南通市微咸水开发利用现状及资源化建议探析

季晓云，陈亚楠，周春煦

(1.南通市水利局，江苏 南通 226000；2.江苏省地质环境勘查院，江苏 南京 211102；3.江苏航运职业技术学院，江苏 南通 226000)

0 引言

水资源是人类赖以生存和进行生存活动的基本要素，是自然资源的重要组成部分。随着社会的不断发展，开展再生水、集蓄雨水、微咸水等非常规水源利用对于缓解水资源短缺、提高水资源利用效率、促进水资源节约保护等都具有重要的意义。微咸水的开发利用也越来越受到重视。

微咸水利用在以色列、美国、意大利等国家已有很长时间，国外在微咸水资源化方面已积累了大量的成功经验。国内从20世纪60、70年代就开始进行微咸水利用方面的研究，利用微咸水发展种植业、养殖业等均取得了成功，相关技术也日益成熟。中国农业科学院农田灌溉研究所刘春成[1]等研究了微咸水与再生水混灌对作物生理特性的影响；宁夏大学土木与水利工程学院徐天渊[2]通过实地布设微型蒸渗仪模拟研究了低(2.5 L)、中(3.7 L)、高(5.0 L)微咸水灌溉量对0%、20%、40%、60%、80%、100%砂土混合比的土壤水盐运移规律及动态分布；江苏省地质调查研究院李进[3]等对连云港地区地下咸水水化学特征及成因进行了分析。

南通地处中国华东地区、江苏东南部，东抵黄海、南濒长江，总面积8 001 km2。南通属湿润的亚热带季风气候，多年平均降水量1 059.6 mm，多年平均径流量25.6亿 m3。南通市地下水开采始于70年代，当时主要开采第Ⅰ及第Ⅲ承压水。本文通过对南通市浅层微咸水赋存条件及开发利用的调查，分析评价浅层微咸水开发利用现状，为南通市浅层微咸水的科学利用提供重要的依据。

1 南通市微咸水开发利用现状

1.1 微咸水赋存条件

南通地区第四纪松散沉积物发育，分布范围广，厚度达300～400 m，由西向东逐渐增大，垂向上多层砂层相互叠置，构成错纵复杂的含水层系统。根据含水层埋藏深度、沉积年代将其分为浅层水和第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水五个含水层。第Ⅰ承压含水层地下水赋存于地表30～70 m以下，厚度一般40～60 m，局部大于60 m。第Ⅰ承压水因补给来源充分，且属季节性开采，年均水位基本无变化。南通市区水位埋深在4.0 m左右。

第Ⅰ承压水含水层富水性较好，单井涌水量2 000～5 000 m3/d，导水系数一般小于100 m2/d，但局部地段可达100～1 000 m2/d。承压水头埋深1.0～3.0 m。水质较复杂，受海水及后期地表水的补给淡化所影响，具有明显的分带性：角斜镇(海安)-掘港镇(如东)-涂镇(通州)-包场镇(海门)-汇龙镇(启东)一线以东地区水质较差，地下水矿化度大于10 g/L，属C1-Na型咸水，不能饮用。此线以西受后期淡化影响，地下水矿化度为1.0～3.0 g/L，属HCO3·C1-Na型微咸水。沿江地区(除启东沿江段外)矿化度小于1.0 g/L属淡水，水质类型为HCO3-Na型水。

1.2 各地开发利用情况

南通地区微咸水赋存于第Ⅰ承压含水层中，水质较差，不宜直接饮用，九十年代以来，随着工业企业的迅速发展，纺织、加工业等多取用该层水作为空调降温用水或其他形式的工业企业冷却用水。进入21世纪，随着地下水源热泵系统的迅速发展，取用微咸水作为建构筑物制冷供暖的冷热源，由于其利用形式高效节能环保等优势，越来越受到鼓励和推崇。根据《南通市地下水资源评价》(2008)，南通市第Ⅰ承压含水层地下水可采量为 3 494.1×104m3/a，各地可开采量见表1。

表1 南通市地下水开采量一览表 104 m3/a

选取典型年份2011、2014、2016、2019、2020年，分别统计各地的开采量，不难看出开采总量占可开采量基本在10%～16%内，可开采量空间较大。另外开采量主要集中在南通市主城区，分别占当年实际开采量的69.2%、75.4%、83.8%、81.4%和75.2%。

1.3 开发利用形式

1.3.1 工业降温及清洗利用

1)喷淋、雾化等形式工业车间降温使用

目前南通市开发利用微咸水用于降温的多为纺织行业，取用微咸水常年恒温约19℃的特征，地下水经喷管喷成雾状后，由风机送入车间空调管道内循环，以达到吸热降温的目的，水分在降温过程中蒸发消耗。

2)工业清洗用水

该类项目对清洗水水质要求不高，且年取水规模较大，取用微咸水即可满足项目需求。

3)冬灌夏用形式的工业车间夏季降温

目前南通的冬灌夏用井取水深度为100 m，该项目主要是在冬季气温较低(1-4月份)时取水经净化后灌入含水层内，夏季气温较高时(6-9月)，抽取地下水，经喷管喷成雾状后，由风机送入车间管道内循环，以达到吸热降温的目的。此类项目取用水作为降温用水，需水量较大，但整个用水过程中仅水温发生了变化，水质无变化，水量除自然蒸发损耗外，其变化也不大。且取用地表水灌入后取出用于降温较之直接取用微咸水“结垢少，腐蚀小”。利用了微咸水储存的空间，而未取用地下水资源量，属高效环保的新型开发利用方式。车间降温、清洗用水和冬灌夏用都在不同程度上提高了微咸水资源的开发利用效率，充分发挥了水资源在经济社会发展中的作用，促进了工业企业的发展。

1.3.2 地下水源热泵形式利用

南通夏季气候炎热冬季潮湿寒冷，供冷和供暖大致相当，冷暖负荷基本相同；第Ⅰ承压含水层地下水含水层厚度大，富水性好，涌水量大，资源量很大，且埋藏深度比较浅，特别适合推广地下水源热泵技术，从而充分开发利用微咸水资源，同时发挥地下蓄能的作用。使用地下水源热泵的企业主要集中在南通市区，2019年取水150.57万 m3/a，2020年取水120.53万 m3/a。从表2中不难看出，微咸水的利用一般以工业降温和清洗为主，2020年占开采总量的76.76%。

表2 南通市微咸水开发利用形式

2 南通市微咸水开发利用前景分析

南通市微咸水现状利用率较低，具开采潜力，且市场开发利用前景较好。资源开发区均属于集中工业供水区，面积约为 2 670 km2。水文地质条件是含水层厚度较大，如皋、李堡、角斜一带达80～120 m，向南、向北逐渐变薄，海安一带为 60～80 m，启东一带为 80 m 左右，水质较差，矿化度 1.0～5.0 g/L，多属于 Cl-Na·Ca型水。第Ⅰ承压水水温恒定，全年水温在 18℃～20℃，矿化度小于 5.0 g/L，可直接利用于地下水源热泵系统冷热源、钢铁、化工、电力等部门的冷却、空调用水，是一种环保型能源。经淡化处理后也可用于印染、制碱、橡胶及海产品加工等行业供水或生活供水。地下水开发利用规划建议是，将其列为可适度扩大开采区，可按规划开采量开采，地下水资源丰富，具有较好的开发利用前景。

3 微咸水资源化建议

《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四五年规划和二〇三五年远景目标的建议》将创新和推行高质量发展作为主题，提出构建新发展格局。推动新时期非常规水源开发利用，要站在更高的视野，从高质量城镇化、绿色转型等宏观战略出发，认识和发展非常规水源利用的重要意义。南通市微咸水资源化，笔者认为要做好以下几点。

3.1 加强微咸水等非常规水源利用的法律法规体系建设

自2002 年《中华人民共和国水法》颁布，一系列法规、条例出台，鼓励使用再生水等非常规水源。加强微咸水的开采利用，需要在已有法律法规基础上，结合当地实际，研究制定适应本地区的管理条例，明确水质标准、用途、水价等内容，加强微咸水等非常规水源开发利用的法律保障。

3.2 开展微咸水开发利用专项规划

目前微咸水开发利用形式不一、利用量不同、分布不均，为确保资源的合理开发和高效利用，建议研究制定微咸水开发利用专项规划，确保资源和能源的可持续开发利用，保护水资源与浅层地热资源，避免导致水环境破坏和地质环境问题。

3.3 加强微咸水资源化配套技术研究

微咸水资源化需要相关的技术作为支撑和保障，要结合地区水资源供需情况，对微咸水进行资源评价，综合分析微咸水利用的利弊得失[4]。地下水源热泵形式开发利用微咸水的方式存在换热过程，地下水在抽取和回灌之间发生了温度的变化，温度发生变化的水回灌至地下含水层后与地下水和含水层骨架之间热交换过程尚未做专项研究，且微咸水与含水层中赋存地热资源量亦未曾做过评价，尤其是在项目运行使用过程中，地下温度场的变化规律和冷热效应对地质环境影响的研究程度较低；长期开发利用微咸水作为热(冷)源进行换热是否为引起热(冷)堆积也未有专项研究，因此开展南通市浅层微咸水中浅层地热能资源量的评价和换热研究对于合理开发利用微咸水和浅层地热能资源具有重要的指导意义。

3.4 加大宣传力度 转变公众用水观念

通过电视、网络、专题讲座等多种途径，加强微咸水等非常规水源开发利用知识普及，提升公众对水资源问题的紧迫感和危机感，加深对非常规水源利用的认知和认同。

4 结语

南通市地区微咸水-咸水现状利用率较低，且开发利用前景较好，可资源化潜力可观。在节能减排呼声日益高涨的今天，利用浅层微咸水-咸水作为工厂冷却或地下水源热泵系统冷源(热源)可视作为一种非常重要的新型能源，对于缓解能源供应压力，建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。