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济宁金黄庄水源地地下水动态变化分析

2018-03-24齐云婷

山东水利 2018年3期
关键词:开采量南阳水源地

曹 燕,齐云婷

(济宁市水文局,山东 济宁 272019)

金黄庄水源地位于济宁市高新区石桥镇泗河与幸福河之间地段,西临南阳湖,开采层位为第四系孔隙水,其中浅层水是当地农业灌溉的主要水源,深层水主要作为工矿企业及乡村生活用水。

1 地下水开发利用现状

根据鲁南地质勘察院 《济宁市任城区金黄庄水源地供水水文地质详查报告》,金黄庄水源地浅层水总补给量为10.38万m3/d,剩余可开采量为5.04万m3/d;深层孔隙水总补给量为3.08万m3/d,在现状开采的基础上,金黄庄水源地增采1.86万m3/d是可行的。

浅层水是区内农业灌溉的主要水源。经调查统计,区域内有配套机电井2160眼,机井密度18.0眼/km2,现状开采量 2056万 m3。

深层水是工矿企业及乡村生活的主要水源。经调查统计,生活用水多年平均开采量为150.1万m3,现状年增加到189.7万m3,呈持续上升趋势;工矿企业如济三煤矿、泗河煤矿、济三电厂,开采量分别为 3100m3/d、4000m3/d、15000m3/d。

2 地下水动态变化分析

2.1 浅层水动态特征

多年监测资料表明,区域浅层水动态呈总体稳定状态,没有出现总体下降的趋势。金黄庄水源地东侧北王庄、东北石桥水利站2处监测点水位资料显示,自1990年以来,该两地段地下水位大多在31~35m之间波动。2010年8月底该两处地下水位均略高于1990年同期水位,继续呈现多年稳定趋势,埋深一般为0.5~4m。但在特殊丰水时段和特殊枯水时段的背景下,也曾出现地下水位超常涨升和超常下降的情况。

2.2 深层水动态特征

深层孔隙水上游补给区在邹城、兖州一带山前平原,水位变化在时间上滞后浅层孔隙水1~2个月,常年低于浅层孔隙水1~3m,承压水头年变幅相对较大,一般为3~6m。2006年以前深层地下水动态随降水量的丰枯滞后变化,总体处于稳定状态。金黄庄水源地2006年运行以来,持续开采量1.5万m3/d,深层水静水位同比降低3.44m~4.03m,动水位较同期静水位降低8.98~17.70m,说明深层水位已显现出总体下降趋势。

3 地下水动态影响因素分析

3.1 影响浅层水动态的主要因素

1)大气降水补给。大气降水入渗是浅层孔隙水的主要补给来源。从长期情况看,多年系列的区域年降水量一直制约着浅层孔隙水的总体变化趋势。有记录以来地下水位基本是围绕多年平均值上下波动,特殊丰水年和干旱年地下水位也曾大涨大落,但之后很快得到补充,没有发生趋势性变化。浅层孔隙水动态长期呈稳定状态,说明大气降水补给仍是影响浅层孔隙水动态的主导因素。

2)南阳湖水位涨落。从滨湖地段浅层孔隙水水位、南阳湖水位综合过程线看出,除极特殊丰水年、枯水年以外,南阳湖水位一般在32.5~34.7m之间波动,其中2003年9月以来一直在34.0~34.7m之间波动,丰水期浅层孔隙水水位高于南阳湖水位,这期间湖水位与地下水位变化过程不同步,表明丰水期浅层孔隙水侧渗补给南阳湖地表水;枯水期大部分时段南阳湖水位高于滨湖区浅层孔隙水水位,且变化过程较为同步,表明枯水期南阳湖地表水侧渗补给浅层孔隙水。2002—2003年汛前南阳湖干涸期间,浅层孔隙水水位出现了数十年罕见的大幅度下降。这说明只要南阳湖有水,湖水对滨湖区浅层孔隙水动态长期起着稳定和保证作用。

3)泗河侧渗补给。泗河河床高于两岸地面,河床底部渗透性较好,地下水等水位线图显示,大部分时段对两岸浅层孔隙水有补给作用,但枯水期部分时段补给作用暂停,泗河侧渗补给对浅层孔隙水动态影响程度较小。

4)农业灌溉开采。农业灌溉开采的季节性、间歇性特征,使得农业灌溉开采高峰期浅层水位急剧下降,农业灌溉结束后水位迅速回升;在枯水年、特枯年地下水开采量加大时,浅层孔隙水水位大幅下降,之后的平、丰年份地下水位迅速恢复。说明以农业灌溉开采为主的开采量没有超过补给量。

5)潜水蒸发消耗。本区域潜水蒸发的临界深度为3.5m左右,而西部、西南部地下水埋藏较浅,特别是南阳湖农场至辛闸一带地下水埋深多小于1m,潜水蒸发作用较强烈,是浅层水排泄的途径之一。

6)工业开采。为尽量避免与农业争水,该水源地工业开采的全部为深层孔隙水,未开采浅层孔隙水,开采量的月分配相对稳定。从2006年7月以来水源地开采量与附近浅层孔隙水监测资料看,浅层孔隙水动态总体上没有随水源地深层孔隙水开采量变化而发生明显变化,说明浅层孔隙水水位季节性下降与水源地深层孔隙水开采没有密切的相关关系。

3.2 影响深层水动态的主要因素

1)上游补给区降水补给。监测资料表明,上游补给区邹城、兖州一带降水量总体没有减少趋势。如果没有过量开采等因素影响的话,深层孔隙水多年水位动态亦应呈总体稳定趋势,实际情况是上游补给区的地下水已经处于入不敷出状况,从而使上游侧向径流减少,深层孔隙水补给源得不到保障。

2)人工开采。现状情况下,金黄庄水源地和乡村生活供水(村村通工程)开采,是影响深层孔隙水动态的主要因素。此水源地运行以来静水位和动水位均出现小幅下降的情况,表明已呈现程度较轻的采补失衡状况。村村通自来水工程分散开采深层孔隙水,虽未形成大的降落漏斗,但加重了深层孔隙水的负荷。随着城镇化的加速,城乡生活开采量还将加大。

综上所述,上游补给区地下水开采量增加导致侧向补给源不足、区域面上深层孔隙水开采量增加,是深层地下水小幅下降的主要原因。

4 浅层水与深层水关系分析

4.1 从地质结构、地下水赋存条件分析

金黄庄水源地地处汶泗河冲积扇前缘,深层水含水层组顶板埋深为50~70m,且与深层水含水层之间,有厚度20~50m的分布稳定、透水性极弱的黏土层相隔,决定了浅层孔隙水与深层孔隙水不具备直接密切水力联系的地质条件。

4.2 从地下水化学特征分析

根据水化学资料进行对比分析,浅层水与深层水水化学特征,包括矿化度、总硬度、pH值、水化学类型、水中所含特殊成份都存在明显的差异,说明两者之间连通性不畅。

4.3 从地下水动态趋势分析

在金黄庄水源地详查阶段,2006年4月17日~5月16日,进行了较大规模的深层孔隙水群孔抽水试验,7井同抽,抽水流量1.8万m3/d,持续时间30d。中心地段深层水位降低6.13m,而浅层水位只降了0.31m,漏斗区以外浅层水位也平均降了0.34m,降幅基本相当。

在金黄庄水源地持续开采,深层水位明显下降的情况下,同一地段的浅层水并没有形成降落漏斗,中心地段浅层水位不但没有随深层水开采出现持续下降,反而与区域浅层水同步上涨2m以上。说明该水源地一带浅层水主要与降水补给关系密切,与深层孔隙水水力联系微弱。

5 水源地保护措施

1)加强水源地科学管理、优化调度。根据历年动态资料,进一步复核现状条件下的资源量、可开采量,制定浅层水、深层水优化开采调度方案,保障其良性循环。

2)加强水源地及其附近地下水动态监测。在金黄庄水源地及周边地段增设深层水和浅层水水位、水质长期监测点,系统地采集地下水动态数据,为合理开发、科学保护提供依据。

3)严格控制深层地下水开采量。针对水源地深层水位下降及上游侧向补给减少的状况,应统筹协调上下游关系,严格控制并尽量减少深层水开采量,使之采补平衡,避免过量开采引发地质环境问题。

4)严格成井工艺,避免串层污染。通过分析虽然目前浅层水与深层水水力联系微弱,但必须高度重视成井质量,做好上层止水,防止两层水发生联系而相互影响。

5)加强点面污染源管控。在水源地及上游补给区,进一步加大点源整治和农村生活污水、垃圾、农药化肥等面源污染的控制,从源头上保护水源。

6)加强水源地及补给区生态环境治理,植树造林、保持水土、涵养水源。

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