菏泽黄泛平原地区浅层地下水资源可持续开发利用潜力分析

马龙，冯超臣

(山东省鲁南地质工程勘察院，山东 兖州 272100)

菏泽黄泛平原地区位于山东省的西南部，是山东省的重要经济区，也是中原经济区的重要组成部分，在全国经济布局中居中部过渡地带，具有承东启西、引南联北的战略地位。菏泽黄泛平原地区主要是包括东明、鄄城、定陶、曹县、郓城、牡丹区、成武、单县和巨野县中西部地区。近年来，随着全区经济的迅速发展，工农业用水日趋增加，地下水水资源开发利用和供需矛盾比较突出。因此，摸清区内浅层地下水资源潜力，有利于实现区域浅层地下水资源的可持续开发利用。

1 浅层地下水水文地质条件

1.1 浅层含水岩组及富水特征[注]①山东省鲁南地质工程勘察院，山东省菏泽市地下水资源潜力研究报告，2007年。

黄泛平原浅层含水岩组是由黄河多次泛滥沉积而成，底板埋深一般40m左右，按砂层分布及富水性等差异，分为3种地段:

1.1.1 古河道密集带——淡水丰富地段

含水层岩性以粉细砂、粉砂为主，粗砂和中砂次之，其中心部位以细砂和中砂为主，砂层累计厚度一般大于15m。涌水量大于40m3/h，西部及沿黄一带大于1440m3/d，以重碳酸盐型水为主。古河道带具明显的条带状分布。

(1)沿黄古河道带：位于区域西部，分布在东明、鄄城和郓城以西的沿黄地带，宽约4km。

(2)中部古河道带：位于区域中部，由东明县南部马头起，经马岭岗、菏泽向东北至郓城黄堆集，宽约10km。

(3)中南部古河道带：位于区域中南部，分布范围小，西起曹县城西北，向东北经普连集、古营至成武伯乐，宽约6km。

1.1.2 过渡带——淡水较丰富地段

分布在古河道带的外围，含水层岩性仍以粉砂、细砂为主，但层数增多，单层厚度变簿，砂层累计厚度10～15m，涌水量一般在480～960m3/d。

1.1.3 河间带——淡水贫乏地段

含水层岩性由粉砂、细砂及粉质砂土组成，砂层累计厚度5～10m，一般涌水量小于480m3/d。

浅层含水岩组所赋存的地下水，参与三水转化，以垂向运动为主，埋藏浅，水质良好，易采易补，水资源再生能力强，是比较理想的水源地。菏泽黄泛平原地区浅层地下水富水性分区见图1。

图1 菏泽黄泛平原地区浅层地下水富水性分区图

1.2 浅层地下水补给径流排泄条件

1.2.1 补给条件

地下水补给来源主要有3个方面：

降水入渗：区内浅层地下水主要受大气降水渗入补给，占总补给量的85%。区内浅层地下水水位埋深较浅，另由于饱气带岩性为粉砂—粉质粘土及粉砂组成，有利于大气降水入渗。

河流侧渗补给：区内浅层地下水的重要补给来源之一。黄河从区内西北通过，流长约7.5km。据资料，黄河水位高出两岸地下水位3～5m,能不断地补给两侧浅层地下水。侧渗补给的河流主要是黄河，其补给量占沿黄区总补给量的36%，影响宽度大于6km。

农田灌溉回渗：区内沿黄河一带，引黄灌区、渠道渗漏补给浅层地下水。区内大面积进行农田灌溉，其回渗部分也是浅层地下水补给的重要来源[1-4]。

1.2.2 径流条件

区内浅层地下水径流条件受地形、地貌和补给源的影响比较明显，区内为黄河下游冲积平原，地形平坦。浅层地下水总流向自西向东，水力坡度平均0.2×10-3，西部沿黄及南部古河流带水力坡度稍大。虽然区内浅层地下水径流方向明显，但径流迟缓，浅层地下水是以垂向运动为主。

1.2.3 排泄条件

区内浅层地下水的排泄方式主要有2种：一是蒸发排泄，二是开采排泄。其中蒸发排泄占总排泄量的45%，开采排泄占总排泄量的55%。

2 浅层地下水资源开发利用现状

目前，浅层地下水是区内工农业生产和生活的主要水源之一，其中以农业开采量最大，其次是城镇居民生活用水和工矿企业生产用水。2009年全区浅层地下水总开采量81854.00万m3，其中农业用水开采量占全区浅层地下水总开采量的78.99%；工业用水占10.47%；居民生活用水占10.54%[注]山东省鲁南地质工程勘查院，山东省菏泽市地下水及地质环境监测报告，2009年。。

浅层地下水是全区农业灌溉用水主要用水水源。区内农业灌溉发展不平衡，沿黄一带有引黄之利，少有机井，以引黄灌溉为主，地下水开采量较小。而郓城南部、曹县东南部、单县西南及东部，农田灌溉几乎全部开采浅层地下水，占全市浅层地下水开采量70%左右。其余为井、渠结合灌溉地段，在引黄无保障情况下，降水量大，浅层地下水开采量就小，反之则大。

工矿企业生产用水以开采地下水为主，主要集中在城镇附近，其余乡镇零星分布。各工矿企业用水大部分没与集中供水管网联网，往往根据自身用水需要就近打井取水，以开采浅层地下水为主，辅助开采深层地下水。浅层地下水开采井深一般小于50m,与农业灌溉开采相似，这就逐渐形成了开采过分集中和开采层单一的格局。

浅层地下水是区内居民生活用水的主要水源之一。除城区居民饮用城市自来水供水水源外，其他乡镇村根据自身用水需要打有自备水井。据调查，乡镇村的自备水井主要开采埋深小于20m的浅层地下水，绝大多数是压水井。

3 浅层地下水资源开采潜力分析

3.1 地下水开采潜力判定方法

地下水资源的潜力包括2个方面：一是指现状开采条件下剩余的那部分资源量，也称为剩余资源量；另一方面主要是指激发补充量或通过人工调蓄扩大的降水补给量等。因此可以把上述剩余资源量和激发资源量(补充资源)，包括其他可能扩大的资源量，统一称为地下水潜力资源。在查明水文地质条件和地下水开发利用现状的基础上，按下式计算地下水开采潜力指数：

P=Q允/Q采

式中:P—潜力指数(无量纲);Q允—允许开采量(万m3/a)；Q采—实际开采量(万m3/a)。

表1 地下水开采潜力分区标准

依据P值的大小，相应地圈定地下水有开采潜力区、采补平衡区和开采潜力不足区。对开采潜力不足区和有开采潜力区，再根据开采程度和地下水剩余开采资源模数M进一步划分亚区(表1)。

3.2 浅层地下水资源开采潜力分析

采用地下水开采潜力指数法来分析各县、区的开采程度的强弱，判定其开采潜力(表2)。从计算结果来看，全区浅层地下水尚处于正均衡状态。全区平均开采潜力指数为2.46，属有开采潜力区。但由于地下水资源分布与开采强度不均，开采布局不合理，使得地下水资源分布与开采潜力各地不同。如鄄城县、郓城县、东明县、牡丹区沿黄县区开采潜力较大，巨野县、定陶县、成武县、曹县、单县浅层地下水开发利用程度高，开采潜力中等或较小。

表2 浅层地下水资源开采潜力分析计算结果及开采潜力分区

4 开发利用区划分区及对策

4.1 浅层地下水资源可持续开发利用区划分区

通过对全区地下水资源的潜力分析，全区浅层地下水划分为增强开采区。再根据开采潜力的大小，将该区划为大量增强开采亚区、中等增强开采亚区和少量增强开采亚区(图2)。

图2 菏泽黄泛平原地区浅层地下水开发利用区划分区图

4.1.1 大量增强开采亚区

浅层地下水大量增强开采亚区主要分布在沿黄的东明、鄄城、郓城、牡丹区四县(区)的引黄区及井渠结合灌区。

4.1.2 中等增强开采亚区

浅层地下水少量增强开采亚区分布于曹县、定陶、成武和巨野县井灌区，浅层地下水开发利用程度高，可扩大开采潜力中等，可中等增强开采。若局部地段井群布置不合理，形成季节性漏斗，可视漏斗发展情况调节开采量达到采补平衡。

4.1.3 少量增强开采亚区

浅层地下水少量增强开采亚区主要分布于单县。该区浅层地下水开发利用程度较高，扩大开采潜力较小，可少量增强开采。由于该区远离黄河，大气降水为该区浅层地下水的主要补给来源。丰水年区内浅层地下水可得到有利的补充，枯水年份可能出现超采现象。因此，该区允许适量增加一部分开采量，以分散开采为宜。

4.2 浅层地下水资源可持续开发利用对策

通过对研究区水文地质条件和开发利用现状分析，本着科学合理的采、补、控、改等原则进行分区，并提出了相应的对策。

4.2.1 增源区

沿黄的东明、牡丹、鄄城、郓城属于增源区，位于该区上游，黄河测渗和引黄灌溉回渗水可大量补给浅层地下水，是该区浅层地下水补源条件最好的地区。该区要搞好绿化，扩大黄灌区，增加浅层地下水的补给量。

4.2.2 增采区

研究区南部的定陶、巨野、成武、曹县、单县为增采区。该区浅层地下水补给条件较好，开采潜力较大。在不致引起环境地质问题的前提下，今后要在充分引用黄河水的基础上，加大对浅层地下水的开发利用。

4.2.3 节水区

节水区主要分布在各县城区附近和井灌区。这些地区浅层地下水开发利用程度较高，形成浅层地下水位降落漏斗，如牡丹城区、鄄城城区以及单县城区以东地区。从多年监测资料显示，虽然在雨季和丰水年份这些地区地下水能得到有效补充，但由于多处于城区附近，易引发环境地质问题，因此应减少地下水开采。

4.2.4 咸水改造利用区

主要分布于巨野县区域内。该区浅层地下水为微咸水和咸水，应改造和利用这些咸水资源，咸水改造是对浅层咸水通过抽排咸水，自然和人为补淡的手段，逐步使咸水淡化的过程，由于投资大、成本高，在目前全面开展咸水改造工作是不现实的。据以往咸水灌溉试验表明，在良好的排水条件下，利用5g/L的咸水在作物关键时刻浇灌，有显著增产效果。因此，在干旱缺水季节，大量提取微咸水灌溉，或与河水、浅层淡水混灌，不但能扩大水资源，而且在利用中能有效的腾出地下库容，为雨季补淡创造条件，这对咸水改造，以及综合治理旱、涝、咸、碱都是至关重要的。

参考文献：

[1] 徐军祥，康凤新.山东省地下水资源可持续开发利用研究[M].北京：海洋出版社，2001：242-254.

[2] 冯尚友.水资源持续利用与管理导论[M].北京：科学出版社，2000：35-37.

[3] 徐建国，卫政润，张涛，等.环渤海山东地区浅层地下水资源潜力分析及利用对策[J].地质调查与研究，2004，27(3)：203-207.

[4] 李常锁,王少娟,张海林，等.黄泛平原区(1∶25万济南幅)浅层孔隙水多年动态变化特征[J].山东国土资源，2011，27(1)：17-21.