蚌埠市地下水资源开发利用方略探析

2017-12-20

地下水 2017年5期

(1.安徽省·水利部淮委水利科学研究院，安徽合肥 230000；2.水利水资源安徽省重点实验室，安徽蚌埠 230000)

蚌埠市地下水资源开发利用方略探析

尚新红1，2

(1.安徽省·水利部淮委水利科学研究院，安徽合肥 230000；2.水利水资源安徽省重点实验室，安徽蚌埠 230000)

安徽蚌埠市位于淮河中游下段。对蚌埠市浅层地下水资源量及地下水可开采量进行分析可知，蚌埠市淮河以北地区浅层地下水含水层发育，补给条件较好，开发潜力较大，适宜分散开采，但总体水质较差。而淮河以北地区中深层孔隙水单井涌水量较大，水质良好。结合当地社会经济发展实际，应对蚌埠市浅层地下水资源开发利用科学规划，严格控制中深层地下水开采量，逐步恢复地下水位，加强地下水管理保护工作，为区域水资源均衡发展提供支撑。

蚌埠市；地下水资源；评价

1 蚌埠市概况

蚌埠市位于淮河中游下段，安徽省东北部，淮北平原南部。东西长约135 km，南北宽约86.5 km，总面积5 952 km2，其中山丘区面积510 km，平原区面积5 442 km2。

蚌埠市属于暖温带半湿润季风气候区，冬夏长、春秋短、日照时数多，年均气温15.2℃。四季分明，气候温和，雨量适中，雨季显著，多年平均面降雨量为880.9 mm，降雨南北差异大，呈现从北向南逐渐增大趋势，年内分配极不均匀。

2010年，蚌埠市户籍人口362.23万人，人口密度608人/km2，其中农业人口259.88万人，非农业人口102.35万人。2010年，蚌埠市地区生产总值(GDP)636.9亿元，其中第一产业增加值120.0亿元，第二产业增加值301.0亿元，第三产业增加值215.9亿元，三次产业比例为18.8：47.3：33.9。

2 浅层地下水资源

2.1 水文地质条件

蚌埠市淮河以北主要由大致40m深度内的全新统(Q4)、上更新统(Q3)、砂、亚砂土组成，而淮河以南则由全新统(Q4)、上更新统(Q3)，局部中更新统(Q2)组成，以黏性土为主，夹薄层砂。根据含水层岩性，厚度及补给条件，钻孔单井出水量，分为四个富水等级，即水量丰富的、水量较丰富的、水量中等的及水量贫乏的。

(1)水量丰富地区：主要分布于淮河以北的怀远县的徐家岗和常家坟一带，面积354 km2。含水层厚18.0～34.11 m，导水性强，埋深2～3 m，年幅度1～2 m。单井涌水量1 220～2 638 m3/d，水化学类型为HCO3-Ca及HCO3-CaNa型，矿化度小于1 g/L。

(2)水量较丰富地区：主要分布在淮河以北的怀远县的鲍集、淮上区的曹老集以及五河县的三铺、新集、刘集，面积1 237 km2。含水层厚度5.87～35.27 m，水位埋深0.18～3.15 m。单孔涌水量大多数为500～1 000 m3/d，水化学类型以HCO3-Ca为主，矿化度小于1 g/L。

(3)水量中等地区：主要分布于淮河以北的澥河、浍河及四方湖两侧，面积约1 604.6 km2。含水层厚度2.80～23.29 m，水位埋深0.94～5.20 m。单井涌水量155～595 m3/d。化学类型以HCO3-Ca为主，，矿化度小于1 g/L。

(4)水量贫乏地区：主要分布于淮河以南及测区东北部，面积2 420 km2。含水层厚度小于5 m，水位埋深0.70～5.68 m。单井涌水量均小于100 m3/d，水化学类型为HCO3-Ca及HCO3-CaNa型，矿化度小于1 g/L。

2.2 评价类型区划分

蚌埠市平原区面积为4 599 km2，依据蚌埠市包气带两种不同岩性(黏土、亚黏土)与1980～2010年期间年均地下水埋深分区相互切割的区域作为均衡计算区，地下水埋深Z分区采用1 m

2.3 水文地质参数确定

本次评价采用的水文地质参数是根据五道沟水文水资源实验站研究成果、《安徽淮北地区浅层地下水资源调查评价》成果及其他实验成果综合分析确定。

2.4 浅层地下水资源数量

评价方法采用水均衡法，以1980～2010年为基础，计算各项补给量、排泄量以及浅层地下水蓄变量，多年平均地下水资源量为除多年平均井灌回归补给量外的其它各项多年平均补给量之和。

2.4.1 平原区浅层地下水总补给量

根据蚌埠市地下水补、径、排条件分析，补给量包括降雨入渗补给量、引地表水灌溉入渗补给量(包括渠系渗漏补给量、渠灌田间入渗补给量)、井灌回归补给量、地表水体渗漏补给量(包括河道渗漏补给量、库塘渗漏补给量)。其中，降雨入渗补给量计算1956～2010年系列，其他各项补给量计算1980～2010年期间的多年平均值。

蚌埠市多年平均地下水总补给量为10.204亿 m3，其中降雨入渗补给量、地表水体灌溉入渗补给量、井灌回归补给量、地表水体渗漏补给量分别占总补给量的80.7%、14.1%、0.4%、4.8%。

2.4.2 平原区浅层地下水总排泄量

蚌埠市平原区地下水多年平均总排泄量为9.491亿 m3，其中潜水蒸发量、实际开采量、河道排泄量和越流补给量分别占总排泄量的55.8%、14.4%、21.5%和8.3%。

2.4.3 平原区浅层地下水水均衡分析

根据地下水水均衡原理和各均衡项的计算结果，本次评价结果在允许误差范围内，符合计算精度要求。

2.4.4 浅层地下水资源量

蚌埠市多年平均浅层地下水资源量为10.378亿 m3，频率为20%、50%、75%、95%的浅层地下水资源量分别为12.187亿 m3、9.483亿 m3、7.466亿 m3和5.568亿 m3。

2.5 浅层地下水资源质量

根据地下水监测数据，浅层孔隙水水质都受到不同程度的污染，没有Ⅰ类水，Ⅱ类水占12.5%，Ⅲ类水占18.8%，Ⅳ类水占43.7%，Ⅴ类和劣Ⅴ类占25%。超标成分主要是总硬度、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、氟化物、肉眼可见物、溶解性总固体、细菌总数。

3 中深层地下水资源量

3.1 含水岩特性及富水程度

蚌埠市中深层地下水资源广泛分布于淮河以北平原，伏于上更新统以下，含水岩组的上部，均有厚度不等的亚黏土隔水层，造成地下水具有明显的承压性质。地下水流向从西北向东南流。该类型水由中下更新统含水砂层及上第三系含水砂层组成，厚度大。深层松散岩类孔隙水的富水等级，按单井涌水量可划分为水量丰富的、水量较丰富的和水量中等的三级。

(1)水量丰富地区：主要分布于淮上区、固镇县和五河县境内，面积1 636 km2。含水层厚6～31 m，顶板埋深45～94 m，水位埋深1～5 m，单井涌水量1 164～2 986 m3/d，水化学类型为HCO3-Na为主，矿化度小于1 g/L。

(2)水量较丰富地区：主要分布于淮河以北的怀远县和固镇县境内，面积1 358 km2。含水层厚4.38～29.79 m，顶板埋深55.84～79.17 m，水位埋深1.40～6.05 m，单井涌水量527～983 m3/d，水化学类型为HCO3-NaCa为主，矿化度小于1 g/L。

(3)水量中等地区：主要分布于淮上区城北、五河县，面积392 km2。含水层厚6.80～19.36 m，顶板埋深54.25～94.00 m，水位埋深0.18～2.71 m，单井涌水量118～428 m3/d，水化学类型较为复杂，为HCO3-NaCa，ClHCO3-Na及HCO3SO4Cl-NaMg型，矿化度小于1 g/L。

3.2 中深层、深层地下水资源组成

3.2.1 越流补给量

越流补给量是由于中深层水开采后，当中深层地下水头低于浅层水时，形成一定的水位差，浅层水会越过相对隔水层流向中深层水，形成越流补给，计算公式为：

W越=K/M·⊿H·F·365

(1)

式中：K/M为越流系数，k'/m'(1/d)；⊿H为平均水头差，m；F为承压水分布面积，km2。蚌埠市中深层承压水越流补给量为0.787亿m3/a。

3.2.2 弹性释放量

中深层地下水深埋于相对隔水层之下，在未开发利用前，由于长时期积蓄和压缩，形成承压水，当凿井打穿相对隔水层后，承压水减压膨胀释放，水位会沿着井孔上升，这部分水量称为承压水的弹性释放量。

W弹=μe·M·⊿H·F·102

(2)

式中：μe为弹性释水系数，无因次；M为承压含水层平均厚度，m；⊿H为开采时允许的年水头降低值，m；F为承压水分布面积，km2。

综合分析得出蚌埠市中深层地下水弹性释放量为0.745亿 m3/a。

3.2.3 侧向补给量

评价区地处淮北平原腹地及沿淮区域，中深层水水力坡度极小，地下径流缓慢，区外侧向径流补给量和侧向流出量较小，并且基本相等，因此本次计算中深层承压水资源量，不考虑侧向径流补给量。

3.3 中深层地下水水质

根据监测资料，蚌埠市中深层孔隙水水质总体状况较好，全部为Ⅱ类或Ⅲ类，其中Ⅱ类的63.6%，Ⅲ类水占36.3%。

3.4 中深层地下水安全开采量

蚌埠市中深层地下水安全开采量主要包括浅层水越流补给量和弹性释水量，计算得出安全开采量为1.532万 m3/a，安全开采模数为2.57万 m3/km2·a，其中越流补给量、弹性释放量分别占中深层水安全开采量的51.4%和48.6%。

4 地下水可开采量

中～深层地下水主要接受越流补给和侧向补给，其开采量主要来自越流补给量及部分弹性释水量，为保障经济社会可持续发展，中～深层地下水源地应作为应急战略储备资源，本次可开采量时仅考虑浅层地下水。

4.1 可开采量评价方法

基于蚌埠市浅层地下水含水层岩性组成、渗透性能及单井涌水量、单井影响半径等开采条件掌握得比较清楚，其含水层水文地质条件研究程度较高，故采用可开采系数法计算蚌埠市浅层地下水资源的可开采量。

表1 蚌埠市多年平均浅层地下水资源可开采量计算成果表

4.2 浅层地下水资源可开采量

根据对蚌埠市地下水进行调节计算得出多年平均浅层地下水资源的可开采系数为0.561，各水均衡类型区的可开采系数在0.54～0.58之间。蚌埠市浅层地下水资源的可开采量为5.724亿 m3，频率为20%、50%、75%、95%的浅层地下水可开采量分别为1.559亿 m3、1.291亿 m3、1.099亿 m3和0.858亿 m3。各行政区可开采系数及可开采量见表1。