周口市浅层地下水资源评价与保护

吕小凡 殷素娟 雷崇方 夏飞雪 王刚

（1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院，河南郑州 450053；2.周口市节约用水办公室，河南周口 466001）

周口市浅层地下水资源评价与保护

吕小凡1殷素娟2雷崇方1夏飞雪1王刚1

（1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院，河南郑州 450053；2.周口市节约用水办公室，河南周口 466001）

在对周口市区浅层地下水赋存条件和开发利用状况进行综合分析的基础上，采用水量均衡法对浅层地下水的补给量和消耗量进行均衡计算，进而求得区内浅层地下水的允许开采量，最后提出周口市城市地下水资源保护管理的具体措施。

浅层地下水；均衡计算；保护措施；周口市

周口市是豫东平原的政治、经济、文化中心，也是淮河流域西部的物资集散中心之一，在中原崛起的大背景下，发挥着承接东南沿海产业转移桥头堡的作用。随着经济社会的快速发展，对水资源的需求日益增加，其中，地下水作为周口市的主要供水水源，对周口市经济社会的可持续发展具有重要作用。本文在相关勘查成果的基础上，对周口市浅层地下水的允许开采量进行计算分析，并提出地下水保护措施。

1 自然地理概况

周口市位于河南省东南部，地处沙河、颍河、贾鲁河交汇处。按照河南省地貌区划和等级系统划分，市内以沙颍河为界，以北为黄河冲积平缓平原区，以南为淮河及其支流冲积湖积平原区。

周口市属大陆性季风气候区，四季分明，年平均气温在14.5～15.8℃。据《周口市农业气候志》记载，，年平均降水量为790.82mm。多集中在7、8、9三个月，占全年降水量的53.11%。多年平均蒸发量为1 735.99mm［1］。

流经区内的河流主要有颖河、沙河和贾鲁河，均属淮河水系，三条河分别于城区西部和中部汇流后穿市区向东流去，河流自然下切，河床低于地面8m左右，河流多年平均径流量为35.60亿m3，年最大径流量119亿m3，年最小径流量0.96亿m3。

2 浅层地下水水文地质条件

区内浅层地下水埋藏深度在50m以浅，由黄淮河近期沉积物构成，含水层岩性以粉砂、粉细砂层为主，呈上细下粗的二元结构或粗细相间的多元结构。含水层顶板埋深5.0～18.0m，厚度5.0～23.70m。地下水类型为潜水（局部为微承压水），地下水化学类型多为HC03–Ca·Mg型或HC03–Ca·Na·Mg型［2］。

浅层地下水富水性：在市区东北部李楼-五里堡一带为强富水区，单井涌水量大于2 000m3/d；在颖河、贾鲁河两侧大部地区为中等富水区，单井涌水量1 000～2 000m3/d。

表1 周口市2008-2012年城市地下水资源（不包括农业）开发利用情况

表2 周口市城市评价区各典型年降水入渗补给量计算成果表

3 水资源开发及利用现状

周口市水资源有地表水（主要来自颖河、沙河、贾鲁河等河流）、地下水和南水北调中线工程受水三部分。

南水北调中线工程分配给周口市的水量每年是1.03亿m3，其中中心城区年受水量9 180万m3。区内地表水资源较为丰富，但区内有较丰富的地表水和地下水两种供水水源。据多年用水量统计，2008以前，由于地表水污染严重，利用率较低，仅为可供水量为27.70%。2008以来，地表水利用一直维持在1 200万m3/a左右［3］；地下水逐年增加，区内自备井123眼（不包括农用井），2012年开采量达1 337.97万m3，日开采地下水3.67万m3（见表1）。

4 浅层地下水允许开采量计算

地下水允许开采量是指通过经济合理、技术可行的开采措施，在不引起生态环境恶化的条件下，允许从含水层中获取的最大水量。

4.1 计算范围的确定

本文浅层地下水资源评价范围，主要包括周口市城市建成区及规划区，面积148km2。

4.2 计算公式

依据水均衡原理可知，浅层地下水在任意时段（Δt）内的补给量（Q补）和排泄量（Q排）之差，恒等于该时段浅层地下水水体积的变化水量。用公式表示为：

式（1）中：F表示计算评价区面积（km2）；Δt表示计算时段（a）；Δh表示计算时段内浅层水位变幅（m）；μ表示浅层水位变动带岩性重力给水度［4］。

各根据各均衡项目的组成，公式（1）可细化为：

4.3 补给量的计算

4.3.1 降水入渗补给（Q雨渗）。降水入渗补给是评价区浅层地下水的主要补给来源，年降水量不同，降水频率各异，地下水的开采程度也不相同。根据降水量经验频率曲线选择丰水年和枯水年的特征值进行计算。计算公式为［5］：

式（3）中，Q雨渗表示降水入渗补给浅层地下水量（万m3/a）；x表示年降水总量（mm）；λ表示降水有效入渗系数；F表示计算评价区面积（km2）。计算结果见表2。

4.3.2 河流侧渗补给（Q河渗）。在沙、颍河大闸及贾鲁河大闸蓄水期，上游河段水位抬升4m，该河段由原来的排泄地下水转换为补给地下水［6］。参考《周口闸试验区“三水”转化及综合利用试验研究报告》资料，根据河段汇水时河水的变化对岸边地下水位的影响关系，可以求出各河段的单宽补给量，然后得出计算区汇水各河段的总补给量，具体计算结果见表3。

4.3.3 地表水、地下水灌溉回渗（Q灌入）。灌溉回渗量包括河渠水灌溉及浅层地下水井水灌溉的回渗量。计算公式为：

式（4）中：Q灌入表示地表水、地下水灌溉回渗量（万m3/a）；Q灌表示地表水和机井灌溉用水量（万m3/a）；β表示灌溉回渗系数。

评价区内有效灌溉面积为7 463.33 hm2，灌溉定额为200 m3/（667m2·a），年平均灌溉水量为2 089万m3/a，回渗系数为0.1。经计算，年平均灌溉回渗量为209万m3/a。

4.4 排泄量计算

评价区浅层地下水排泄量主要包括城市工业及生活用水浅层地下水开采量、浅层地下水蒸发量、河流排泄浅层地下水量［7］。

4.4.1 城市工业及生活用水浅层地下水开采量（Q开）。按照各年年报统计数（见表1）。

表3 河流侧渗补给量计算表

表4 地下水向河水的排泄量计算表

4.4.2 浅层地下水蒸发量（Q蒸发）。计算公式为：

式（5）和式（6）中，Q蒸发表示浅层地下水蒸发量（万m3/a）；ε表示浅层地下水蒸发强度；F表示计算评价区面积（km2）；S表示地下水实际埋深（m）；S0表示地下水极限埋深（m），取4m；n是系数，取2。经计算，多年平均蒸发量为500万m3/a。

4.4.3 河流排泄量（Q河渗）。沙、颖河在建闸前为排泄地下水，建闸后大闸以上河水补给地下水，但在大闸以下仍为河水排泄地下水。由于周口市地下水的开采，河道两侧地下水位下降，地下水的排泄能力减弱。由区域地下水等水位线图可知，大闸至东环城路北侧地下水排泄量较大，而河道南侧地下水位平缓，排泄量很少；东环路至均衡区东部边界河段河道西南侧地下水排泄量较大、另一侧排泄量较小。评价区地下水向河流的排泄量具体计算见表4。

4.5 计算结果分析

地下水允许开采量包括开采时可夺取的天然补给量或排泄量、开采补给增量、可利用的储存量和人工补给量。现状条件下，评价区浅层地下水位埋深随着开采浅层地下水位下降大于4m时，超过蒸发极限深度，浅层地下水蒸发量可忽略不计。根据水均衡原理，评价区可开采量计算公式可转化为：

经计算，浅层地下水年平均允许开采量（Q允许）为74 995万m3/a。

5 地下水资源保护措施

①严格划区保护。颖河以南、周商路以东地区以及区内北部（市园艺场）一带，可划为一级保护区。颖河以南、周商路以西地区，浅层地下水受大闸及干渠的影响，补给条件充沛，是目前较好的水源地，可划为二级保护区，经计算，补给能力达1.5万m3/d，开采水量宜控制在1.10万m3/d以内。

②严防地下水污染。在保护范围内，禁止建设污染企业，禁止所修排污渠道通过，改变现有排污渠道的位置，无法改变位置的应进行防渗处理，杜绝废水和生活污水沿途下渗，污染浅层地下水；严格控制农牧活动和农药化肥施用量，严禁使用剧毒农药。

在保护区范围外部，禁止新建污染严重的企业，已建成的排污企业要达标排放，禁止污水灌溉。同时，要加强对水质的监测，防止任何单位和个人利用渗井、渗坑、渗沟及报废井等排放和倾倒含有毒污染的废水。

③强化开采管理。要严格控制私采地下水；利用南水北调水后，要有计划地封停自备井，减少地下水的开采量；对工业开采的浅层地下水要实现地表水或中水替代；农业开采应推广农灌新技术（如改漫灌为喷灌、滴灌等）的应用，减少农灌浪费。

④加强节水宣传。充分利用“世界水日”“中国水周”和“城市节水宣传周”等宣传平台，通过电视、报纸、网络等新闻媒介，以“水与可持续发展”“发展水利，改善民生”和“人水和谐”等为主题，多角度、全方位地宣传《水法》和水资源状况，增强全民的节水意识和地下水资源的管理意识，并大力推广先进的节水洁具，提高用水效率。

［1］周口市发改委.周口市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要［EB/OL］.（2012-09-14）［2017-07-01］.https:// wenku.baidu.com/view/87c25816cc7931b765ce15c7.html.

［2］周口市水利局.周口市节水型社会建设“十二五”规划［R］.2011.

［3］河南省地矿局环境水文地质总站.周口闸试验区“三水”转化及综合利用试验研究报告［R］.1984.

［4］河南省地矿建设工程（集团）有限公司.周口市供水水文地质详查报告［R］.2004.

［5］河南省水利厅.河南省周口市城市地下水超采区评价成果报告［R］.2012.

［6］周口市节约用水办公室.周口市城市地下水观测报告［R］.2009.

［7］河南省地质环境监测院.周口幅水文地质普查（1∶10万）报告Ⅰ-50-86［R］.2013.

Evaluation and Protection of Shallow Groundwater Resources in Zhoukou City

Lv Xiaofan1Yin Sujuan2Lei Chongfang1Xia Feixue1Wang Gang1
（1.No.2 Institute of Geological&Mineral Resources Survey of Henan，Zhengzhou Henan 450053；2.Water-saving Office of Zhoukou City，Zhoukou Henan 466001）

Basingon the comprehensive analysis of the storage conditions and exploitation of shallow groundwater in Zhoukou city,the water balance method is used to calculate the recharge and consumption of shallow groundwater, and then the allowable withdrawl of shallow groundwater is calculated,and finally put forward the specific measures of Zhoukou city groundwater resources protection and management.

shallow groundwater；water balance method；protection measures；Zhoukou city

TV213

A

1003-5168（2017）08-0112-03

2017-07-02

吕小凡（1983-），男，硕士，工程师，研究方向：水文地质、地下水环境。