平原地下水的开发与保护

2012-08-15宋晓宁许昌勘测设计研究院

河南水利与南水北调 2012年8期

关键词：凿井浅层深层

□宋晓宁（许昌勘测设计研究院）

□宋海宁（许昌市颍汝灌溉管理局）

□王静华（许昌水利凿井工程有限公司）

随着经济社会的快速发展和人民群众生活水平的提高，开发利用地下水显得日益重要。地下水资源以其分布广、储量大、水质好等特点，在工农业生产和生活中被大量开发利用。在平原有大面积的饮水不安全地区，开采深层淡水资源越来越受到人们的重视。

开发利用地下水不仅要掌握区域水文地质资料，了解地下水补给、径流与排泄关系，还必须掌握如何才能科学合理地开发利用地下水，保护地下水资源安全和可持续开发利用，为人类造福。

1.水文地质条件

1.1 地质概况

平原在地质历史过程中受古气候影响，地下水分布有一定规律性。上层以潜水为主，中、深层均以承压水为主。中部地层是由河流的泛滥、改道而形成，含水层和隔水层以近期堆积为主，成层不稳定，在水平方向和垂直方向上变化很大，含水层分布不广，补给源相对较近；深部地层是第四系中更新世到下更新世湖河相-湖相沉积物，成层稳定延伸远，含水层分布广泛，补给源较远，补给区层位高。所以，中部承压水有随深度递减的趋势，而深部承压水有随深度递增的趋势。同时受地质历史湿润期、干旱期的影响，地下水化学类型多为氯化物-硫酸盐型水，在垂向分布上属于咸-淡型或咸-淡-咸型水。

1.2 地下水补给、径流和排泄

1.2.1 地下水补给

浅层地下水的补给主要靠大气降水、河道侧向入渗和灌溉回归水补给，主要是通过表层松散沉积物垂直渗入补给。所以，在开采浅层地下水时只要考虑上述三方面补给量，地下水补给是有保证的，适度开采一般不会造成水质恶化、地下水位下降等情况的。

中、深层地下水补给一般是通过山前地带对地下水作侧向补给，补给源远，补给量有限。所以，对中、深层地下水的开采必须持慎重态度，不宜过量开采。在一些浅层地下水已受污染不能饮用的地区，考虑到人民群众身心健康问题，适量开采中深层淡水作为饮用水源是很有必要的。要避免将中、深层淡水作为工业用水进行过量开采，以免出现有采无补或采大于补，造成区域下降漏斗、水质恶化等情况发生。

1.2.2 地下水径流

地下水径流与含水层岩性和含水层底板坡降有关系。因为平原地区地下含水层岩性较细，水力坡降平缓，所以该地区水平径流缓慢，呈现缓流型特性。又因中层地下水补给区层位相对不高，承压力较之潜层水压力相对较低，所以地下水垂直运动强烈。正因为如此，在开采中层淡水资源时，如果成井质量不高，封闭不密实，最易造成中层淡水被上层咸水污染的严重后果。

1.2.3 地下水排泄

地下水排泄途径有：蒸发排泄、向下游排泄（地下径流）、人工开采地下水排泄。其中向下游排泄是造成地下水点污染（单井水污染）向面污染转化的最主要原因。

2.地下水利用现状

近年来，随着河南经济的快速发展，工业化进程加快，对水的需求也越来越大。相对于中、深层地下水来说，地表水和浅表层地下水由于受工业废水、生活污水以及农作物施放的化肥、农药淋失的影响，已造成许多地区地表水及浅表层地下水水质恶化。而中、深层地下水深埋于地表以下，较之地表水和浅表层地下水不易受到污染，可通过凿井抽水的方式直接获取，不受地理位置限制。所以，在今后相当长一段时期，凿井取水仍将是开采地下水的最主要方式。

目前，凿井市场混乱，持假证、无证施工现象严重，再加上水行政主管部门实施对水资源统管起步较晚，水政监察队伍力量薄弱，管理跟不上，给有些凿井施工队伍以可乘之机；生产企业年用水量不能得到有效控制，想用多少就用多少，特别是那些高耗水企业，受地方保护，乱采乱抽，超采严重；施工单位为追求最大出水量、满足合同要求，采用浅、中、深层地下水混合开采的方式抽取地下水，在各含水层压力差和地下径流影响下，致使中、深层地下水被浅表层水污染，水质恶化，使我们有限的水资源遭到严重破坏。

3.存在的问题

3.1 市场混乱、管理不到位，已危及地下水环境安全

在平原地区由于地质条件不很复杂，800m以上多为第四系松散沉积层，凿井施工难度相对较小，所以凿井市场比较活跃。据不完全统计，凿井施工单位很多都属“三无”企业，而真正拥有凿井资质的还不到2/5。在此种情况下，由于水资源统管起步较晚，缺乏管理经验，水资源管理更多地停留在对水资源费的征收上，所以，造成凿井市场混乱，给凿井施工以可乘之机，乱采乱抽，取水失控，成井质量没有保证。尽管在施工中有些也采取了一定措施：粘土球封闭止水、分层取水等，但由于对材料把关不严，给成井质量留下隐患，封闭不密实，井筒多处漏水，造成水质恶化，甚至大量涌砂，已危及地下水环境安全。

3.2 过量开采造成地下水位持续下降

目前过量开采现象严重：采用大泵量、大降深强力抽取地下水；在有限的范围内布井太多，井点密度大，有些地方已出现采大于补甚至出现有采无补的现象。过量开采已造成地下水位连年下降，并形成了以开采区为中心的降落漏斗，漏斗区最大水位降深达60m左右。以许昌地区为例，据许昌市地质环境监测站监测：20世纪90年代以前，许昌市城市供水主要是开采地下水资源，年均可开采量为2809.8万m3，而年均实际开采量为3599万m3。从等水位线图上可以明显反映出以市区为中心的降落漏斗，其长轴呈南北向，长约12km，市区附近大面积水位埋深已降至70m左右，漏斗中心水位埋深已＞80m，现已限量开采，水位下降趋势有所减缓。

3.3 混合开采造成水体严重污染

由于过量开采，地下水位下降，单独开采浅层水已不能满足使用要求，多与中层承压水混合开采。随着企业数量的增多和规模的扩大，工业生产用水量不断增加，企业为获得稳定的最大出水量，强力开采抽取地下水，再加上浅层地下水多来源于地表补给，受季节性影响大，水质、水量均没保证；中层地下水分布范围小，富水性较弱，水量小，单独开采很少，多与深层地下水混合开采。

由于浅层地下水受工业废水、生活污水和农作物施放化肥、农药淋失的影响已普遍遭到污染，水质较差。在各含水层压力差作用下，已污染的浅层地下水通过上层滤水管源源不断地流入井内，并通过下层滤水管渗入中层和深层地下含水层中，从而造成中、深层地下水体污染。

据不完全统计，目前混合开采方式建成的机井已超过50%，并呈逐年上升的趋势。机井采用混合开采方式抽水，使浅、中、深层地下水互相贯通，受各层水头压力差影响，各层地下水垂直流动、相互补给，浅层污染水源渗入中、深层含水层，成为中、深层地下水的污染源。所以，治理中、深层地下水污染已到了刻不容缓的地步。

4.措施与对策

4.1 加大管理力度，提高管理水平

水资源管理是搞好地下水环境治理，实现地下水可持续开采的重要手段之一。要统筹规化，实行科学管理。要采取合理布局、限量开采、分层取水的方法，严禁无证施工，确保工程质量。在审批凿井许可证的同时应密切关注井深、水量及止水深度，并严格进行把关，确保分层取水的顺利实施。

4.2 分层取水，限量开采

各级水资源管理部门要根据当地实际水文地质条件确定浅层、中层和深层地下水埋深区段，估算各层出水量，为分层取水提供理论依据。根据各层补给量，确定各层可开采量，并结合用户用水需求合理确定井深和止水深度。

对已混合开采的管井，如果浅层受污染地下水的压力大于深层淡水的压力，则必须对井进行回填封闭，切断污染路径、控制污染源。

在严重缺水地区和降落漏斗区应严格控制高耗水企业乱采乱抽现象不再发生，必要时可减小高耗水企业的规模，以免造成不良的环境地质问题。

4.3 采用回灌技术，修建引水补源工程

由于地下水过量开采，水位下降，造成地面沉降，为减少不良的环境地质问题，应采用回灌技术、人工调控地下水位，增大地下水补给量。可修建引水渠至补源地区进行地下水补给。对于浅层地下水的补给可直接通过引水渠道和修建人工景观湖入渗补给；对于中、深层地下水的补给可引水至各补源井进行回灌入渗补给。例如，许昌市修建的引汝补源工程引北汝河水至许昌东城区，通过“三纵三横”景观河道进行浅层地下水补给，效果明显，目前水位下降趋势明显减缓。