淮北地区中～深层地下水资源开发利用现状与对策研究

2011-08-15孟献辉

地下水 2011年2期

孟献辉

(安徽省涡阳县水务局,安徽涡阳 233600)

1 淮北地区中～深层地下水资源分布概况

1.1 中～深层孔隙水

中～深层(埋深 50～450 m)孔隙水,广伏于平原区浅层地下含水层组之下。可划分为古河道富水区,河漫滩湖相弱富水区及河间地块贫水区。古河道分部位置基本与现代天然河流一致,主要分布在淮河北岸边缘一带、沿浍河及亳州东南至涡阳以及西阳集～江集、临焕集、四铺～宿县一带。此外,阜阳、淮北、宿州市分布有若干个古河道。

古河道分布面积约占平原面积的 1/3。古河道区中～深层含水层组顶板埋深 50～80m,底板埋深 350～396m,含水层岩性为中细、中粗砂、局部夹有砂砾石层,总厚度 70～180m,单井涌水量,60～150m3/h。古河漫滩～湖相弱富水区,约占平原总面积的 1/3,含水层岩性为中细砂、粉细砂,厚度为 30～70m,单井涌水量,30～50m3/h。

据农饮工程成井资料,在涡阳县临湖、公吉寺镇成井深度 150～280 m段含水层组厚度 40～60m,单井涌水量 50～70m3/h。蒙城立仓、马集深井在深度 162～396 m段,含水层厚度 70～102m,单井涌水量 70～80 m3/h,静止水位埋深15.5m,动水位埋深 35～40m。由此可见,该区深层地下水资源较为丰富。

根据有关资料,自涡阳丹城～涡阳～蒙城～固镇县新马桥～曹老集～怀远～明龙山～凤台一线以西、淮河北岸以北、界首以东的广大地区,分布中～深层承压水盆地。扣除现有城镇超采漏斗面积之外,承压水域面积约有 1.0万 km2。

淮北市相山～徐楼、东部闸河向斜、夹沟盆地、蒙城坛城至漆园、芮集～板桥～王集～带、涡阳石弓李楼、龙山等地段,分布有较丰富的隐伏型岩溶水资源。

根据《安徽省淮北地区地下水资源开发利用规划》成果,淮北中～深层地下水资源总量 19.36亿 m3,可开采量 12.96亿 m3,其中岩溶水资源总量 3.5亿 m3,可开采量 2.8亿 m3。

中～深层孔隙水化学类型 HCO3-Na、HCO3◦SO4-Na或 HCO3◦Cl-Na型,总硬度 30～200 mg/L,矿化度 0.5～1.5 g/L,pH 7.3～7.5。局部地段铁、锰、或氟超标,处理后,符合饮用水质标准。岩溶水属 HCO3～Ca型淡水,为优质饮用水源。

2 中～深层地下水资源开发利用现状与存在的问题

2.1 开发利用现状

自 1984～1995年期间,本区域中～深层地下水资源主要为城市、镇居民生活与工业生产用水而集中开采(其中包括煤田等采矿疏干排水),广大农村开发利用量较少。自1996年以来,因解决农村人畜饮水困难,特别自 2005年到2009年底解决农村饮水安全问题,新打深井 1 450余眼,增加了开采量。

1993年底调查统计,投入使用的深井 1 563眼,开采中～深层地下水 4.36亿 m3/年,其中包括煤田等采矿疏干排水0.48亿 m3/年。1993～2000年,开采量年均递增 2%,2000年,开采量达 5.0亿 m3。2000年以来,尽管在超采区采取控采措施,但由于城镇人口急剧增长,农村饮水安全工程建设规模的不断扩大,取水量年均递增 1.5%,到 2009年,中～深层地下水开采量达 5.7亿 m3/年,其中包括开采岩溶水 1.5亿m3/年。

2.2 开发利用中存在的问题

(1)中～深层地下水资源开发利用阶段的试验研究几乎没有开展;其资源量的计算、评价与开发利用规划还没有提到议事日程;中～深层地下水水文地质边界条件及浅、中深层地下水相互补排转化的定量关系尚不清楚。

(2)城市区中～深层地下水动态、地面沉降等地质、生态环境监测、分析工作尚未进行。

(3)开采中～深层地下水的供水管井,平面及剖面布局不合理,缺乏宏观规划指导。一些城区,如阜阳市区,在地面沉降的中心部位 34 km2范围内,布设深井 250余眼,仅阜阳市纺织厂,深井密度达 11眼/km2。淮北市区至三堤口一带24 km2范围内集中布设了用水大户近百眼的深井。

(4)农村饮水安全工程盲目布设深井出现水量减少、水质变异新问题。

农村饮水安全工程盲目布设深井—深井布设密度、分层取水位置、封闭止水深度、开采强度等,缺乏科学试验研究依据,已出现单井水量逐年减少、水质变异的情况——如涡阳县,有的深井完工时水质尚好,一年后井水量减少而铁锰超标;亳州谯城区深井完工运行 1～2年后,井水中氟含量增大而超标。

2.3 盲目超采引发了地质、生态环境的恶化

(1)盲目超采形成超采漏斗与地面沉降漏斗

据勘查资料,阜阳、淮北、宿州、亳州市区以及砀山、界首、涡阳、临泉、太和、蒙城、固镇等县城区,形成 11个超采漏斗,超采漏斗总面积达 3 500 km2(水位降落漏斗面积达7 500 km2),地面沉降漏斗面积达 500 km2。阜阳市区漏斗中心地面累计沉降量超过 1.50 m,宿州市漏斗中心地面也在沉降。阜阳市区原有深井机泵抽空吊泵,10%左右的深井井管错位、剪断而报废;地面沉降,各级水准点网被破坏,颍河大堤下沉,大大降低了颍河段蓄水防洪能力;更为严重的是使拥有 1.46亿 m3蓄水库容的阜阳颍河大闸被拉裂、损坏而处于“病危”状态,1997年投资 1 600万元予以维修加固。淮北市岩溶水超采系数达 1.47,形成上覆浅层孔隙水与下伏岩溶水的双层开采漏斗,周边农用浅井吊泵或干涸,局部产生地裂缝、垂向落水洞,地下水硬度、矿化度逐年升高,水质恶化。

3 对策与措施

3.1 对中—深层地下水资源管理采取“封井、禁采”行政措施的理解

淮北地区中—深层地下水资源的可持续开发利用,支撑着淮北区域经济社会的可持续发展;给淮北地区人民带来卫生健康生活的重要物质基础,还是中～深层地下水资源。形成这种局面的主要原因：①地表水资源供水保证率低,水体污染严重,今后 5年乃至 10年,仍不能作为饮用水源而加以开发利用。如蒙城县城自来水公司,1990年以前采用涡河水源供水,后因涡河水质为Ⅴ类、劣Ⅴ类,疾病流行,故 1990年以来一直采用深层地下水源进行供水。②经大面积水质普查,淮北平原大部分浅层地下水源受到原生与次生污染,水质不符合国家卫生标准,故大力建设农村饮水安全工程,开发利用中～深层地下水资源。近 3年年均实际开采量约 5.7亿 m3,开发利用率仅达 44%,可见仍有较为广阔的开发利用前景。淮北地区丰富的降水资源转化为丰富的浅层地下水资源,浅层地下水位埋深 2～5m,通过越流系统,又转化为中～深层地下水资源。而华北、西北地区,年均降水量不足淮北平原的 1/2,其浅层地下水资源量本身就贫乏,更无力越流补给中～深层地下水。在过去“弹性持续释水”的理论指导下,华北地区中～深层地下水资源被严重超采以至于达到枯竭的程度,因而提出封井、禁采中—深层地下水资源的管理措施是正确的;但对于淮北地区来说,可提出限采、控采等管理措施,而不能生搬硬套“封井、禁采”的管理规章。另一方面,淮北地区中～深层地下水可开采资源量,在循环周期内,是可以补给恢复的(不同于石油、天然气),若这些水资源不及时的开发利用,也被白白地流失掉。因此,把中～深层地下水资源作为战略储备资源的说法是不妥贴的。

针对淮北中～深层地下水开发利用中存在的问题,提出对策措施如下。

3.2 系统开展中～深层地下水资源勘察调查评价与开发利用规划工作

3.2.1 摸清中～深层地下水资源的“家底”

一直以来,主管部门组织了多次浅层地下水资源评价与开发利用规划工作,但中～深层地下水资源(含岩溶水资源,下同)调查评价与开发利用规划工作至今尚未进行。随着城市化、工业化进程加快,特别是农村饮水安全工程建设的发展,对中—深层地下水资源的需求量在迅速增长。为了合理地开发利用,实行严格科学的管理制度;为适应淮北区域经济社会发展的需要,必须首先摸清中—深层地下水资源的“家底”。查明中～深层地下水开发利用现状与存在问题;摸清其埋藏分布运移与转化规律;按水文地质分区、水文地质单元及行政分区分别调查评价,分析计算汇总中～深层地下水资源量及可开采量。需要强调的是,在水资源评价工作中,应在前人勘察研究及现阶段开发利用资料成果的基础上,必须开展水文地质分区、水文地质单元及越流系统的识别划分与水文地质参数的试验研究工作;同时,开展水质调查与水化学类型的水平、垂直分带与划分工作;这些都是中～深层地下水资源评价的基础工作,要加大人力财力投入的力度。

3.2.2 开展需水量预测与不同水平年的供需平衡分析

在查明现状年各用水户取用水量的基础上,分析预测各行政区经济社会发展指标,根据国内先进节水城市各用户取用水定额,对未来需水量进行预测、供需平衡分析与水资源的限额优化配置。

3.2.3 制定开发利用规划方案,避免无序开采

编制节水规划、污水处理回用规划、开源规划;分质供水、多水源优化调度方案;应急供水方案等;划分红、黄、绿三色区,制定相应的管理措施方案;投资估算与实施方案;对环境经济效益作出分析评价。

3.3 研究制定中～深层地下水资源调查评价方法

目前,水利主管部门尚未出台中～深层地下水资源的评价技术细则。

前苏联水文地质学家普洛特尼科夫把地下水资源分类为四大储量：动储量、调节储量、静储量和开采储量。动储量就是含水层中的侧向流量,调节储量就是水位变幅带内的重力水体积;开采储量与现在“可开采量”概念相近。目前对中—深层孔隙型承压水提出弹性储量,这与调节储量概念不同。

现在将地下水资源按其赋存的介质类型、水力特征埋藏与开采条件以及评价方法划分为若干类型,如平原区松散岩土孔隙型潜水、弱承压水、承压水;非可溶岩类基岩裂隙水、岩溶水等几大类型;按埋藏与开采条件划分,平原区孔隙型地下水划分为浅层、中深层、深层地下水,又可划分为古河道、河漫滩、河间地块及湖相等水文地质单元;岩溶水划分为裸露、隐伏、埋藏型及网络状构造连通型、向背斜构造盆地地下水库型、方向性断裂构造溶洞串通地下河型等。

针对上述不同的水文地质分区、不同的水文地质单元以及不同的研究程度、不同的开发利用现状,采用不同的评价方法。要结合中～深层地下水资源评价工作的实例,对评价方法及其适用的条件进行研究,以便提出一套科学、实用的评价方法,为全面准确地开展中～深层地下水资源评价工作服务。

3.4 开展浅、中～深层地下水相互越流系统的研究与识别工作

淮北平原区浅层与中深层—深层地下水资源,通过越流系统,有着密切的联系。浅层与中～深层地下水含水层组,形成自上至下若干个并联库容,按“坦克”或“水箱”模型,上层水资源一部分开发利用,另一部分则入渗补给下层水库中。下层水库的开发调控,更有利用浅层水源的越流下渗补给。若上、下层联合调控运用,则增大了有效库容,可调蓄上层弃水资源,从而使地下水可开采量增大。浅层与中～深层含水层组之间,存在相对弱透水层。弱透水层的空间展布,呈椭圆透镜体状,在平面上并不是无限延伸的,在垂向上,并不是等厚的,一些区域厚度仅有 5～15 m,某些地段存在“天窗”。弱透水层渗透系数的大小也有 1～2个数量级的差异。

因此,淮北平原区浅层与中～深层地下水相互越流系统是存在的,其空间分布规律、上、下各层水头差、越流系数等,应予以勘察试验研究。

3.5 加强人才队伍与规章制度建设

目前,各级水资源管理部门缺少水文地质专业干部,因而对地下水资源的调查评价、开发利用规划、动态测报、调控管理等很不到位。建议加强地下水专业人才队伍建设,一是引进人才;二是走出去,委派年轻同志学习地下水科学理论与方法;三是到相关省市考察学习地下水管理组织机构建设情况,把安徽省及淮北各市、县有关地下水资源开发利用管理队伍,建立健全起来。