超深层地下水利用分析和保护措施

张洁祥，闵 瑞，杨钦涛

(郑州大学水利与环境学院，河南郑州450001)

深层地下水是地质历史时期特定气候条件下形成的、现代补给来源很少、恢复更新速度极其缓慢、补给周期长、几乎不受气候波动影响的地下水.超深层地下水是指埋深450～2 550 m的深层地下水资源，温度高且富含多种对人体有益的微量元素，具有较高的开发价值［1］.超深层地下水的循环周期长，一般在数千年以上，基本上可以看作是一种不可再生资源［2］.

由于超深层地下水存在较高的利用价值和经济价值，一些地区已开始开采超深层地下水，并且存在掠夺式开采、超采、滥采等问题.不合理的开发利用超深层地下水引起的地下水位不断下降，不仅会让储备的地下水资源面临枯竭的危机，也存在被污染的浅层地下水渗透到深层地下水的风险.由于深层地下水循环较慢，污染后很难处理，因此保护超深层地下水是十分必要和紧迫的［3］.

1 超深层地下水利用现状

目前人类对超深层地下水资源的利用主要为地热水和富含微量元素的矿泉水.地热水是集热、矿、水等于一体的资源，是一种独特的、廉价的清洁能源.它的高层次开发利用能净化和改善环境，尤其是天然热能的直接利用将大量减少大气中的粉尘污染.目前开采的深度主要在600～1 350 m的范围内.此范围内地下水的化学类型为HCO3—Na型;硬度为20 ～49 mg/L，属于软水;pH 值为8.0 ～8.6，呈弱碱性;水中含有锶等多种微量元素，可以作为医疗用水和饮用矿泉水［1］.

我国目前利用超深层地下水主要体现为:使用超深层地下水作为饮用矿泉水;地热水应用于冬季供暖、农业水产养殖和育苗栽培、生活用水、洗浴用水、工业利用、发电等.部分地区由于缺乏超深层地下水资源的管理，未能征收水费，致使一些用水大户开采积极性较高，不能统一联合开采，造成井网密度过大等问题，不利于超深层地下水资源的可持续利用.还有一些居民小区的地热水是按固定数额包月收费，很多居民只管用水，不考虑用水量的多少，连洗车、冲马桶都是地热水，造成了宝贵的超深层地下水的严重浪费［4］.

2 超深层地下水开发利用存在的问题

a.开采混乱，缺乏统一规划.一些居民小区和人口较密集的单位为了节省水费，提高区内人口的生活质量，盲目进行超深层地下水资源的开发.有些洗浴中心为了节约燃料和用水费用，以温泉洗浴提高自身影响力也进行建井开采.由于超深层地下水的开采缺乏统一规划，局面混乱，致使建井数量多，井间间距不合理，形成了一定的开采井网密度.由于这些井大多处在同一开采层段，井间具有联通性.长期大量开采下去，有可能造成超深层地下水资源过早枯竭，形成局部下降漏斗，引起地面沉降、地裂缝等地质灾害［5－6］.

b.体制不健全，缺乏统一管理.超深层地下水资源也属于水资源，且其开发利用直接影响当地水资源的整体开发利用和节约保护.但水行政部门没有建立有效的开采和管理制度，对各单位的新建井审批和监察力度不够，对成井后缺乏开采量的统一管理，以至于出现开采混乱、大肆浪费的现象［4］.

c.利用结构单一，浪费严重.超深层地下水在开采后处于统筹的低层次利用状况，仅将其作为普通水一次性利用，主要用于日常洗涤、洗浴、冬季供暖、冲厕用水等，不能充分利用其价值.例如供暖系统、发电等用水量大，但在用过后却作为废水就地排放，没有进行深层次的开发利用，造成了宝贵资源的二次浪费.其废水可根据《水文地质手册》中地热水不同温度下的用途进行多次开发，提高其利用率和经济效益，具体见表1.另外超深层地下水用户对这种水资源的认识较少，没有正确理解保护超深层地下水的重要性，在生活中缺乏节水意识，浪费严重［7］.

表1 水温度和用途分类

d.对超深层地下水的研究较少，盲目开采具有潜在危险.由于现阶段对超深层地下水的利用和其特性研究较少，加上其非科学化、标准化的开采和使用，有可能给环境带来一定的危害.一方面，过量开采导致地下水位下降，很可能会导致深部岩层压力下降而造成或加剧地面沉降，而地面的不均匀沉降将直接导致地裂缝的发生，还有可能引发地震［6］.上海和天津等地就曾由于大量开采地下热水引起地面沉降和地裂缝.另一方面，在抽取地下热水的过程中，由于接近地表的压力下降，水中含有的一些有害气体可能会排放到大气中，污染环境;超深层地下热水中氟含量较高，会引起氟斑牙和氟骨症等疾病，威胁人类健康［8－9］.

3 超深层地下水的保护措施

超深层地下水资源不仅是一种不可再生资源，也是人类用水的最后保障，但过度开发这一消耗性水资源将带来严重的后果，因此必须采取相关的保护措施，使超深层地下水资源得到合理的开发利用，保证资源的可持续利用，造福子孙后代.

a.制定合理的水资源开采战略.对于有过境水的地区，应该尽量取用过境水，减少对超深层深层地下水的开发利用.对于依靠地下水作为水源的地区，尽量开发利用当地的浅层地下水，深层和超深层地下水作为应急水源或后备水源.由于浅层地下水积极参与水循环，补给、更新速度快，可开采量大，开采保证程度高，而且容易开发利用，所以浅层地下水是这类地区开发水资源最合适的水源.如果遇到枯水季节或枯水年份，浅层地下水的开采不能满足需要时，可以考虑开采超深层深层地下水，把超深层地下水作为浅层地下水供不应求时的应急水源.

b.健全超深层地下水资源开采的审批和管理体制.水务管理部门须对所属境内的超深层地下水已开采情况进行统计和管理，计划开采超深层地下水资源的单位应向水务管理部门提出开采申请和方案，并由管理部门按照其统一的开采规划进行充分论证和严格审批.对于通过审批的开采项目，必须在主管部门的指导下进行开采.建井后，交由水务管理部门进行管理，所有用户必须安装计量设施，严格控制其开采量和开采强度，并对超深层地下水进行高价按量征收费用，减少浪费.

c.充分利用超深层地下水资源.加强对超深层地下水资源的相关研究，并根据其特点进行产业化的分级开发利用，避免这种高利用价值水资源的浪费.如:利用其热能可以进行发电，余热进行冬季供暖和洗浴用水，对利用过的水进行再开发利用等多级利用模式，充分利用其所有价值，创造更大的社会效益和经济效益.

d.对超深层地下水进行分层开采，加强地下水回灌.如需开采超深层地下水应首先在开采地段进行可开采量评价，在使用深层地下水的过程中，应该分阶段、分层位开采深层地下水，建井最好是分层止水，不提倡混合井.这样，在开采深层地下水时，就可以有目的、有计划地分层开采，使每个含水层都有机会进行恢复更新.另外对生产井要进行严格管理，对水质优劣相间的含水层要严格止水，分层开采.同时，根据开采强度加强回灌措施，为深层地下水提供足够恢复、更新的机会，使超深层地下水资源能够得到可持续利用.

［1］白宏洁，方永伦.开封市超深层地下水现状与可持续利用探讨［J］.人民黄河，2010(10):78－79.

［2］刘花台，郭占荣.深层地下水及其可利用性分析［J］.水文地质工程地质，2008(2):124－128.

［3］超深层地下水是稳定的备用资源［EB/OL］.(2011－02－22)［2011 － 05 － 08］.http://news.sina.com/c/sd/2011 －02 －22/1122021994222_2.html.

［4］闫磊.古城开封用深层地下水洗车冲马桶过度开采面临枯竭［EB/OL］.(2009－02－25)［2011－05－08］.http://www.cnr.cn/hnfw/xwzx/yw/200902/t20090225_5052568_1.html.

［5］王利民，韩树祥，王志强.平原县地热水资源开发管理初探［J］.山东水利，2008(11):24.

［6］王卫东，彭建兵，张永志，等.西安市地热水开采现状及其环境问题［J］.水土保持研究，2005(10):266－267.

［7］林黎，赵苏民，王心义.天津地热水开发利用状况及保护对策研究［J］.河南理工大学学报，2006，25(2):105－110.

［8］王秀艳，粱建军，王成敏，等.超采深层地下水引起的地质环境效应［J］.工程地质学报，2008(16):151－154.

［9］赵秀兰，陈宁生，臧逸中.深层地下水开采引起的生态环境问题及其治理［J］.地下水，2005(01):47－49.