沧州市地下环境现状及修复措施探讨

2011-04-01黄树义

地下水 2011年4期

孙宁，黄树义

(1.河北省沧州市引大入港输水有限公司，河北沧州 061000;2.河北省沧州市供排水集团，河北沧州 061001)

沧州是我国水资源严重短缺的地区之一。全市多年平均水资源总量为11.94亿 m3。全市人均水资源占有量183 m3，为全国平均值的8%，河北省平均值的61%，不足国际公认的绝对贫水标准(人均水资源量少于500 m3的为绝对贫水)的40%。为维持本地区人民的正常生活和生产，自上个世纪七十年代以来，主要依赖于超采地下水维持生活、生产和生态，并由此引发了地下水位下降、地下水漏斗扩展、地面沉降等一系列水环境问题。

1 沧州市地下水环境现状

近年来，沧州为维持日益增长的国民经济和社会发展的需要，每年不得不超采约5.0亿m3深层地下水，超采地下水带来的地质环境问题主要表现为以下3个方面。

1.1 地面沉降

我国4个地面沉降超过2 m的城市中，沧州名列其中，其沉降中心累计沉降量已达2 236 mm，年平均下降100.4 mm。全市现有沧州市区沉降区、黄骅沉降区、河间沉降区、任丘沉降区4个较严重沉降区。

地面的大幅度沉降给沧州带来了一系列社会和环境危害。其主要有城区内涝积水严重，对水利工程防洪、测量标志造成严重危害;对楼房、铁路、公路、桥梁等地面建筑物的安全造成的危害，地面的沉降又进一步导致了地裂缝和风暴潮危害的进一步加重等。

1.2 咸淡水界面下移

由于深层地下水的严重超采引起咸淡水界面明显下移。据沧县典型区研究资料显示，咸淡水界面平均下移18 m，最小下移10 m，最大下移50 m。

1.3 机井报废加快，提水成本增加

地下水位埋深的连年增加，造成水井提水泵扬程不断加大，单井出水量减少，水井运行费用大幅度增加，机井报废加快，提水费用增高。

2 地下水环境恶化原因分析

地面沉降是动用地下水储存资源引起的一种恶果，是采大于补，造成水资源枯竭的一种外部表现。

深层含水层开采早期，开采资源主要由含水层弹性释水、越流补给和侧向补给三部分组成，粘性土压密释水所占比例很小;随着开采的继续，水位降落漏斗的扩展，地面沉降的产生，粘性土压密释水所占比重越来越大。

伴随着含水层的弹性释水和粘性土的压密，地面沉降随之产生。当水位降深较小时，含水层与粘性土隔水层之间的水头差所产生的应力小于土层的前期固结压力，地面沉降发展缓慢;而当水位降深较大时，若含水层与粘性土隔水层之间的水头差所产生的应力大于土层前期固结压力，甚至造成土层结构破坏时，地面沉降的沉降速率必将加快。地面沉降速率与地下水位下降速率、地面沉降量与地下水位降幅有很好的相关性，沉降面积与承压水水位下降漏斗在时空分布上基本相符。当抽取地下水时，地下水位下降，等于孔隙水承压力减小，在上覆地层压力不变的情况下，孔隙水承压减小部分转嫁给岩土颗粒骨架，使其压力增大，导致土体压密而地面下沉。

3 地下水环境修复措施探讨

3.1 充分利用外调水

外调水是解决沧州水资源不足的主要途径。自1994年以来，我市外调水量累计已超过18亿 m3，并充分利用在工业、农业、生活、生态等各个领域，大大缓解了沧州水资源危机现状。南水北调工程全部通水后，其供水量为3.58亿 m3，能够使受水区有相对充足可靠的水源，工业、居民生活和城市环境用水将切换为地表水(外调水)，从而保护地下水源，修复地下水环境。

3.2 充分利用非常规水

沧州区域的非常规水主要包括咸水、微咸水、再生水、海水、雨洪资源等。

3.2.1 咸水、微咸水利用技术

1)咸淡混浇

咸淡混浇就是在现有深井(淡水井)旁，打一眼浅机井(咸水井)，利用管道一体化技术，将淡水和咸水通过一个混合罐，按一定比例混合后，由输水管道输至田间，进行农田灌溉。不但可以节约淡水资源，还能保证农业产量。目前，年可利用微咸水约6 600万 m3。

2)苦咸水淡化

受水资源和经济条件影响，沧州运东地区群众多以苦咸水度日，苦咸水淡化技术成功解决了他们的生活饮用水问题。目前，沧州市已发展苦咸水淡化站151处，每年约可提供淡化水10万m3，可解决沧州市东部地区农村15万人的饮水困难问题。

3)用于工业生产

根据工业用水的用途不同，对水质的要求不同，咸水、微咸水可用于对水质要求不高的工业循环冷却水。目前，年利用量约达600万 m3。

4)用于城镇生活

如果将咸水、微咸水用于居民生活的洗涤、冲厕、洗车等，可减少50%生活用水量，仅沧州市区每年约可减少用750万 m3自来水。

咸水、微咸水的充分利用，一是缓解沧州地区水资源紧缺状况;二是可减少深层地下水的开采，抑制地下水降落漏斗的发展，缓解地下水环境恶化现象。

3.2.2 再生水利用技术

沧州现有污水处理厂出水水质主要指标均优于工业循环冷却用水、市政杂用水、景观用水的再生水回用综合水质标准。并应用于发电厂的生产用水，全市可节约深层地下水0.1亿 m3。我市还建成了颐和庄园社区、沧州师专等中水回用试点，并运行良好。

再生水的充分利用，既可减少对深层地下水的开采，增加水资源可供量，还能减轻污水直接排放造成的环境污染，对于促进沧州区域水环境和地下水环境的改善具有重要意义。

3.2.3 海水的利用技术

1)海水淡化

河北国华沧东发电有限公司应用最先进的海水淡化技术，为水电联产与低温多效技术集成模式，发电机组利用海水进行发电的同时，利用热电厂余热加热海水，既生产了淡水，又降低淡化成本。该公司一期发电机组可日产淡水3.25万 m3，并全部利用。

2)海水直接利用

沧州渤海新区作为一个以化工和港口为主的新建城区，无论是工业园区建设还是生活小区建设，建议同时铺设海水、淡水两套管网系统，工业冷却水及部分生活杂用水直接使用海水。

海水的利用，既可解决沿海淡水资源短缺的矛盾，又可加快新区建设步伐，确保工业项目的上马，促进当地国民经济的发展，又保护地下水，改善地下水环境。

3.2.4 雨洪资源利用技术

沧州地处九河下稍，既有对雨洪资源利用的需求，又有利用条件。可通过提高水库、洼淀蓄水位、恢复部分坑塘洼淀、建立水系网络调控机制、建立蓄滞洪区雨洪资源化适宜性评价指标体系、利用透水材料铺设道路、建设下凹式绿地、修建蓄水池拦、改建雨污排水系统等措施拦蓄雨洪资源。

3.2.5 建设地下水管理信息系统

为提高沧州市地下水资源管理的信息化、现代化水平，在收集、整理现有资料、信息的基础上，利用网络技术、数据库技术、地理信息系统以及水资源管理方面的方法、模型，集成一个技术先进、方法创新的地下水管理信息系统。既能真实、形象地反映沧州市地下水资源状况及开发利用情况，又能进行预测分析，方便快捷地为水资源管理以及水资源优化配置提供科学决策支持。

3.3 加强地下水保护和政策法规建设落实政府责任制

通过全面实行用水总量控制和定额管理、制定非常规水源利用相关政策、实行严格的取水许可和水资源论证制度、严格控制地下水的开采规模、形成合理的水价机制、适时开征农业水资源费、加强水资源监测网络体系建设等，实现对地下水环境的综合治理。

3.4 制定相应的保障措施

通过加强领导，明确责任、健全机制，保障投入、运用经济杠杆，促进节约用水、完善法规，强化监督、依靠科技进步，提高管理水平等措施，为地下水环境的综合治理提供保障。

3.5 水资源合理配置

沧州将本着“节水是根本、调水是关键、治污是前提、管理是保障”的原则，以充分利用浅层地下淡水，控制开采深层地下水、强化水资源一体化管理，转变用水观念，科学利用非常规水、合理利用外调水，缓解当地水资源短缺矛盾，形成外调水、本地水、非常规水、深层地下水的统一水价机制，联合调度、优水优用、整体协调、合理配置，减少对深层地下水的开采。