附近的地下水被污染，正是此类污染的结果。
3.4 农药及化肥
农药与化肥的大量施用，使植物不能吸收的一部分通过降雨入渗污染地下水或通过地表径流排入河流再污染地下水。
4 海水入侵问题
4.1 海水入侵现状
目前甘井子区主要的海水入侵地区是营城子、革镇堡、南关岭、周水子、甘井子、毛茔子和大连湾等地，海水入侵面积达108.5km2，入侵范围达5.9～8.6km。海水入侵使一些工业产品的质量受到影响，污染的地下水严重腐蚀输水管道和锅炉，使果类、蔬菜减产，农田不能种植，并危害水源，水井报废。60～70年代这10多年的时间内，仅在甘井子、南关岭、革镇堡等地海水入侵深入陆地7.5km，入侵面积为48km2。特别是周水子、南关岭—前、后盐村地段最为典型。据1964年资料，当时的地下水Cl-含量50～100mg/l，到20世纪80年代经过20年的变化，其Cl-含量是原来的10倍多，甚至是20倍。许多地下水水化学类型由重碳酸氯化物钙型水变为氯化物重碳酸钙型水或氯化物型水。
4.2 引起海水入侵的地质条件
海水入侵是一种缓变型的地质灾害，侵入慢治理更慢。引起海水入侵的含水介质有两种：一是松散岩类含水岩组；二是碳酸岩盐含水岩组。其中，后一类是发生海水入侵地质灾害最活跃的地层。
海水入侵的松散岩类含水组分布于沿海岸低洼地区的第四系松散层中，因分布面积小，影响范围也一般很小，往往是大口井取水所造成的。
碳酸盐岩含水岩组是发生海水入侵的主要岩性。区内主要岩溶发育和富水性良好的地段是革镇堡—辛寨子、大辛寨子—周水子、友谊街、南关岭—泉水子、后关—姚家及毛茔子等地。由于各种构造的存在，控制了岩溶的空间展布，岩石的完整性和连续性遭到破坏，岩溶作用强烈，溶隙、溶孔与溶洞密如蜂窝，而且负地形有利于汇集地下水，在地下水循环交替积极的强迳流带均发育大溶洞或宽大的溶蚀裂隙，是储存地下水的主要含水层，也是最易发生海水入侵的部位。
由于碳酸盐岩具有大规模的岩溶，成为地下水的主要含水层，临海的岩溶地下水富集区常常成为人们开发地下水的对象，长期不合理的开采造成水位下降，形成漏斗，水力梯度有利于海水倒灌补给*的地下淡水，产生海水入侵。
4.3 引起海水入侵的原因
4.3.1 开采井的不合理布局和超采是引起海水入侵的主要原因
20世纪70年代后期至80年代中期，由于开采量急剧增加，Cl-含量也随之增加，但各个地段增加幅度不同，以南关岭地段为例：1977年开采井92眼，1978年增至146眼，1979年为171眼，1990年下降为84眼，其中1980年该地段的开采量为5.0480×104m3/d,Cl-平均含量为887.8mg/l,1990年实际开采量是1.29×104m3/d，地下水中Cl-含量下降，平均为521.6mg/l。这样不合理地开采地下水必然会改变局部地段的地下水动力均衡状态，致使水质发生变化，可以看出开采量的大小是决定海水入侵程度的关键因素。
4.3.2 降雨量的影响
本区地下水的补给来源主要是大气降水。降雨量大、补给量大，则开采量相对减小，地下水向淡水方向转，Cl-含量降低，反之，Cl-含量则明显增高。
综上，开采量和降雨量是控制海水入侵的主要因素，海水入侵的根本原因是地下水的不合理开采，使天然状态下的地下水动力平衡遭到破坏的结果。
5 对策建议
甘井子地区没有合理而系统地开采利用地下水，其主要原因：一是地下水资源有限；二是缺乏对地下水开发的合理规划。致使有限的地下水资源被污染，发生海水入侵，不仅对使用者造成了不必要的损失，也浪费了宝贵的地下水资源。因此，为今后合理开发地下水资源和防治海水入侵，提出以下对策建议。
5.1 树立可持续发展的观点，科学用水，建立节水型社会体系
节水是一项复杂的系统工程，必须全社会齐动员，齐抓共管，并充分利用经济杠杆和市场机制，建立和健全合理的水价体系，促进人们节水意识的提高。
5.2 加强对工业污染、生活污染及农业污染的管理
水污染也是造成地下水缺乏的一个重要原因。区内浅层地下水的上部包气带，主要岩性为砂砾石含土、亚砂土、亚粘土组成，渗透性能较好，在大气降水的淋滤作用下，地表污染物通过包气带下渗进入地下水含水层。
甘井子区每年排放的污水，部分未经处理就排入地表水体，致使地表水体严重污染。区内地表水与地下水联系密切，使地下水在不同程度上受到污染。地下水污染区主要分布在河道的两侧，像春柳河、马兰河等地段的第四系地下水已受到严重的污染。
5.3 污水资源化
污水再利用进展缓慢，截至2000年大连市共有污水处理厂5座，污水处理总能力37万m3/d，中水回用量4万m3/d。因此加强配套污水处理设施，加大污水资源化力度，积极使用中水，在如消防、工业冷却、城市绿化、城市建设、城市卫生用水等。
5.4 加强地下水资源的技术性管理
区内地下水的开采利用受含水层介质、边界条件、富水性、海水入侵、开采程度、开采现状、开采井深度等因素制约，难以建立相对集中的较大型的水源地，只能采用分散式开采方式。对全区地下水开采资源宜每3～5年进行一次复核，便于确定各地段地下水的开采分区。如，可进行海水入侵治理区、开采量削减控制区、开采量平衡区、开采量可扩大区等分区，按照分区的各自特点，调整开采井布局、开采量、开采时间，减轻海水入侵程度，合理的开发利用地下水。
依据国家水法和大连市水资源管理办法，针对甘井子区水资源分布状态和使用方式，坚持全面规划、详细调查、规范勘察、有效监督、计划开采的原则，控制供水用途、成井类型、水量水位等目标，实施治理改造措施，建立周密的动态监测网，按行业规范对开采井和开采过程实行全面的强制性监督，安装水表，一井一表，依表计量，以量收费，依费养管，使地下水污染和海水入侵程度逐渐减轻，达到改善水质的目的，充分而有效地利用有限的地下水资源。
参考文献
[1]辽宁省地质矿产局.大连市城市地质系列图说明书.沈阳：沈阳出版社，1986.
[2]大连市地方志编篡委员会办公室编.大连市志（自然环境、水利）.大连：大连出版社，1993.
[3]大连市甘井子区地方志编篡委员会.甘井子区志.北京：方志出版社，1995.
