许庆涛

(聊城市水利工程总公司，山东聊城252000)

1 引言

聊城市地处鲁西黄河冲积平原，辖三区一市六县，总面积8715 km2，属半干旱大陆性气候，多年平均降水量561 mm，平均水面蒸发量1280 mm。随着该市工业经济的快速发展，对水资源的开发利用也急剧增长。人均占有淡水资源量为149m3/人，仅为全国人均量的6.5%;每年引用客水量约占总用水量的50%，缺口较大。当前，聊城市工业及生活用水主要靠开采地下水，其中深层淡水由于水质好、不易受污染、单井出水量大且稳定，成为高耗水企业和苦咸水区生活饮用水的主要开采对象。但是深层淡水埋藏深度大，补给恢复能力很差，由于超量开采，已经形成多个大型漏斗区。如何对深层淡水进行可持续开采利用，是本区亟待解决的问题。

2 研究区域深层淡水水文地质特征

聊城市的地下水类型为第四系与上第三系松散层的孔隙水，除沿黄地带为全淡区外，其它地区均有咸水分布，水化学分带在垂直方向呈淡—咸—淡或咸—淡分布。本文所讨论的深层淡水就是咸水层之下淡水。该层水的埋藏与分布受古地理环境、咸水层底界面及河湖沉积物发育程度的控制，其顶界面埋深一般在150～250m，底界面埋深变幅较大，在600～900m。

本区深层淡水含水层岩性一般以河湖相沉积的上第三系明化镇组的粉细砂、中砂为主，中粗砂次之。该淡水层段内具有6～16层砂，单层厚度一般在2～18m，局部地区可达30m，累计厚度一般在20～80m。根据多年抽水试验资料，本区每米含水层单位降深出水量一般在0.06～0.1m3/(h·m·m)，单井出水量一般在30～100m3/h。在开采条件下，该深层淡水含水层本身弹性释水与弱透水层压密释放进行补给的比例约占94%，其次为很少量的越流补给。

本区深层淡水水质变化较大，在冠县、临清等西部地区，矿化度一般不超过1.2g/L，水化学类型一般为HCO3－Na型;在其它县市区矿化度一般在1.3～1.7g/L，水化学类型主要为 Cl·SO4－Na，其次为 HCO3－Na型和 HCO3·SO4·Cl－Na型。

本区深层淡水的顶部由于普遍分布有相对稳定的砂质粘土、粘土及其上部咸水体的阻隔，致使该层水与浅层淡水基本无水力联系，且不受地表水与大气降水的影响，不易受污染，水质比较稳定。自然条件下，该层水的总体流向为从西南向东北，水力坡度一般在1/1000～2/1000。

3 深层淡水的开采利用现状

与浅层淡水的开采历史相比，深层淡水的开采利用时间相对较短，始于上世纪70年代后期，主要是满足用水量较大的热电、化工及造纸企业，其次是部分苦咸水地区生活用水。随着工业经济的不断发展，从1985年至2010年间，聊城深水井的数量快速增加，由早期的11眼增加至现在的1324眼。2010—2012年，深层淡水的年平均开采量在7920万m3，尽管仅占全市年开采利用地下水的7.7%，但已经超出其可开采量7004万m3/a的上限。目前深层淡水开采量较大的县市为茌平县、临清市，其次为聊城市开发区、高唐县，该四县市区约占全市深层淡水开采量的70%;以上县市用水单位主要涉及铝电、造纸、化工等高耗水企业，深水井分布密度大且长年不间断开采。

4 深层淡水环境存在的问题

4.1 形成多个区域性漏斗区

深层淡水补给主要为含水层弹性释水和弱透水层压缩释水，越流补给量很小，再生能力很弱。本区深层淡水在上世纪80年代以前在聊城城区可自流，经过30多年的开采，特别是近15年来大量集中不间断开采，已经形成了临清、茌平、高唐、开发区四个较大的区域性漏斗区(见表1)，其中临清、茌平漏斗区最大水位埋深分别已达到112m、104m，且下降速率平均在2.7m/a。截止到2012年底，漏斗总面积达到了710.43 km2，且不断扩大，茌平与开发区两个漏斗区已接近连为一体，在阳谷县、冠县也存在不同程度的漏斗区。

以上漏斗区快速形成且水位下降较快的主要原因为井的数量集中，主要分布在用水企业厂区及周边，私自乱采现象严重，缺乏统一规划;由于主要为工业用水，水源井基本上24小时满负荷运转。以茌平漏斗区为例，仅城区就分布有126眼深井，处于严重超采状态。

表1 聊城市部分区域性漏斗区基本水文条件

4.2 水质恶化及出水量减少

本区地下水具有咸、淡两种水体以承压的方式共同存在的较为独特的水环境特征，且深层淡水含水层无论从垂向还是平面分布均变化较大，基本无规律可循;在这样较为复杂的地下水系统下，深层淡水的环境条件非常敏感和脆弱。由于近十多年的大量集中超采，深层淡水的水化学场和水动力场均发生了较大变化，破坏了咸淡水体的天然平衡状态。由于深层淡水水位下降，与其上层咸水体间的压差变大，致使咸水层对下层淡水产生越流补给;有的区域甚至存在“天窗”，即咸水层与深层淡水层之间的隔水层，有局部透水或弱透水的现象。由于以上原因，导致深层水质恶化变咸，主要表现在矿化度和硬度增加。根据聊城开发区、茌平等漏斗区1984－2012年间深水井水质检测资料，平均矿化度由820 mg/L上升到1520 mg/L，平均总硬度由102 mg/L增加到231 mg/L，Cl－由 117 上升到 306 mg/L，SO42－由116 mg/L增加到314 mg/L。水化学类型也由以HCO3－Na为主，变为以SO4·Cl－Na型为主，在部分过渡区域为 HCO3·SO4·Cl－Na型。最为直接反映为水的口感变差，由微甜变为微咸。在阳谷县等其它漏斗区也不同程度的存在以上情况。

由于长期集中超量开采深层淡水，水位快速下降，致使漏斗区的单井出水了普遍减少。根据开发区某特大型化工厂统计，该区单井出水量每年减少6%～20%不等，每年由于出水量不足而报废的深井约占到8%，。根据对茌平一大型铝电企业水源地16眼400m深水井统计，单井出水量由2005年建成时的平均84m3/h，下降到2012年的43m3/h;按单米降深出水量计算，由2005年的2.8m3/h·s下降到2012年的1.6m3/h·s。由于出水量减少，不少区域的开采层段由300～500m，下移到550～750m。

4.3 地面不均匀沉降

由于地下水位持续下降，区内已经存在不同程度的地面沉降。根据地质环境监测资料，临清市城区地面沉降最为严重，1980－1995年间，市区地面沉降量平均达到36.3 mm，平均2.3 mm/a;在2000－2012年，市区地面速度进一步增加，达到4.2 mm/a，平均沉降量达到91.6 mm。聊城开发区、茌平、高唐等漏斗区地面沉降量在2.8～4.0 mm/a。沉降中心与深层地下水漏斗中心相一致的特点，并有呈逐年加速的趋势。地面不均匀沉降目前尚未对地面建筑造成明显危害，但对测量基准点及相应基础数据准确度造成了一定影响。

4.4 水源井使用寿命减少

2004年以前，本区深水井泵管段井壁管的长度一般在96～140m，随着深层淡水水位持续加速下降，处于漏洞中部的深井普遍出现吊泵现象。有的尽管采取了加大潜水泵安装深度的措施，但对于水位超过泵管段井壁管长度的，只能报废。由于水质恶化，水中Cl－浓度增加，泵管及井壁管腐蚀严重，导致掉泵或喷砂。地面不均匀沉降较大的区域，有的井壁管出现折弯变形而报废。由于以上原因，全市平均每年约有12%的深井提前报废。

5 可持续开采利用对策与建议

聊城每年引用客水量约占总用水量的50%，属重度缺水区。同其他地区一样，聊城市的浅层地下水也面临着环境污染的威胁，有的区域已经遭到污染。深层淡水以其水质相对较好、不易被污染、单井出水量大且不受季节变化影响，在聊城市的水资源体系中具有不可替代地位，但其补给恢复能力很弱必须对其进行可持续开采利用。针对深层淡水的水文地质特征及水环境问题，提出如下对策和建议:

1)对深层淡水开采进行统一规划，合理利用，加强监管。本区深层淡水水位持续下降，主要原因是水源井过于集中在工业区，城乡差别大，分布极不均。为达到可持续利用，必须根据供水水文地质条件进行科学合理的统一规划。对井位布置密度过大的区域，采取限采或禁采措施，按程序规划建设新的水源地;对新建深井完善报批手续，依法严查私自钻井开采行为。

2)对深层淡水供水水文地质条件进行专门勘察研究。本区域为咸淡两种水体共存的地下水系统，供水水文地质条件较复杂。迄今为止，本区域还未对深层淡水的供水水文地质条件进行专门勘察研究;目前已有深层地下水资料主要来自为70年代针对本区的水文地质普查，但资料较少，且仅限局部区域。经过30多年的开采，地下水环境也发生了较大变化，因此很有必要对深层淡水供水水文地质条件进行专门勘察研究，为可持续利用提供技术依据。

3)改造利用咸水、微咸水，降低地下水位，促进其淡化。除沿黄地带为全淡水区外，咸水、微咸水在本区普遍分布。目前，对咸水、微咸水的利用程度很低，水位较高，致使向下部淡水层越流，致使其水质恶化。应积极开发利用区内的咸水资源，如利用微咸水或咸淡水混合进行农业灌溉，降低地下水位，腾出地下库容，更有利于蓄纳雨水和地表水，促进地下水淡化，缓解深层淡水恶化的问题。

4)充分利用引黄引江条件，避免工业用水过度依赖地下水。当前，聊城市工业用水的95%来自地下水，依赖程度高，这是形成地下水漏斗区的根本原因。本区客水资源主要靠引用黄河水，南水北调工程在本区也已通水试运行，下一步应充分利用引黄引江的有利条件，兴建调蓄型平原水库，合理调配客水资源，使其作为工业用水水源，逐步缓解开发深层淡水的压力。

[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.

[2]聊城地质环境监测站.聊城地区地质环境监测报告(1991－1995)[R].1996.

[3]仝长水，吴继臣，苗晋祥，等.豫北平原地下水开发利用与水质演化规律[J].水文地质工程地质，2005，32(5):13 －16.