淮北市地下水资源可持续利用

2013-08-15吴道祥杨远杰华仁兵

水科学与工程技术 2013年3期

李莉，吴道祥，杨远杰，张弓，华仁兵

（合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥 230009）

淮北市位于安徽省淮北平原北部，由于距离淮河的主干流较远，其水资源比较贫乏,是安徽省缺水地区之一。国内已有不少学者对淮北市的水资源利用状况进行了研究，提出了水资源可持续利用的看法与对策，但针对其地下水资源的利用研究较少。而淮北市的地下水是该区主要的供水水源，由于长时间对岩溶水超采严重，导致地下水降落漏斗不断扩大。因此，合理利用和保护该地区的地下水资源，对维持该地区的可持续发展具有重要意义。

1 淮北市概况

1.1 自然概况

淮北市位于安徽北部，地处苏、鲁、豫、皖四省交界，华东地区腹地。淮北市地势由西北向东南呈缓缓倾斜，海拔在15～40m之间，坡降为万分之一，主要地形包括低山丘陵、山间盆地和冲积平原。其中平原主要分布于区内的中南部地区，面积2383km2，平均海拔在22.5～32.0m 之间。属暖温带半湿润季风气候区，多年平均降水量844.3mm 。新汴河、王引河、新濉河3条季节性河流自北向南流经本区。适量的降水，发育的河网及裸露的低山和广大平原构成了良好的自然地理环境，是地下水形成的基本要素［1］。

1.2 社会经济现状

淮北下辖濉溪县和相山、杜集、烈山3个区，面积2741km2，其中市辖3 区面积543km2，濉溪县面积2198km2。截至2010年底，全市共有人口220.3万人，人口密度804人/km2，为全国平均人口密度6倍左右。

淮北位处淮海经济区中心位置，是经济区的商务和流通中心，同时是安徽省重要的煤电和化工产业基地。从工业方面看，是以煤炭和火电为主的工业城市，建市多年来，逐步形成了煤炭、电力、纺织、酿酒4大行业为支柱，轻工、建材、化工、冶金、机械、电子、医药等行业共同发展的工业格局。淮北市的矿产资源丰富，以煤炭资源为主。在“十二五”期间以煤炭资源为基础，实现转型发展，已使淮北市成为中国重要的能源、农副产品生产、纺织品出口及箔材加工基地。目前，随着淮北市全面推进工业化进程，人口规模正持续增长，同时对水资源的需求将进一步增加。

2 水资源现状分析

2.1 水资源可利用量分析

淮北市多年平均水资源总量8.341亿m3，其中地表水资源量3.951 亿m3、浅层地下水降雨入渗补给量4.791亿m3，地下水资源占总水资源量的61.64%，浅层地下水可开采量2.878亿m3，岩溶裂隙水的可开采量0.828亿m3，除去重复计算量，每年地下水的可开采量3.208亿m3。相对于地表水来说比较丰富，所以形成以地下水供给为主的局面：①开采中深层岩溶裂隙地下水为主的工业生产、城市生活用水；②开采浅层地下水和地表水为主的农田灌溉、林牧渔业、生态环境、乡镇供水［2］。

2010年人均水资源量275m3，低于国际通用人均500 m3的极度缺水地区标准，因此淮北市属于资源型缺水为主的资源型、工程型和水质型缺水城市。

2.2 水环境分析

淮北市地表水系较为发育，属于淮河洪泽湖水系，自北向南依次分布有闸河、龙岱河、肖濉新河、王引河、南沱河、浍河、澥河等河流，水流由西北流向东南注入洪泽湖，主干河道总长378km，两岸配套大沟140余条，河道平均宽度50～60m。北部的闸河、龙岱河、肖濉新河等均为季节性河流，一般偏旱及干旱年份及枯水季节常常干枯见底，偏丰及丰水年份及汛期洪水泛滥，洪涝旱灾较为严重，降水量年际年内变化大使河流可利用量不足。中南部的南沱河、浍河等面积较大，地表水资源相对较丰富，但实际可供水量小于地表水资源总量。淮北市浅层地下水、岩溶裂隙水开采不均，地下水资源没有充分利用。全市河道设有节制闸14座，蓄水总库容4790万m3，兴利库容3610万m3；大、中沟上建有涵闸251处，蓄水总库容2550万m3，兴利库容1780万m3。2010年浍河、南沱河、萧濉新河、龙岱河等污染较重，闸河水质较好。华家湖、杨庄矿和刘桥二矿沉陷区及东湖公园水质较好；而朔里矿、张庄矿、海孜矿和北陈庄沉陷区以及龙湖、乾隆湖等，水质较差。浅层地下水普遍达不到饮用水标准，岩溶水水质普遍优良。

3 地下水资源利用存在的问题

3.1 地下水开发利用不合理

淮北市作为皖北地区的中心城市和全国重要的能源基地，境内无稳定的地表水资源可供利用。城市生活和绝大部分工业用水单一依靠地下水资源，地下水资源的开发和利用先天不足，超量开采，地下水位持续下降，形成了区域性的地下水漏斗区，导致城市用水日趋紧张。

（1）深层地下水严重超采，地下水位逐年下降，其影响范围已涉及到规划区整个深层地下水分布区域。据现有资料，淮北市水源地地下水开采A级储量为19.17万m3/d，B级储量仅为8.5万m3/d，而岩溶水开采量从20世纪70年代中期的4万m3/d增长到目前的30万m3/d。严重超采使水源地中心地下水水位大幅下降，形成的降落漏斗中心水位标高最低已达-18.23m，水位年均下降1.5～2.0m［2］。

近20年来，淮北市地下水位呈持续下降趋势，到2008年淮北市地下水降落漏斗面积已达280km2，影响波及整个岩溶裂隙水分布区。如果继续开采，将导致岩溶塌陷和地面沉降等一系列环境地质问题。

（2）严重超采深层地下水造成上覆孔隙水位下降，孔隙水被疏干后，大范围的农用机井、手压井抽不出水，造成人畜饮水困难，而漏斗区内农用浅井逐步被深井所取代，深井越打越多，而抽取的水量却越来越少。

（3）开采地下水的条件恶化，水资源迅速消耗，地下水位大幅下降，破坏了水资源与周围介质平衡，日益恶化地下水质。

3.2 水污染严重，生态环境恶化

水资源受到严重污染不能继续作为供水水源也是出现供水不足局面的重要原因。2009年淮北市市区工业废水排放量1749.45万t，工业废水排放达标量1720.53万t。由于雨洪及污水分排工程系统不配套，废水排放到河流及蓄水洼地后，和雨水交织在一起流入河流及低洼地中。城市附近的河流或河段已多成为排污沟渠，并且污水下渗，污染地下水源。城市地区的地表水和地下水已严重恶化。严重的水污染问题不仅使水资源无法使用，也污染农产品，严重影响人民健康。同时，过度开量地下水和地表水的严重污染及其功能的丧失，形成地下水位快速下降和漏斗规模扩大的恶性循环。

3.3 水资源浪费严重，工业城镇生活及农业节水潜力较大

淮北市水资源开发利用水平不高、利用效率较低。在2009年淮北市的用水构成中，所占比例最重的是居民家庭用水和生产运营用水。居民家庭生活用水方面,人们节水观念淡薄，水资源浪费现象非常严重。生产运营用水中，农业生产方面，主要表现为灌溉方式落后，灌溉水的有效利用系数小，单位水资源生产率低；工业生产方面，浪费水现象很普遍，表现为中水回用率低，节约用水工作还不完善。

3.4 水资源监测工作滞后，管理水平低

近年来，淮北市水资源管理工作开始走上法制化轨道，政府相继出台了一系列水资源管理法规，但由于某些方面问题导致在水资源管理中仍不能实现真正的城乡水务一体化，造成“管水源地不管供水”、“管污水排放不管污水处理”、“管污水处理不管回用”等现状，严重影响了地表水与地下水的有机结合、地表水与地下水统一调度和统一分配、污水资源化方案的实施。在征收水资源费管理上，城市公共供水和一些用水大户不能按时足额交纳水资源费，造成水资源费大量流失。另外，水的价格与其价值严重背离，优质水价低于污水处理成本，这种价格倒挂现象的存在，不利于分质供水方案的实施。

4 地下水资源利用问题解决对策

4.1 在塌陷区增加调控库容

4.1.1 缺少地表水的调蓄空间

丰水期产生的地表径流大多白白流走，无法储存。然而淮北市南界有隔水的宿北断层，岩溶裂隙发育而成的含水层从东北向接收降水补给在断层外赋集，在地质构造上已经形成较为完整的储水构造即天然地下水库。同时地下水超采形成的降落漏斗及采煤沉陷区都为水资源提供了滞蓄空间，为水资源开发利用与优化调度创造了条件，因此可以通过必要的工程技术手段，连片串通这些区域，并与附近河流连为一体。同时建成平原区人工湖泊，最大限度地拦蓄地表径流，并合理利用这些区域的蓄水功能。另外，可以通过增加地表植物的覆盖率，即植树造林，在延长雨水及地表水在地表滞留时间的同时，提高水头压力，增强地表水与地下水之间联系，间接增加地下水资源量。

4.1.2 降落漏斗形成增加蓄水空间

可截取更多的地下水径流量，也可以更多地接受地表水入渗补给，从而增加地下水可开采量，对于降落漏斗塌陷区进行回灌。

4.1.3 雨水、废水收集

经过处理，回灌至地下的蓄水空间，待枯水期时抽取并利用。人工回灌既可以缓解地下水严重超采所造成的生态不平衡和环境地质等一系列问题，同时也是解决淮北市水资源短缺的一项有效措施。

4.1.4 以暴雨形式出现

淮北市年内降水量最大连续4个月降水量出现于6～9月，占年降水量70%以上。通过修建蓄水建筑物，将其引入地下水库。采矿沉陷区的矿井废水也可以通过混凝、沉淀、过滤、消毒等进行处理，到达水质要求。经井下水仓初步沉淀后,水质基本上不含有毒物质，稍加处理后人工回灌井中，利用土壤自静能力，可达到污水处理和资源再利用的双重目的［1］。

4.2 节水措施

4.2.1 工业污水处理回用工程措施

淮北市是能源城市，工业用水占城市总用水量的82%。应采取循环用水措施，提高重复利用率。2008年3月市污水处理厂二期正式建成运行，濉溪县污水处理厂、刘桥污水处理厂进水试运行。充分利用污水厂尾水，建成尾水再生回用工程，经过深度处理使出水总体达到火电厂循环冷却水的水质标准，同时满足城市生态景观和市政回用的要求［3］。工业耗水大户应推广使用工业节水、“零排放”、废水资源化和中水回用等新技术，逐渐用中水或地表水替换地下岩溶水。

4.2.2 农业节水规划

2001～2005年以来，淮北市的节水灌溉面积占有效灌溉面积的50%。灌溉节水是通过减少灌溉渠系（管道）输水过程中的水量发与渗漏损失，来提高农田灌溉水的利用率，主要有节水型地面灌、小白龙、涌泉灌、渗灌、喷灌、微喷灌、滴灌等。

农田应发展低压管道输水灌溉技术和渠道衬砌防渗技术。果树、经济林、温室大棚等农业设施应大力普及滴灌、精确灌溉技术。农业节水技术措施主要包括田间节水灌溉、农艺节水、调整农业结构、提高土壤水分调蓄能力等技术；农业节水管理措施包括研究和制定合理的水价政策，实行水资源的统一管理，制定节水灌溉的政策法规，加强组织管理、宣传教育并推广节水灌溉技术等管理措施［4］。

4.2.3 城市生活节水措施

加强公共建筑和住宅节水设施建设，全面推行使用节水器具改善城市生活用水管网，降低管网漏失率。自来水管网更新改造后，年均可节水147.7万元。同时提高居民节水意识，实行计划用水和定额管理，加强节水宣传与教育，建设节水型社会［5］。

4.3 健全配套法规政策，改革水资源管理体制

针对目前水资源的管理规程和标准的薄弱现状，制定并规范落实供水、用水、节水和水资源保护及管理的一系列规范和标准，以水资源的可持续利用保障淮北市社会经济的可持续发展。其主要指导思想是建立全市水资源供需平衡、防洪蓄洪及水生态环境保护的城乡统一的管理体制，并逐步建立3个补偿机制：即谁消耗水量谁补偿，谁污染水质谁补偿，谁破坏水生态环境谁补偿；同时利用补偿机制逐步建立恢复机制：即保证水量供需平衡，保证水质达到需水标准，保证水环境与生态达到要求。集中统一管理全市一切水事行为，包括蓄水、供水、用水、节水、排水、污水处理及回用、防洪、水资源保护等。实行计划取水，全面推行取水许可制度，强化节约用水，建设节水型城市。