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淮河流域地下水资源可持续利用策略

2011-02-14袁锋臣季叶飞

治淮 2011年8期
关键词:承压水淮河流域深层

刘 猛 袁锋臣 季叶飞

(1.安徽省水利部淮河水利委员会 水利科学研究院 安徽省水利水资源重点实验室 蚌埠 2330002.淮委水资源处 蚌埠 233001 3.松辽水利委员会 长春 130021)

淮河流域地下水资源可持续利用策略

刘 猛1袁锋臣2季叶飞3

(1.安徽省水利部淮河水利委员会 水利科学研究院 安徽省水利水资源重点实验室 蚌埠 2330002.淮委水资源处 蚌埠 233001 3.松辽水利委员会 长春 130021)

在淮河流域地下水资源及其开发利用现状分析基础上,总结了流域目前地下水资源开发利用中存在的问题。针对存在的问题以及淮河流域社会经济发展对水资源的需求,提出淮河流域地下水资源可持续利用对策与建议。

淮河流域;地下水;可持续利用;对策

1 引言

地下水是淮河流域的重要供水水源之一,对维系区域供水安全和生态平衡具有十分重要的作用。近年来,随着流域经济社会发展,地下水开采规模也不断扩大,不合理开发利用导致部分地区出现地面沉降、岩溶塌陷、海水入侵等一系列地质环境问题,严重威胁到区域供水安全和经济社会的可持续发展。因此,如何长期有效地开发利用地下水资源,成为淮河流域经济社会发展所面临的重要问题。

2 地下水资源及其开发利用状况

2.1 地下水资源状况

淮河流域多年平均浅层地下水资源量(矿化度M≤2g/L,下同)为344.7 亿 m3,其中,山丘区为87.8 亿 m3,平原区为264.1亿m3,山丘区与平原区地下水资源量之间的重复水量为7.2亿m3。

在淮河流域平原区浅层地下水的各补给项中,降水入渗是最主要的补给源,其水量占地下水总补给量的80%以上;其次是地表水体入渗补给,占地下水总补给量的10%以上;其他山前侧向流入量和井灌回归补给量等补给量之和占总补给量比例不到10%。

山丘区根据地下水类型进一步划分为一般山丘区和岩溶山丘区。其中,一般山丘区多年平均地下水资源量为81.0亿m3;岩溶山丘区多年平均地下水资源量为6.8亿m3。

2.2 地下水开发利用状况

2009年,淮河流域地下水供水量为147.6亿m3,占流域总供水量的26%。按开采层位划分,其中,浅层地下水主要用于农业灌溉和农村生活用水,供水量为118.1亿m3,占地下水供水总量的80%;深层地下水主要用于工业和城镇生活用水,供水量为29.5亿m3,占地下水供水总量的20%。

3 地下水开发利用中存在的主要问题

3.1 地下水超采引发环境地质问题

近年来,淮河流域一些大中城市为了保证供水,超量、掠夺性开采地下水,使得局部地区地下水位持续下降,出现了以城市或水源地为中心向四周扩散的大型地下水位降落漏斗区。地下水超采还引发了地面沉降、岩溶塌陷、海水和咸水入侵、泉水流量衰减甚至断流等一系列环境地质问题。由于超采深层承压水,淮河流域许昌、商丘、阜阳、亳州、盐城、淮安、济宁等城市存在不同程度的地面沉降;岩溶水的过量开采使徐州、淮北、枣庄等城市出现岩溶塌陷;山东沿海局部地区(如日照),由于过量开采地下水已诱发海水入侵;枣庄十里泉等名泉,因泉域地下水开采过度,近些年出现了流量大幅减少,甚至长期断流干涸的现象。

3.2 地下水污染日益加剧

随着国民经济的发展和人们生活水平的不断提高,工业和生活用水量也不断增加,大量未经处理的工业、生活废污水排入地表水体,地表水体入渗补给地下水,进而污染了地下水;另外,工业废弃物和生活垃圾随意堆放、农业化肥和农药滥用等产生的污染物,通过下渗也对地下水造成一定污染。淮河流域平原区浅层地下水污染较严重,而山丘区地下水和平原区深层承压水水质普遍较好,局部地区由于深、浅层井混合开采,深层承压水受浅层地下水污染,水质有逐年变差的趋势。

3.3 地下水管理薄弱

目前,淮河流域针对地下水的管理还存在薄弱环节。首先,在流域层面上还没有专门针对地下水的法律法规,流域内相关的地下水管理的法律法规、制度条例还很不完善;其次,水利、国土、城建等部门存在管理职能交叉现象,不利于地下水的有效管理。另外,在地下水监测方面,长期存在投入不足、站网布设不合理、监测设备和手段落后等等问题,使得管理部门缺乏可靠监测信息,造成了地下水管理的被动局面。

4 地下水资源可持续利用对策

淮河流域属于缺水地区,又处于社会和经济发展的重要时期,为此,要从战略高度来认识地下水资源的地位和作用,以可持续利用为目标,从涵养和保护地下水资源、挖掘地下水资源潜力、加强和完善地下水资源管理三个大的方面进行地下水可持续利用策略分析。

4.1 涵养和保护地下水资源

4.1.1 促进大气降水补给地下水

地下水补给来源主要是大气降水。增加地下水资源的补给,就是要设法利用地形、地貌、植被等地表有利条件,让更多的大气降水、地表水转化为地下水,增加地下水的可利用量。目前,淮河流域山区林木覆盖度还较低,沂蒙山区为12%,伏牛山区为21%,桐柏山和大别山为30%[1],今后应通过宏观政策,保护天然林地,大规模人工造林,增加植被覆盖程度;同时,加强流域水土流失综合治理,减少水土流失,涵养水源,可有效利用大气降水增加地下水补给量。

4.1.2 发挥含水层的调蓄功能

地下水含水系统具有可调节性。降水、河川径流等入渗补给地下水后,在地下水系统内利用含水层巨大的存储空间形成自然调蓄,使地下水具有年际间调配功能。在淮河流域的山区与平原接触地带,山前均分布有冲洪积扇,含水层厚度一般较大,颗粒较粗,是大型的天然地下水库,可以利用这一有利条件对水资源进行年内或多年的调节。另外,淮河流域岩溶水分布区的富水地段,岩溶裂隙、溶隙发育较好,具有较大的储水空间,在不引起环境地质问题的前提下,适当超采,可以更好地发挥其“以丰补歉”作用。许多平原地区的大中城市因长期超采地下水,以城市为中心形成了大小不一的区域水位降落漏斗,具备一定的疏干库容,可以作为调蓄空间,充分利用当地雨洪水和水库弃水,采用河道拦蓄、渗水坑、渗水井等回灌工程,使其转化为地下水。

4.1.3 维持地下水的采补平衡

各种不同类型的地下水获得大气降水、地表水等补给条件不同,因而其更新、再生的能力不同,因此,地下水的开发利用必须考虑当地地下水自身的更新和再生条件,做到采补平衡。对于淮河流域广泛分布的松散岩类孔隙水来说,一般山前洪积扇分布区含水层颗粒较粗,补给条件好,更新能力强,水质优良,可以满足较大强度的开采,相比之下,下游平原区含水层颗粒较细,补给条件差,更新能力弱,水质较差,不宜进行高强度、集中式开采;对于基岩裂隙水来说,含水层一般厚度较薄,地下水调蓄能力较差,不具有集中供水意义。因此,该类地下水以解决当地生态用水和人畜饮用水为主;对于岩溶水,一般具有较大的地下水调蓄空间和多年调节能力。因此,该类地区应充分利用岩溶水的调蓄功能,修建调蓄工程,扩大地下水的开采量,作为集中供水水源地。但深埋地下的覆盖型或埋藏型深层岩溶水,应当依据国民经济发展需要有计划地控制地下水的开采,以免造成岩溶塌陷等环境地质问题。

4.1.4 科学利用深层承压水

对于深层承压水能否开采利用,国内外一直存在意见分歧,但实际上世界各地都在不同程度地利用深层承压水。国际经验表明,深层承压水不但可以利用,而且可以做到有计划、长时期地利用,绝不能因其难以恢复而不主张动用,也不能不顾客观条件而大规模开采[2]。由于深层承压水补给少,迳流途径长,交替更新速度缓慢,所以在地区供水中不宜将深层承压水作为常规供水水源,应将其作为战略储备应急水源,在开采过程中也应分层轮流开采深层承压水,使各含水层都有恢复更新的机会。

4.1.5 防止地下水污染

地下水一旦污染就很难恢复,所以,要从地下水的补给源开始,切断地下水的污染源,特别是地下含水系统防护功能脆弱的地区,更要注意防范。为了防止地下水被污染,应该从以下方面加强建设和管理:提高工业和生活废污水处理率,减少废污水排放;科学堆放和处置固体废弃物,避免污染物淋溶下渗;合理施用农药化肥和引污水灌溉,减少农业面源污染;完善成井工艺,做好止水,避免劣质水串层污染。

4.2 挖掘地下水资源潜力

4.2.1 加大咸水利用力度

淮河流域微咸水、半咸水、咸水主要分布于江苏沿海地区及河南、山东的黄泛平原地区,目前这部分水开发利用程度很低,大部分一直没有开发利用。鉴于浅层微咸水、半咸水的水文地质条件,如果人为有目的地去开发利用这些微咸水、半咸水,增大地下水埋深,加快地下水循环交替速度,让矿化度小的降水和地表水来取代咸水,既可淡化浅层地下水,改善生态环境,又可增加地下淡水可利用量,解决用水紧张状况。

4.2.2 开采井挖潜配套

据统计,截至2009年底,淮河流域已有机井140万眼,并且数量还在逐年增加。但是,由于管理不善等原因,许多机井已年久失修,配套设施毁坏严重,井灌效益锐减,虽然当地的地下水仍然有剩余开采量,但是机井配套设施跟不上,制约了地下水开采潜力的发挥。如果能将已开凿的机井中的大部分修复和配套,对损坏的机井进行清淤、维修和护理,加强抽水配套设施建设,则可以大大增加地下水的开发利用量。

4.2.3 改革井型和改进成井工艺

针对不同的水文地质条件、含水介质类型、含水层补给条件、岩性、地形地貌等条件,采用不同类型的开采井,如大口井、辐射井等,可有效地提高单井出水量,增加可利用量。例如,安徽省淮河以南的江淮波状平原地区,因为地形条件不利,并缺乏良好的含水介质,致使地下水资源相对较贫乏,且难以开发利用。近年来发展起来的辐射井技术,适合于该区的水文地质条件,可以不同程度地提高单井出水量。另外,成井工艺对最大限度、高效率地开采含水层中的地下水有着重要作用。要保证开采井的最大出水量,必须了解含水层的结构,确定主要开采层位、隔水层止水位置等。

4.2.4 矿井疏干水实行供排结合

矿山在开采过程中普遍要对采矿层进行疏干排水,以便于开采矿石,但在很多情况下,没有采取供排结合等工程措施,地下水未经利用便直接外排掉,浪费了宝贵的水资源。如果对矿井疏干排水进行处理并回收利用,既可减少水资源的浪费,又可避免污染环境。在矿坑水利用方面,国内已取得了一些经验成果,而淮河流域内的采矿企业在矿井水回收利用方面开展较少,还有一定的潜力可以挖掘。

4.3 加强和完善地下水资源管理

4.3.1 加强地下水与地表水的合理配置

自然界中地表水与地下水相互转化组成统一的水资源系统。科学利用地下水与地表水的转化关系,加强地下水与地表水利用的合理配置,就是在一个流域或地区因地制宜,适合利用地表水就多利用地表水,适合利用地下水就多利用地下水,不应单方面强调利用地表水或地下水。淮河流域目前已经具备开发利用当地地表水和地下水、跨流域调水和其他水源一起供水的水资源利用系统,应该在这一基础之上,进一步加强地下水与地表水的合理配置,实现地下水和地表水的联合调度。

4.3.2 加强和完善地下水动态监测网络

建国以来,淮河流域内已基本建立了覆盖全流域的地下水监测站网,50年来的系列监测数据为地下水资源评价、开发利用和地下水环境保护提供了基础资料。但是目前这些监测站网和井孔虽然数量不少,但是布设不尽合理,且大都是民用生产井,观测手段落后,一些井因多年得不到修缮和更新,损坏严重,满足不了当前的监测需要,亟需修缮,更新设备,完善监测网络。另外,水利部门和地质部门分别拥有自己的监测井网,存在重复建设的现象,亟需建立统一协调、资源共享的监测井网。

4.3.3 加强和完善地下水管理与保护的法律法规

我国尚未制定关于地下水资源管理和保护的专项法律或法规,目前只在已颁布施行的有关法律、法规中对地下水资源的管理和保护作了一些分散的规定,加强相关立法工作是一项十分急迫的工作。应组织开展“地下水资源管理条例”的制定工作,通过法律手段强化对地下水资源的管理与保护,加强地下水管理的政策标准建设,规范地下水开发利用和保护等行为

[1]毛信康.淮河流域水资源可持续利用.北京:科学出版社,2006.

[2]张宗祜,李烈荣.中国地下水资源.北京:中国地图出版社,2005.

刘猛(1980-),男,工程师,主要从事水文水资源研究工作。

E-mail:abu9989@qq.com

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