发布时间:2024-01-03 14:37:35
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇地下水的现状,期待它们能激发您的灵感。
水资源匮乏问题愈加严重,已经引起了全社会的关注。考虑到水资源匮乏会影响人类的生存与发展,所以必须采取有针对性的措施对地球现有资源进行保护,或开发利用地下水源,全面提高地下水源利用率。地下水水质评价是地下水开发和利用中首要环节,目的是通过对地下水化学资料的分析,科学评价出某地区地下水源的质量,并对其该地区地下水质量状况进行动态监测,预防地下水水质恶化。由此可见,地下水水质评价在地下水保护和开发利用工作中发挥的作用是极其巨大的。下面对地下水水质评价现状作详细分析。
一、地下水水质评价指标探讨
地下水水质评价要求具备一定的客观性、代表性以及全面性,这就要求在评价分析时科学、合理的选择评价方法,尽量提高地下水水质评价的工作效率。在实际工作中,地下水水质评价的关键在于评价指标的选取,简单来说,评价指标不同,工作中得到的最后评价结果也会大不相同。
水质标准这一概念的兴起在上世纪20年代初,西方某个经济略为发达的国家最早注意到了水源安全饮用问题,并提出和制定了关于公共卫生用水的标准,为人类用水安全标准体系的发展奠定了基础。但由于受到技术条件限制,早期的公共卫生用水标准都比较简单,suo9制定的水质监测指标也相对较少,并不能对水源水质作全方位的监测。后随着环境污染问题的越加严重,水中污染物种类及数量也增加得越多,导致最初的水质监测技术和标准失去效用,无法对水中新增污染物进行监测,最终造成人类生命遭受水污染威胁的局面。为了解决以上问题,研究人员结合时代背景,将一些先进的科学技术应用到水质监测中,并对落后的、不健全的水质标准作出更改,经过多年发展之后,最终发展到了2个级别、4个大类,229个评价指标程度。进一步保障了人类饮水安全。
近年来,我国水资源保护工作得到了很大的发展,不仅在实际做法上获得了较大的成就,而且还改进、完善了水资源质量评价标准,先后颁布了多种水资源质量标准,如《地表水环境质量标准》、《地下水质量标准》、《生活饮用水卫生标准》等等,这些体制的建立促进了我国水资源保护工作的发展,同时也为是我国水资源开发利用提供了强而有力的法律保障。为了缓解我国现阶段所面临的水资源匮乏问题,国家相关部门建议开发评价地下水,利用丰富的地下水资源来缓解饮水供需矛盾,解决实际性的问题。但考虑到地下水资源的污染问题比较严重,在开发利用之前必须对地下水的水质进行评估评价,利用国家标准对地下水水质进行考核,为地下水资源的开发利用、管理保护等工作提供科学保障。
国家不同、地质不同,人们所制定的地下水水质评价标准也大不相同。拿我国的生活饮用水评价来说,我国卫生饮用水评价标准与世界卫生组织设定的卫生标准就存在不同,主要表现在如下方面:
(1)我国生活饮用水评价标准将水源的化学指标与感官形状进行了划分,并纳入了水质的毒理学指指标,所呈现出来的特点是直观明了,比世界卫生组织制定的水质评价标准更具优势。
(2)从水质量评价指标的总量上看,我国现行所使用的饮用水卫生标准中所社设定的指标总量比世界卫生组织设定的指标总量要少很多,即使在2009年后有了新的改变,但总的来说还是偏少,尤其在微生物评价指标和有机组分评价指标两个方面。
二、地下水水质评价方法
作为地下水水质评价的工具和手段,选取的评价方法是否合理也是地下水水质评价结果客观与否的关键。随着科学技术的不断进步,世界各国的专家学者对地下水水质评价方法进行了深入的探索,也提出了很多评价方法和模型。但由于评价因子与水质等级问的非常复杂的非线性关系,以及水体污染的随机性和模糊性,对于地下水水质评价至今仍没有一个被广泛接受的评价模型。
1、单因子评价方法
单项因子评价是指分别对单个指标进行分析评价。该方法计算简便,且通过评价结果能直观地反映水质中哪一类或哪几类因子超标,同时可以清晰地判断出主要污染因子和主要污染区域。但是由于是对单个水质指标独立进行评价,因此得到的评价结果不能全面地反映地下水质量的整体状况,可能会导致较大的偏差。
2、综合评价方法
2.1综合指数法
通过多个指标并赋予各指标不同的权重的综合判断确定地下水质标准的综合指数法在地下水水质评价中一直被广泛应用。该方法简洁易懂、运算方便、物理概念清晰,决策者和公众可以快捷明了地通过评价结果掌握水质信息。
2.2人工神经网络
与传统的综合指标评价方法相比主要具有以下的优点:1)通过模型的自学习和自适应能力,可自动获得水质参数间的合理权重,无需人为干预,因此评价结果具有客观性。2)一旦对标准训练完毕,就可以用训练好的网络对实测样本进行评价,计算简便,可操作性强。3)通过在训练过程中适当改变输入节点数和输出节点数,来修改评价参数和等级,从而使模型的应用具有一定的灵活性。
2.3模糊综合评判法
地下水水质评价中的污染程度、水质类别都是一些客观存在的模糊概念和模糊现象,简单地根据某一数字界限来对地下水水质进行研究和评价是不合适的。而模糊集理论的在地下水水质评价中的应用与传统的评价方法相比更适应于水质污染级别划分的模糊性,能更客观地反映水质的实际状况。模糊综合评判法最主要的优点就是通过构造隶属函数可以很好地反映水质界限的模糊性。
三、结束语
综上所述,地下水水质评价在水资源保护和水资源开发利用中占据着重要地位,为了能有效缓解水资源匮乏问题,我们有必要对地下水进行开发,但同时为了保证地下水水质的合格,必须在水源利用前期对地下水水质进行科学评价。地下水水质评价的关键在于评价质量指标,我国相关部门应该尽快完善地下水水质评价质量标准,加强地下水管理和加大水质监测力度,切实促进我国水资源保护事业的发展。■
参考文献
[1] 畅利毛,郑和祥,闫秀生. 通辽市地下水质量评价[J]. 内蒙古水利. 2010(03)
关键词:地下水 污染 途径 对策
0 引言
地下水是水资源的重要组成部分,是人类生存、生活和生产活动必不可少的自然资源,在保证居民生活用水、社会经济发展和生态环境平衡等方面起到不可估量的作用。作为地球上的淡水资源,它具有很高的生态价值和经济价值。随着社会经济的迅速发展和人们生活水平的提高,产生的气体、固体及液体废弃物越来越多,分别从不同途径对水环境造成了严重的污染。总而言之,凡是在人类活动的影响下,地下水水质变化朝着水质恶化方向发展的现象,统称为地下水污染。
关中地区号称“八百里秦川”,是陕西省经济、政治、文化的中心,这里人口密集、工业农业发达,旅游资源丰富,科技、教育实力雄厚,其中包括西安、宝鸡、咸阳、渭南、铜川5个大、中小城市及杨凌农业高新技术产业示范区。但是近年来,由于过量开采地下水,已造成地下水位持续下降、地下水质恶化、地面沉降等一系列环境问题。随着关中地区经济的快速发展、人口的急剧增加,目前人均占有水资源量不足全国的17%,不足全省的30%,属严重缺水地区。因此为了适应日益增长的经济发展及人口增长的需求,在提倡可持续发展的今天,如何合理有效地利用地下水资源已成为当务之急,也是实现区域地下水资源保护、区域生态环境改善及区域国民经济稳定发展的基本前提。
1 地下水的污染来源和途径
在天然状态环境下,地下水都会具有一定的自净能力,含水层的离子交换作用和吸附作用有助于降低水中的污染物浓度。人类活动排放大量的废弃物与地质环境的相互作用,使自然平衡遭到一定的破坏,改变了地下水的物理、化学和生物性质,使地下水污染物的浓度超过规定的指标。根据地下水污染的成因,地下水污染可以分为农牧业污染、工业污染、生活污染等类别。
1.1 来自农牧业的污染
1.1.1 农药和化肥的污染 20世纪40年代中期,人类开始使用化工合成的农药来消灭病虫害,然而这些农药大约只有12%左右被作物吸收,还有一部分汽化进入大气层中,其余全部进入土壤及地表附属物中,这部分未被吸收的农药随着地表径流渗入地下蓄水层造成污染。化肥的大量使用,大大提高了土地的生产力因素,但只有42%左右被作物吸收利用,其余的都溶于灌溉水及雨水,使化肥中的元素渗入地下,使地下水受到氮、磷等元素的污染,导致地下水中总硬度、硝酸盐和氨氮的提高。
1.1.2 牲畜产生的有机废物污染
关中地区农村饲养牲畜的家庭很多,这些动物产生的大量有机废物,久而久之会对地下水构成一定的污染。
1.2 来自工业的污染
1.2.1 工业垃圾和污水的污染
工业生产会产生大量的含有各种化学物质的垃圾,这些垃圾一般是露天堆置或简单填埋,垃圾中的有害物质经地表径流及雨水的冲淋而渗入地下,尤其严重的是一些工业生产过程排出大量含有各种有毒有害元素的废水,很多都没有经过物理和化学处理就排入下水道、江河或直接排到水沟。
1.2.2 矿业生产和石油污染
关中地区(铜川、渭南)是陕西省采矿业的集中地之一,采矿后堆积的矸石经雨水淋滤后,极易形成地下水污染,而矿区废弃的巷道与钻孔在雨水或地表水体的影响下,恰好可能成为地下水污染的通道。同时,采矿排出的矿坑水(如采煤排水)通常pH值很低,这种酸性水渗入地下后可导致某些盐类进入含水层,由此产生的盐效应促使土体中方解石、白云石溶解,使钙镁离子溶入水中,地下水的总硬度升高。另外石油及其化工产品使用及管理上的漏洞,使柴油、汽油、苯系物及其他含苯环的碳水化合物等都极易造成地下含水层的污染。
1.3 人类生活对地下水造成的污染
随着人口的增加,会产生大量的生活垃圾和污水,这些垃圾很多直接用埋填法处理,污水直接排放到下水道。而这些被填埋于城市周围的垃圾,其溶出物会慢慢渗入地下,污染地下蓄水层,另外还有居民区的粪池也是造成有机物污染的主要途径。
2 防止地下水污染的措施
2.1 加大宣传力度,提高公众环境意识
应严格贯彻执行我国的《水法》、《水污染防治法》等法规,政府及相关部门应加大治理的力度,各级部门要高度重视起来,严格执法,不姑息,不懈怠,对污染地下水资源的企业或个人严惩不贷。其次,各个单位还应开展广泛的宣传工作,可通过电视、广播、报纸等信息媒体,提高全社会对地下水污染危害的认识,增强全民环境意识,从自身做起,节约用水,节约能源,通过重复利用和旧物修理等各种有效方式以减少垃圾排放,从点滴入手保护有限的地下水。
2.2 控制污染源的排放,对生活、生产垃圾进行分类处理
在工业体系中应采取“预防为主,防治结合”的方针,从控制源头开始,加大预防工作的人力、物力和财力投入,积极倡导企业进行技术改革和清洁生产,对重污染企业进行限期整改,对整改后仍不达标排放的必须关停。在农业体系中应该使用高效的灌溉技术及科学的耕作农作物的方式,尽量少施农药、少施化肥,尤其少施合成农药;将传统的漫灌方式改为喷灌方式,不仅节约用水,还能减少灌溉用水对地下水的污染。另外对生活生产垃圾还应进行分类处理,合理回收再利用,对不可回收的垃圾运用先进技术进行处理,积极开发研究垃圾渗滤液的防渗技术,尽量减少因垃圾掩埋等不良方法造成的地下水污染。
2.3 加强水文基础工作,合理开发利用水资源
水文(地表水、地下水监测)事业及研究工作,是科学开发利用水资源的前提,必须加大这方面的投资,要深入开展诸如地下水人工补给的试验研究、水污染治理、水资源现代化管理、水资源开发利用对生态环境影响等的研究,为各级政府进行决策提供科学依据。欧洲、北美和澳大利亚等地区,在地下水污染防治工作中采取的一个重要措施即是进行地下水环境脆弱性评价,并编制评价图册,这种方法值得我国借鉴。另外要加强对地下水监测网络建设和污染防治技术攻关,对地下水水质进行监控并预断它的未来发展趋势,开展地下水动态监测和分析研究工作,使用先进的技术成果开发利用水资源。
3 结束语
“人口、资源、环境”三大问题,都与地下水密切相关,地下水源的可持续利用如何融入到资源、经济与环境的协调发展中是目前社会的热点问题,面对我国日益严峻的地下水污染形势,地下水污染防治迫在眉睫。所以必须要进一步加强地下水污染防治的制度建设,加大对地下水污染防治的投入,将地下水的开发利用与保护协调起来。地下水污染是关系到每一个人切身利益的问题,地下水污染的防治需从人人做起,需要社会各部门的共同协作、配合,才能起到有效防治的作用。
参考文献:
[1]李志,曹明明.关中地区水资源问题及对策研究[J].水土保持学报.2003年9月.
【关键词】地下水资源;开发现状;保护措施
地下水作为水资源的一个重要组成部分,由于具有分布广泛且稳定、便于开发、相对地表水不易受到污染等优点,已经成为人们生产生活的重要供水水源。随着人们的生活用水量的不断提高以及对水资源的污染,导致地下水的开发和利用出现了一系列的严重问题。当前保护地下水资源,仅仅控制需求量还是不够的,寻找新的水源和节水方法,成为当前地下水资源保护的重点。基于此,以下就地下水资源开发的现状及保护措施进行探讨。
一.我国地下水资源开发的现状问题
1、地下水的开采与补给不相适应。随着经济的不断发展,用水量日益增多,由于干旱少雨,地下水补给不足,给地区的地质条件造成了严重的影响,也给地下水的可持续利用带来了不可估量的后果。据资料显示,由于过量开采,很多地区地下水相隔几年后相对的下降了2~3米。有的区域在开发利用地下水时没有统一规划,不经过专业部门的研究与论证,随意开采,造成了出水难及地下水补给困难的双重损失。
2、存储量丰富,但南北地区开发有差异。我国地下水资源丰富,占我国水资源的30%。其中山区地下水总量要远远的高于平原地区的地下水资源的存储量。根据调查显示,一半以上的地下水水质良好,可以提取出来供人们直接引用的。但是,我国南北地区地下水资源存在明显的差异。相对于北方地区,南方地区的地下水资源丰富,但是北方地区的地下水开发量却远远的高于南方地区。据调查显示,北方地区的地下水开发量即将占到国家总开发量的80%。如果还是这样不合理的开发下去,那么北方面临的可能就是连喝的水都不能自己自给自足。
3、地下水资源的集中开发引发地质问题。由于我国工业的不断发展,很多的工业发展需要大量的水资源,所以在很多工业区集中的地段,出现了严重的地面塌陷、漏斗区和沉降。过度的对一个地区的地下水进行开发,导致地下含水成出现断层和下降,从而导致地表的下降和塌陷,有些地区还出现了严重的漏斗区。我国很多城市的工业集中区都出现了这样的情况。
4、地下水污染严重。地下水的总储备量是丰富的,如果满足人们的合理需求也是可以的,但是目前地下水存在着很多的污染情况,这就导致很多的地下水无法被人们使用。造成地下水污染的原因有很多。比如,工业废水的排放,就会深入地下和地下水混合,污染地下水,同时,开发地下水造成的地面塌陷也会造成污水的回流。据调查显示,武汉、天津、沈阳等城市的地下水硬度严重超标。南京、上海等城市的地下水中也检测出了很多有害的化学成分。
5、大量的资金投入,造成财政负担。很多地区对地表水资源的开发和污染,使得很多地下浅层水资源已经出现了匮乏的情况,水井中的水资源迅速减少。有统计显示,北京市每年购买和更新抽水机就会花去上亿元。如果能够合理的利用地下水资源,那么这些投入都是不必要的。
二、地下水资源开发的保护措施
1、对地下水资源的开发,必须坚持科学论证与合理开发为前提。在地下水开发之前,要经过专家的实地勘察,对地下水所处的地理位置及水位、含水量、水质等要素进行仔细研究,根据地下水勘察与评价及长短期动态观测等基础数据,根据不同的开发利用阶段编制开发利用规划,进行允许开发区、控制开发区和禁止开发区的规划工作,实现水资源的合理与科学地开发,制定出合理的开发计划。
2、健全国家水资源保护法。利用法律的强制性,贯彻执行水资源保护法和其他相关的水资源法律法规,对保护水资源的部门单位或者是个人给予奖励。对于不遵循法律,过度开发和破坏水资源的现象要给与严厉的制裁。通过法律手段,对地下水资源进行统一的、有规划的开发和利用,使地下水能够得到循环持续的利用。
3、国家对水资源的开发进行统一的规划。我国南北方的地下水资源的开发是存在很大的差异的,北方的地下水开发量占到了总量的80%,说明南北方的水资源开发严重的不合理。所以,国家应该对整个国家的地下水资源进行统一的规划,针对水资源南多北少的情况,将南北方的水资源按一定合理的比例进行开发,这样就不会导致北方水少开发多的情况,最终才能够实现我国水资源的均衡开发和可持续使用。
4、控制工业用水,实现水资源的重复使用。工业用水占了人们总用水量的一大部分,所以,想要保护地下水资源首先就要从控制需求做起。世界上很多的国家都在积极的建设节水工业,采取各种措施来降低工业用水。我国的很多城市也意识到了水资源缺乏的问题,采取铺设循环管道等方法进行水资源的循环利用,大连、太远都是这方面的代表。但是,我国的平均工业的循环用水整体水平还是很低,需要进一步努力。
5、加大节水技术的投入力度 。很多工业不能够积极的进行地下水保护措施,一个关键的原因就是节水技术的限制以及不能够对污水进行处理再利用。现在世界上很多发达的国家,在工业上采取了冷却池、风冷却等高科技方法,将使用过的水资源进行循环使用。还有很多的国家都建有自己的污水处理厂和净化池等,将污水进行技术上的处理之后,将污水净化为农业或者是工业,也甚至是人们可以直接引用的水。虽然在我国也有这方面技术的研发,但是还应该加大资金投入力度和支持力度,研发出各种能过节水的技术和措施。同时,每个工厂也应该有自己的污水处理技术和节水技术的研发机构,保障工业用水的循环使用。
6、用其他的水代替地下水资源。世界上还有很多的水资源,不仅仅只是地下水资源这一种,北冰洋就有大面积的淡水资源。从长远来看,国家可以寻找一种新的办法,就是获取北冰洋的冰块来供人类使用,但是这项办法短期之内是不可能实现的,还需要我们进一步的努力。除了北冰洋大面积的淡水资源,世界上还有很多的海水,但是海水是盐水,并不能够供我们直接使用,这就要使用淡化技术,目前世界整体的淡化水平都不是很高,只有少数国家的海水淡化技术和设备在世界上是拔尖的,面对着水资源的日益短缺,我们必须要加大对海水淡化技术的重视,将海水作为我们的后备资源,以备不时之需。
结束语:
水资源作为一种重要的生命资源,对我们的社会和生活都产生了巨大的影响。但是,当今世界面临着严重的水资源短缺问题。水资源短缺不仅仅直接给人类的生存带来严重的威胁,而且给经济的发展和社会的进步都会产生制约性因素。随着经济的发展,水资源日益短缺的情况日趋严重,针对水资源开发过程中存在的问题,要积极的采取行动,利用科技手段,保障水资源的循环可持续利用。
参考文献:
[1]钱易等.中国城市水资源可持续开发利用[M].北京:中国水利水电出版社,2002.
[2]闫忠.苏尼特右旗水资源开发利用问题及对策[J]. 内蒙古水利. 2009(04)
[3]齐邦锋.曲阜地下水资源分布状况及开发利用探析[J]. 国土与自然资源研究. 2012(03)
Abstract: This paper also outlines the nature of Jilin City, the groundwater exploitation and utilization. At the same time in the future how to exploitation and utilization of groundwater resources suggests. In the process of economic and social development in different regions of China, groundwater resources play a supporting role there is obvious difference. Quantitative evaluation of groundwater resources play a role, not only can directly measure the importance of groundwater, but also can provide the basis for hydrogeological investigation of macroscopic deployment. Through the construction of groundwater resources evaluation index system, the China's provinces (autonomous regions, municipalities directly under the central government) conducted a preliminary evaluation of supporting role to the economic and social development of groundwater. The results show that: the groundwater resources support the top 10 provinces are Shanxi, Beijing, Hebei, Inner Mongolia, Shandong, Henan, Ningxia, Guizhou, Shaanxi and Liaoning; groundwater resources to support the 5 provinces of Jiangxi is the lowest, Hunan, Fujian, Zhejiang and Shanghai; from the region, the highest degree of groundwater resources is the Huang-Huai-Hai region, Erdos Plateau and Yinchuan plain, the eastern region of the Loess Plateau and Guizhou Province, followed by the northeast and northwest regions, the lowest in southeast coastal area. According to the evaluation results, some suggestions on hydrogeological investigation area in our country put forward macro deployment. This paper also outlines the nature of Jilin City, the groundwater exploitation and utilization. At the same time in the future how to exploitation and utilization of groundwater resources suggests.
关键词: 下降漏斗;超开采区;吊泵;合理布局;合理开采
Key words: dropping funnel;over mining area;lifting pump;reasonable layout;reasonable mining
中图分类号:P641.8 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)11-0091-02
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作者简介:戴术霞(1978-),女,吉林省吉林市人,大学学历,工程师,主要从事地下水资源开采利用与水资源评价工作。
0 引言
水作为一种自然资源,既是人类的一种公共性的社会物品,又是有价的经济物品,具有经济、社会的双重属性。人类生存和发展离不开水,生命赖以生存的自然环境系统的完整性更是不可缺少的资源。吉林地下水资源较丰富,。同时,地下水也为吉林的社会经济发展提供了重要的资源条件。1998-2002年,全国供水总量每年在5500亿立方米左右,地下水供水量在1050亿立方米左右,占总供水量的19%-20%(据水利部1998-2002年中国水资源公报统计),较1997年以前明显增加。1999年,北方17省(区、市)地下水供水量占总供水量的35%,其中海河流域达到61%,松辽河流域达到43%(刘昌明、陈志恺等,2001)。全国有400多个城市开采利用地下水。在华北和西北地区,城市供水量中地下水比例分别达到72%和66%(国土资源部,2003[1])。
1 自然地理概况
吉林市区位于吉林省中部偏东,属长白山余脉,第二松花江由南向北蜿蜒曲折呈“S”型流经市区,把吉林市区分割成江南、老市区、江北三大块,展现出山环水绕的美丽自然景观。地下水既是不可或缺的水资源,也是重要的生态与环境支撑要素。保护和合理开发利用地下水资源,是经济社会可持续发展的基础保障条件。目前,中国地下水资源的形势相当严峻:北方城市地下水超采严重,造成资源枯竭并诱发了地面沉降、地裂缝、地面塌陷、海水入侵等灾害;西北地区许多流域地下水盐失衡,成为生态环境恶化的重要原因;地下水污染迅速发展,会危及到一些地区的供水安全等。
2 地下水开采利用现状
吉林市城区地下水开采利用程度较高,现状开采量已达0.72×108M3/年,丘陵山区基岩裂隙水开采量达0.1×108M3/年,其中工业与生活用水约占41%,农业用水约占55%,余者为其它用水。开采布局多为傍河集中开采。主要集中在孤店子井灌区、松源牛河水源地、哈达湾集中开采区、九站集中开采区。特别是2009年长、吉、图一体化的开发建设,推进了国民经济的发展,加大了水资源的开采和利用。
请看孤店子镇905号井1985―1997年月平均水位埋深变化曲线。
3 对地下水资源开采利用的建议
首先我们要在思想上树立水忧患意识,形成珍惜水、节约水的自觉性。
同时,我们还要加强对地下水资源的保护工作,保护地下水资源尽量不受污染。严格控制未达标的工业废水和生活污水直接排入地下,污染地下水。目前,国家对地下水资源问题高度重视,出台了一系列水资源合理开发利用及保护等法律、法规。严格打井审批手续,控制机井密度,对水资源紧缺地区建厂办企业,实行一票否决制。严禁未达标的污水以渗井、渗坑或以溶洞等方式排入地下,污染地下水资源,我们做为水文工作者,更要积极参与,大力宣传,以身作则,并积极工作为上级领导决策提供科学依据,当好参谋。
4 地下水资源开采的意义和远景展望
加强地下水资源保护和开发利用,科学调配开采地下水资源,充分发挥水资源的承载能力,事关吉林经济社会发展大局,需要引起全社会的高度重视。要切实加强组织领导,强化管理措施,明确部门责任,在全市形成爱惜水、保护水、用好水的良好氛围;要进一步加强地下水资源管理,合理布局应急水源井,强化防污治污工作;要充分发挥规划的基础导向作用和刚性约束作用,加快编制专项规划,配套出台相关管理办法,为加强地下水资源保护、实现总量控制和优化资源配置奠定基础。
水资源短缺、水污染问题的加剧给人类社会经济发展及生态环境带来了一系列问题,使得人们不得不重新审视地下水资源的本质属性和功能。文章从自然科学和社会学角度对地下水资源的本质属性、功能进行研究,论述了地下水的自然、科学和社会等不同属性及其相应的物质功能、能量功能、调蓄功能和信息功能。在此基础上,提出了进一步开展水文地质学研究的意义。
一方面围绕国民经济和社会发展规划目标,开展重点地区地下水资源潜力调查工作,对供水前景做出评价;二是为解决贫困缺水地区和地方病高发区供水问题的地下水勘查评价;三是城市后备水源地勘查评价。
参考文献:
[1]周波,王德成,谷丽.浅谈吉林市区地下水资源的可持续利用[J].吉林水利,2002(02).
关键词:地下水;现状分析;保护对策;德州市
中图分类号:P641
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2009)04-0150-02
一、基本情况
1.气候气象。德城区位于德州市的西北部,面积539km2,属于暖温带半湿润季风气候区,具有温度适宜、光照充足、四季分明的特点。由于受季风气候影响,降雨具有显著的季节性,且时空分布不均,年内降雨量70%以上集中于汛期。1―5月多年平均降雨量81.4mm;6~9月多年平均降雨量414.4min,占全年降雨量的76%;10~12月多年平均降雨量49.2mm。多年平均水面蒸发量1270.6mm,蒸发量是降雨量的2.28倍。由于降雨总量不足,降雨季节分配不均,导致德城区水资源奇缺,市区供水为深层地下水和黄河水。
2.水文地质。德城区地层主要是巨厚的第四系松散沉积物,松散岩类孔隙水丰富,主要含水层组可划分为三层。第一含水层组:埋深0~60米,含水层底板埋深30~50米,厚10~20米,该层地下水称为浅层地下水,主要用于农业灌溉及农村生活用水;第二含水层组:埋深60―200米,含水层厚度20米左右,该层地下水称为中层微承压咸水,利用价值不大;第三含水层组:埋深200~500米内的地下淡水,含水层厚度15~40米,本层为深层地下水,单井出水量大,主要用于工业及居民生活用水。
二、浅层地下水动态分析
1.动态变化。根据2007年德城区地下水观测资料统计分析,1~3月份地下水水位变化较小,从春灌开始至5月底,浅层地下水水位急剧下降,地下水埋深降至年内最低点9.08m。随着汛期降水补给量的增加,地下水水位逐渐回升,至年底回升到次年最高点。
2.地下水动态变化。从1975―1993年德城区地下水埋深年际变幅较小,埋深在2.46~2.77m之间波动。1994年~2000年埋深呈逐年下降趋势降幅较大,到2000年埋深降至5.18m。2001.2004年埋深年际变幅较小,地下水年平均埋深在6m以内。自2004年后德城区浅层地下水位急剧下降,由于2006年降雨量偏少(全年降雨量仅为296.9mm),出现了严重的旱情,地下水位降至历史最低值86m,
浅层地下水动态变化主要受大气降雨、地表水水体的灌溉和地下水的开采等因素影响。地下水埋深的变化规律一般为:1-5月份降水量少,农业灌溉用水量大,地下水埋深逐渐下降;随着汛期降雨量的增多、河道水量的补给和开采量的相对减少,地下水埋深逐渐有所回升,周而复始。
3.地下水降落漏斗分析。德城区地下水资源大规模开发利用始于20世纪70年代初期,随着地下水开发量的加大,局部地区出现浅层地下水降落漏斗区(地下水埋深≥6m)。根据浅层地下水观测资料显示,1986年开始德城区的抬头寺乡出现漏斗区。自1996~2004年,浅层地下水呈逐年下降趋势,2004~2007年浅层地下水位急剧下降,特别是2006年德城区降雨量严重偏少,全年降雨量仅为296.9mm,比多年降雨量偏少45%(根据历年降雨资料分析属于56年一遇干旱年)。随着工农业的快速发展及近几年降水的偏少,浅层地下水被过量开采,形成大面积的浅层地下水降落漏斗区。2007年德城区浅层地下水平均埋深为7.5m,抬头寺乡浅层地下水埋深达15m以下,赵虎镇西部浅层地下水埋深也在12m以下。超采现象比较严重,全区降落漏斗面积已达506km2。
浅层漏斗区形成及扩展成因有:首先,气候持续干旱、降雨量偏少。在20世纪五六十年代,德城区气候处于湿润周期,降雨量充沛,但自70年代中期德城区转入干旱周期,降雨量持续偏少。1952―1977年德城区平均降雨量为590.2mm,1978―2007年德城区平均降雨量为501mm,比1952-1977年偏少15.2%。其次,浅层地下水采、补失调。一是不透水面积比重很大,径流系数明显偏高,降雨大部直接进入河床。近年来,由于城市内有大量的人工构筑物,水泥化铺路使城市地面吸收雨水和雪水的机会被阻,城市的地下水位回升难。二是随着城市化及国民经济的迅猛发展,工、农业及城镇人口用水量大幅度增加。当地地表径流又不充足,供水水源只能依靠地下水和黄河水。因此农业灌溉主要依靠井灌抗旱,致使该漏斗区的地下水长期超采,又无法引水补源而导致采补失调。造成地下水漏斗中心区逐年加深并向周边扩展。三是粗放的农业灌溉方式,农业灌溉用水约占地下水年开采量75.7%。目前农田灌溉仍主要采用传统粗放的灌水定额高而利用率低的大水漫灌方式,造成水资源浪费。
4.地下水超采的危害。浅层地下水常年超采造成地下水水位持续下降,常常引起机井吊泵,增加工、农业取用地下水成本;地面附近含水层很容易疏干,易出现植被退化、土壤沙化等环境现象,造成大面积地面沉降。
三、深层地下水动态及灾害分析
深层地下水是不可再生资源,补给量很少,属于严格控制开采资源。
1.地下水开发利用史及现状。德城区内深层地下水开采始于1965年。1980年前,成井深度350m左右,1980~1985年,成井深度增加到400―500m,目前开采深度已达到了800m。自1985年,区内深层地下水开采量远远超过了可开采资源量,一直处于超采状态。1985年后,针对城市用水供需矛盾和深层地下水位迅速下降的严重情况,市政府采取了引黄补欠的措施,兴建了日供水能力40000m3/d的第三水厂,并且限制500m深度内再成深井,但是由于500m以下含水层组地下水的超采,深层地下水降落漏斗仍向纵深方向发展。
据2006年地下水开采量资料统计,区内目前共有开采深井263眼,主要开采层为第三层及以下含水层组,主要供给工业生产和生活用水。开采井主要分布于德城区陈庄、长庄地段;其次分布于二屯、开发区宋官屯、于官屯地段;地段开采井数量较少。全区平均深层地下水平均埋深95米,城区范围内平均埋深达到105m。
2.年内动态变化。深层地下水年水位变化趋势与开采量的大小十分密切。3―7月份,由于深层地下水连续开采,且开采量大,漏斗内压力水头急剧下降;7月至翌年2月由于大量引黄,部分企业深机井关闭,开采量明显减少,随着城区开采量的减少,地下水位下降有所回升。回升幅度较小(≤1.0m)。
3.多年动态变化。德城区深层地下水1965年初始埋深 2.0m左右,随着深层地下水的开发利用,开采强度加大,深层地下水位呈单边持续下降趋势。自1978~2005年水位下降78.24m,平均年降速2.7―3.1m/a。
4.深层地下水降落漏斗现状。德城区深层地下水降落漏斗属区域性地下水降落漏斗,根据2000~2001年深层地下水位资料显示,区内地下水降落漏斗已与衡水地下水降落漏斗、沧州地下水降落漏斗连接,漏斗总面积约4577.5km2。成为华北大漏斗的一部分。
5.深层地下水降落漏斗的形成与发展。深层地下水降落漏斗形成于1970年,形成的主要原因为超量开采深层地下水。1965年以前,南运河是区内主要供水水源,但由于运河断流,1965年以后,开始开采深层地下水为城市生活和工业供水。随着深层地下水开采量的不断加大与时间的不断延长,深层地下水降落漏斗不断在纵向与横向上加深发展。
德城区1965年前。深层地下水位埋深2.0m左右,1970年深层地下水降落漏斗已形成。到1973年降落漏斗中心水位埋深已达30.0m,1978年,降落漏斗中心水位埋深41.5m,1985年后,随着工业的迅速发展,深机井数量急剧增加,深层地下水位迅速下降,到1990年降落漏斗中心水位埋深76.23m。随着深层地下水的不断超采,到2000年,降落漏斗中心水位埋深105.3m。目前,德城区全区539 km2均在深层地下水降落漏斗范围之内,漏斗中心位置位于陈庄乡张庄一带,水位埋深129.2m,等水压线呈漏斗状。
四、地面沉降
1.地面沉降现状及发展。德城区地面沉降发生于70年代后期,随着城区深层地下水长期过量开采,沉降量逐渐增加,地面沉降范围在不断扩展。1991年10mm沉降线位于城区,漏斗总面积67km2;2000年10mm沉降线圈闭面积2037.5km2;2005年地面沉降漏斗范围和程度不断加大,400mm沉降线圈闭面积扩大至260km2;2006年400mm沉降线圈闭面积扩大至344km2附近。
据2007年资料统计,沉降量大于250mm的面积已达4438km2,最大累计沉降量1081mm。沉降速率大于10mm的沉降面积为4120km2。沉降中心在国棉一厂院内,15年累计沉降量为992mm,多年平均沉降速率为66.1mm/a,2005~2006沉降速量为56mm。城区各观测点多年平均沉降总量(1991~2006年)为710.5mm,年均沉降量为47.4mm。根据地面沉降监测数据,市区累计沉降量明显小于市区沉降量,建筑物沉降量与周围地面点沉降量无明显区别。
2.地面沉降的危害。地面沉降是一种缓变过程。一般发生得比较缓慢而难以明显感觉,当沉降量累计到一定程度,它所造成的危害就会显现出来,影响沉降区内人民生活及工农业生产,给政府经济造成不必要的损失。地面沉降造成的危害有以下几种情况:毁坏建筑物和生产设施;不利于建设事业和资源开发;城市排水不畅;河堤下沉,河道防洪能力降低;给水供气管道安全受到威胁;铁路安全受到威胁;地面高程资料大范围失效。
五、合理开发利用和保护漏斗区地下水资源的管理对策建议
1.优化城市供水结构,提高引黄河水供水能力,扩大自来水供水量;科学有序地封停自备井,限量开采深层水和深层优质、热温矿泉水,严格控制开采量。
2.积极开发替代水源,提高城市污废水处理能力;拦蓄雨洪资源;做好规划,充分利用南水北调东线工程水源。
3.进一步加强节水工作,强化节水意识,挖掘节水潜力;大力推行节约用水新设备、新技术。提高水的重复利用率。
(中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,中国 北京 100038)
【摘 要】南水北调中线工程通水后,海河平原区因水源置换与地下水压采,供水格局发生转变。基于水资源转化动态模拟模型MODCYCLE,在对2001~2010年现状地下水动态平衡模拟分析的基础上,设置不同供水方案情景,量化模拟未来浅层地下水的动态响应。结果表明:供水格局变化后,随着降水入渗量和地表灌溉渗漏量增加,地下水总补给量有所增加;随着人工开采量的减少,地下水总排泄量减少;地下水补排关系改善但仍呈现负均衡。研究可为今后建立海河平原区地下水合理开采模式提供依据,促进区域地下水可持续管理。
关键词 海河平原区;MODCYCLE模型;浅层地下水;动态响应;供水格局
基金项目:水利部公益性行业科研专项(201001018)。
作者简介:周琳(1990—),女,河南洛阳人,硕士研究生,研究方向为水资源综合利用与调控。
0 引言
海河平原区是我国经济发展的重要区域,地下水一直是主要供水水源,且供水比重也呈稳定增长趋势,近年来更高达66%。自80年代以来,在需水量迅速增加和降水衰减的共同作用下,海河平原区已经成为南水北调受水区地下水超采最为严重的区域[1]。长期无序过量的开采地下水资源,导致海河平原区地下水储量大量消耗,区域地下水水位持续下降,并引发严重的地面沉降、海水倒灌、水质污染等环境地质问题[2]。为确保未来海河平原区地下水的可持续利用,保障区域稳定健康发展,多年来学术界一直将当地地下水评价与研究作为关注热点。
韩瑞光研究建立了海河平原区浅层地下水概念模型,并提出今后模型建设建议[3]。费宇红等通过研究海河平原区地下水储量消耗过程,指出该区域地下水可开采利用的潜力已经十分有限,从长远看南水北调是解决缺水的理想途径[4]。何杉采用水量平衡的方法,研究分析了南水北调实施后,地下水开采量的减少与入渗补给量的增加,将促使海河平原浅层地下水局部得到恢复[5]。杜思思等联合运用MODFLOW与水资源配置模型ROWAS,模拟了有无南水北调两种对比情景下海河平原区地下水的演变[6]。
以上研究通过数据分析与模型模拟等方法对海河平原区的地下水资源作出了评价,但作为模拟情景水文条件的水文系列较短,考虑的情景方案较少。为从更完整的角度验证工程达效对海河平原区地下水循环恢复所起的作用,本文基于分布式水文模型MODCYCLE,结合多个典型的供水格局情景进行海河平原区地下水的详细模拟与动态响应分析。
1 海河平原区MODCYCLE模型的构建与验证
MODCYCLE模型是基于“自然——社会”二元特性开发的分布式水循环模拟模型[7],充分考虑到对自然水循环过程与人工水循环过程的双重体现[8],可用于人类活动干扰明显的海河平原区水循环系统的模拟量化。为保证水循环模拟的完整性,本文通过MODCYCLE构建海河流域水资源转化动态模拟模型,研究和辨析现状2001~2010年海河平原区浅层地下水动态平衡;选取5个代表性水资源配置方案,模拟预测不同水文系列条件(1956~2000年平水系列、1980~2005年近期枯水系列)和南水北调工程实施情况(南水北调中线工程一期达效、二期达效和加大中线一期引水20%)下海河平原区浅层地下水动态响应。
1.1 模型数据输入
按DEM将海河流域划分为2028个子流域,其中平原区子流域1165个。地下水数值模拟以4km为间距划分网格单元,有效单元格8383个。模拟气象数据采用收集的46个气象站点实测数据展布。地下水水位根据550个浅层地下水位观测井和210个深层地下水位观测井的观测数据插值计算。水文地质参数根据海河流域水文地质调查数据展布。
1.2 模型率定与验证
模型以2001~2005年为率定期,2006~2010年为验证期。考虑到海河流域水循环特性,选取地下水位、地下水蓄变量为验证指标。
1.2.1 地下水位检验
图1所示为2010年末(验证期末)的实测与模拟浅层地下水位等值线对比,从整体上看,模拟与实测地下水位等值线具有可比性,山前及中部地下水开采密集区的地下水位等值线变化幅度大。
1.2.2 浅层地下水蓄变量检验
2001~2010年海河流域浅层地下水蓄变过程统计值(根据2001~2010年《海河流域水资源公报》分析整理)与模拟值对比如图3。从蓄变模拟结果看,蓄变过程在变化趋势上一致。经计算得,浅层地下水蓄变量模拟与统计值之间相关系数为0.96,相关程度较高。
从总体上看,对于海河流域这种大空间尺度和长时期的水循环模拟研究,目前的率定验证结果基本满足要求。
2 地下水平衡现状与模拟情景设置
2.1 2001~2010年现状浅层地下水动态平衡
模拟现状年时段海河平原区浅层地下水年均补给总量约193.66亿m3。其中降水入渗量占总补给量的67.0%,为最主要的补给来源;灌溉渗漏补给量占8.7%。浅层地下水年均排泄总量223.52亿m3,其中农业灌溉开采量占总排泄量的49.7%;其次是工业、生活、生态等非农业开采量,占总排泄的27.4%。
2.2 供水格局主要特征
在规划水平年“三生”需水量规模和可供水量上限确定的前提下,未来海河流域供水格局的变化与水资源合理配置方案密切相关。
本次综合考虑五维属性[9]协调,以《海河流域水资源综合规划》基于1956~2000年系列(长系列)的推荐方案F1为基本方案。但考虑到该系列对流域近期水资源情势反映不足,故以1980~2005年系列(短系列)作为对比情景,最终确定了长系列方案F1、F2、F3和短系列方案F4、F5共5个典型水资源配置方案,即供水格局变化方案。方案特征概述如表1:
2.3 供水格局情景模拟
南水北调中线工程通水后,2020年海河流域将引入长江水量79.2亿m3,2030年117.5亿m3。工程达效后5个推荐方案不同水平年的主要供水量的组成情况见图3:地下水仍是供水主体,次为外调水和当地地表水。未来该区外调水(含引黄水)供水量将增多,地下水用水幅度随之减小。
浅层地下水和外调水(含引黄水)的分配情况见图4:地下水的大用水户仍然是农业灌溉,外调水主要满足工业生产与城镇生活用水,满足经济生产需求后,可置换一部分地下水超采量,用于农业灌溉用水和修复生态环境用水,缓解现状地下水的开采压力。
3 供水格局变化后地下水动态响应
通过上述已建模型,预测供水格局改变后海河平原区各配置方案不同水平年浅层地下水的水平衡统计结果,从中提取浅层地下水年均补给、排泄、蓄变量的关系见表2。补排状况如下:
降水入渗量仍是浅层地下水的最主要的补给来源,与现状相近;引江水量主要通过衬砌渠道和管道输送到用水户,故河道渗漏补给量长、短系列差异不明显,且与现状平均值接近;地表水灌溉量比例增加,与地下水灌溉开采比例减少使得灌溉渗漏补给量均大于现状平均值;浅层地下水总补给量短系列与现状平均值接近,约190亿m3,长系列比短系列大约12亿m3,其中降水入渗补给量和地表灌溉渗漏量的增加为主要影响因素。
平原区地下水人工开采量仍占据排泄量较高比例,但均不同程度小于现状平均开采量,尤其是其他开采量(工业/城镇、生活、生态等)明显减少;不同方案的潜水蒸发量波动较大,但均大于现状平均值;浅层地下水向深层地下水越流排泄量迅速减小,长系列略大于短系列;浅层地下水总排泄量均小于现状平均值224亿m3,人工开采量的减少是关键因素。
5 结论
本文基于分布式水文模型MODCYCLE,对海河平原区地下水水循环过程进行分项体现。选取综合考虑气候条件变化与南水北调工程共同作用的5个典型水资源配置方案为背景,比较了不同水平年与现状海河平原区浅层地下水补给与排泄结构的变化,以及海河平原区浅层地下水蓄变与埋深的发展变化趋势,并简要分析了主要影响因素。主要研究结果如下:
(1)海河平原区浅层地下水总补给量与现状相比有所增加,主要原因在于随水文系列和供水格局的变化,降水入渗量和地表灌溉渗漏量增加;(2)浅层地下水总排泄量相对现状年有所减少,原因在于人工开采量得到控制;(3)供水格局改变后,海河平原区浅层地下水仍将处于负蓄变状态,但与现状年情况相比程度已有较大和缓。
研究表明:南水北调工程通水能够改善当地地下水循环失调的现象。未来需继续推进工程配套建设,充分发挥工程效益以减缓与遏制地下水环境恶化的趋势。研究采用的水资源动态转化模型可考虑作为今后海河平原区地下水管理的日常分析工具,提高区域地下水管理的科学性、针对性和实效性。同时,研究结果可为进一步建立海河平原区地下水合理的开采调控模式提供参考。
参考文献
[1]刘昌明.发挥南水北调的生态效益修复华北平原地下水[J].南水北调与水利科技,2003,1(1):17-19.
[2]费宇红,李惠娣,申建梅.海河流域地下水资源演变现状与可持续利用前景[J].地球学报,2001,22(4):298-301.
[3]韩瑞光.海河流域平原区浅层地下水模型初步研究[J].海河水利,2002(6):15-16.
[4]费宇红,张光辉,曹寅白等.海河流域平原浅层地下水消耗与可持续利用[J].水文,2001,21(6):11-13.
[5]何杉.南水北调工程实施条件下海河平原浅层地下水恢复前景分析[J].海河水利,2003(2):20-25.
[6]杜思思,游进军,陆垂裕,等.基于水资源配置情景的地下水演变模拟研究:以海河平原区为例[J].南水北调与水利科技,2011,9(2):64-68.
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[8]王润东,陆垂裕,孙文怀.MODCYCLE二元水循环模型关键技术研究[J].华北水利水电学院学报,2011,32(2):33-36.
关键词 环境科学;地下水;对策
地下水开采和利用为我国社会经济的发展起到了举足轻重的作用,但是大规模、无序开采引发的大量环境问题也愈来愈牵制着社会的进步与发展,据有关资料显示目前全国形成的地下水下陷区域已有100多个,达到15多万平方公里,全国近有50%的城市市区范围的地下水污染较严重,由污染造成的缺水城市和地区日益增多。本文将以张掖市甘州区为例浅析地下水环境保护的建议和对策[1]。
甘州区地处甘肃省河西走廊,黑河从全境穿流而过,总面积4 240km2,人口达到49.8万人,是张掖市政治、经济、文化中心。全区可利用水资源量8.97亿m3,其中地表水6.74亿m3,地下水2.23亿m3,全区主要饮用水和工业用水均采用地下水。人均占有水资源量1 800m3,亩均占有水资源量824m3,分别为全国平均水平的82%和46%,属中度缺水地区[2]。
1 甘州区地下水资源利用现状
1.1地下水赋存条件
张掖盆地是北祁连地槽褶皱系走廊过渡带的一个中新生带断陷盆地,中新生代沉积厚度约4000m~6000m,其中第四系厚度数百米至千米以上。第四系下部为下更新统玉门组砾岩,厚500m~800m;上部为中上更新统和全新统砂砾卵石、砂、亚砂土及亚粘土,厚100m~300m。盆地内除山前局部地段含水不均匀外,其余地带构成连续、统一、横向为盆地边界所限的含水综合体。地下水主要源于河流、渠系及田间入渗补给,占总补给量的80%以上,基岩裂隙水、沟谷潜流侧向补给及降水、凝结水入渗补给相对微弱。
1.2地下水资源开发利用现状
随着工农业生产的不断发展和城乡人口的稳步增长,对水资源的需求也呈逐渐增长的趋势,甘州区为了减轻河水和泉水的压力,保证黑河每年向居延海下泄水量至少达到6亿立方米以上量,采取打井取用地下水来减轻供水压力,使开采量不断增加。目前,甘州区近一半的农业用水和绝大部分的工业用水及城乡居民生活用水主要靠地下水解决。全区已建成并投入使用的地下水井达到2568眼,其中供农业灌溉用水水井2252眼,供工业生产用水水井58眼,供城乡生活饮水水井234眼。地下水开采量由90年代的0.8亿m3,剧增到现在的2.1亿m3,增加了近3倍。地下水资源已成为支持甘州区社会经济可持续发展的重要基础。
2甘州区地下水资源污染现状
甘州区城镇人口19.06万人,生活源777家,其中住宿业67家、餐饮业308家、居民服务和其他服务业191家、医院26家、独立燃烧设施173家、城镇居民生活12家,建制镇12个。废水排放量为8331629t,化学需氧量排放量为4941.67t,生化需氧量排放量为1537.52t,总磷排放量为56.28t,动植物油排放量为269.11t,氨氮排放量为548.61t,总氮排放量为724.34吨[3]。
甘州区现有污水处理厂一家,设计处理能力为4万t/日,2007年实际处理能力为1.48万t/日,总投资10626.3万元,实际年处理水量540.7万t, 年可削减化学需氧量630t;削减氨氮56t;削减总氮9t;削减总磷4t;削减生化需氧量265t。
由以上数据得知甘州区污水处理量只占到污水排放量的64.8%,污染物的处理量也仅占排放量的很小的一部分。除污水处理厂污水直接排入黑河流域外,其余污水及污染物全部排入地下水环境,地下水环境污染不容乐观。
3 甘州区地下水环境保护的对策
3.1加强地下水环境监测工作
建立地下水动态监测网络体系,布设合理的地下水位、水量、水质观测井开展监测;建立地下水动态自动监测系统,在重要的工业、生活以及城镇集中水源地取水口安装远程监控设施,进行数据传输的控制,定期分析监测资料,开展水情预报和预测。
3.2控制地下水开采规模
完善计量设施,合理规划地下水开采,按照地下水重点保护区域和开采的现状,合理划分地下水禁采区和限采区。在禁采区关闭在用的开采井,禁止开采地下水;在限采区内严格控制开采规模。对地下水超采区,按照行业用水定额,逐步削减用水单位的取水量,使地下水资源恢复采补平衡。严格实行水资源论证制度和环境影响评价制度,禁止新上耗水高、污染重的项目。
3.3加大生活污水处理
从2007年污染源普查结果我们可以看出,生活污水处理量只占到排放量的65%。生活污水的集中处理是削减污染物排放量的有效措施,甘州区现有污水收集管网覆盖了城区80%的单位和居民住宅区,但是城中城、特别是地下水补给区、城区周边居民及乡镇等重要区域污水都没有进入城市管网。因此,结合城中城、特别是地下水补给区、城区周边居民及乡镇等重要区域污水的污水排放特点,加大污水集中处理,扩大城区管网覆盖程度,以乡镇、村社为中心建设污水处理场或者依托临近工业企业废水处理站处理,农村散居户可以依托天然的芦苇池等植物迁移、削减污染物。
3.4加大地下水污染防治和惩戒力度
保护地下水资源,不仅要在源头上加强污染防治工作力度,坚决禁止在山谷、沟道和地下水源补给区内排放废水、堆放污染物,更要封填废弃水井,防止污染物通过废弃水井扩散进入地下水。加大对地下水污染时间的惩戒力度,不仅要在民事责任和行政责任上追究相关法律责任,以及把民事、行政和刑事责任有机结合,追究相关法律责任,更要开展后检查、后督查工作,对污染的地下水开展治理工作。
3.5加强农村的宣传
强化对农民朋友的宣传,甘州区地下水取水口大多都在农田附近,农村使用的化肥、农药和乡镇企业对下水的环境安全构成了威胁,因此,积极引导农民合理使用化肥、农药,加大对乡镇企业的监管,减少废水、生活污水对地下水的污染。
参考文献
[1]许铜建,尚潇瑛.甘肃地下水贮存状况及环境问题现状[J].甘肃科技,2008,13:3-5.
[2]王小玲,羊世玲,王启优.甘肃省河西走廊水质现状分析[J].气象水文海洋仪器,2006,4:18-26.
[3]2007年污染源普查数据公报.
【关键词】 地下水环境 地下水环境现状调查 水质污染 地下水水位 地下水环境保护措施。
1 地下水功能区划及评价执行的标准
根据《广东省地下水功能区划》可知,矿山所在地地下水功能属浅层地下水功能区中的北江韶关始兴地下水资源涵养区。本项目地下水水质目标执行为《地下水环境质量标准》(GB/T14848-93)Ⅲ类标准。以人体健康基准值为依据,主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。
2 评价保护的目标及地下水评价因子
根据矿区的环境特点和工程排污情况,本次评价保护的目标主要为矿区地下水环境以及生态环境。确定本项目地下水评价的因子为:PH、高锰酸盐指数、可溶性固体、氨氮、硫酸盐、氟化物、Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg、Fe、Mn、Tl。
3 地下水环境影响识别
根据分析可知,矿山在建设、生产、服务期满三个阶段,在正常状态下,采矿活动只涉及矿石的采掘和机械运输,可能造成的环境影响有:地下水位下降;在事故状态下,可能造成的环境影响有:地下水水质污染、地下水位下降。
4 地下水环境影响评价工作等级
矿山在建设、生产运行和服务期满后的各个过程中,可能造成地下水水质污染,也可能引起地下水流场或地下水水位变化,并导致环境水文地质问题,故评价工作等级为Ⅲ类三级。
5 地下水环境评价范围
综合分析考虑,本项目评价范围:以围绕矿区的地表分水岭为界所包括的范围,评价区面积约为2.85km2。
6 拟建项分析
(1)水位变化分析;根据调查分析,245中段、318、380、410中段位于潜水面以下,地下水主要为承压裂隙水,含水层主要为龙头寨群变质岩、石英斑岩及石英脉壁的裂隙水,一般表现为坑道滴水。坑道之间水力联系性很差。(2)废水污染源、污染物分析;2011年12月,韶关市环境监测站对现有矿坑出水、300m标高、410m标高废石场处进行采样监测,监测结果显示所取水样水质基本达到了《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)Ⅲ类地下水标准。(3)固体污染源、污染物分析;韶关市环境监测站将矿区的三个废石样品送国土资源部放射性矿产资源监督检测中心采用光谱半定量法对各样品进行成份检验,另外,韶关市环境监测站对同期所取废石样品按《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)进行酸浸,按《固体废物 浸出毒性浸出方法 水平振荡法》(HJ 557-2010)进行水浸,并分别对浸出液进行分析。
根据检验结果分析可知,本项目废石属于第Ⅰ类一般工业固体废物。
7 地下水环境现状调查及监测
现状对地下水水质、地下水水位及涌水量进行了监测。水质监测分布在315、380平硐基岩裂隙水与300、410废石堆场浅层孔隙水。
8 地下水水质各元素超达标情况分析
根据监测数据,采用标准指数法进行地下水水质现状评价。各水质因子均未超过规定的水质标准。
9 矿坑涌水量预测与评价
未来矿山开采采用与以前相同的开采方式(地下开采),水文地质条件基本相同。坑道涌水量估算采用过往矿山开采采矿坑道控制面积,水位降低、坑道排水量等水文地质参数,用比拟法预测未来矿山开采矿坑涌水量。则经过计算,未来矿山开采的矿坑涌水量约为1246m3/d。
10 地下水水位影响预测与评价
由于本矿山已有开采历史,矿山以后采用的开采方式与以往一样,故“矿山以往开采时的环境水文地质条件、水动力场条件”、“矿山以往开采的工程特征及对地下水环境的影响”与以后矿山开采时基本没有变化,所以采用“矿山过往开采”作为类比分析对象是可行的。故本次地下水影响评价对地下水水位影响预测与评价采用类比预测法。预测时段主要为矿山基建、运行及闭坑阶段。矿山过往开采矿坑排水引起地下水水位下降的降深较大,但降落漏斗的范围也局限于矿区内,故预测今后矿山开采引起地下水水位下降的降深不大,地下水降落漏斗影响半径约为0.32km,降落漏斗的范围局限于矿区内,对下游当地居民生活及农业用水影响小。
11 地下水水质影响预测与评价
根据分析,采用趋势分析法对地下水水质进行预测与评价。根据矿山现有的监测资料,选取2011年12月所取矿区下游200m标高浅层孔隙水水质分析结果、380m标高基岩裂隙水水质分析结果、300m废石堆场浅层孔隙水与2008年所取的浅层孔隙水、基岩裂隙水与废石堆场浅层孔隙水作为本次地下水水质预测评价的分析资料。预测时段主要为矿山基建、运行及闭坑阶段。根据上述分析可知,在矿山停止开采的情况下,评价区地下水水质变化趋势是逐年改善或者是处于稳定状态的,随着以后矿山重新开采,矿坑排水的地下水水质出现恶化趋势的可能性是存在的,但由于矿坑排水的地下水水质本就能达到《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)Ⅲ类地下水标准,故须采取措施使矿坑排水水质稳定在Ⅲ类地下水以上再外排,以保护矿区地下水环境。
12 地下水环境保护措施
根据开发利用方案,井下排出的酸性废水集中排放硐口附近的沉淀池,经处理检验合格后,再排入地表水体,防止废水对环境的污染。废石场上游布置截水沟,拦截坡面径流;下游设置挡渣墙,对废石进行有效拦挡;闭矿后,对废石场进行全面的场地清理和植被恢复工作。
主要监测措施分述如下:(1)矿山生产期依托各中段出水点建立长期地下水文监测点,以掌握地下水水位、水质动态变化,为保护地下水环境提供数据支持。(2)矿山生产期在矿区范围内布置专业人员2名监测地表是否发生地面塌陷、地面沉降等环境水文地质问题。 (3)在315中段排水口设置矿坑排水量监测点,每月监测一次。
[关键字] 地下水 开发 现状 影响 策略
[中图分类号]P641.8[文献码] B[文章编号] 1000-405X(2013)-1-163-1
1 我国地下水资源开发现状
我国地下水资源蕴藏相对比较丰富,由于地下水具有水质好、分布广、调蓄能力强、不易被污染、供水保证程度高等优点,因此被广泛开发利用。从目前来看,我国地下水资源利用量占水资源利用总量的16%,每年地下水开采量约为1029亿立方米。然而,受我国水资源情况、人口分布情况、经济发展情况、开发利用情况等一些因素影响,许多城市尤其是北方城市地下水资源的供需矛盾较为严峻。目前我国有近400个城市水源通过开采地下水来实现,其中300多个城市不同程度存在缺水问题,且每年缺口在1000万方左右。据不完全统计,以地下水水源地做为主要供水水源的城市超过60个,目前城市地下水资源遭受污染程度较为严重,全国已有136个大中城市地下水遭受到了不同程度的污染。其污染源主要为工业污染、生活污染以及局部农业区地下水污染。
2 地下水开发对于环境的影响
2.1水污染形势严峻。从目前来看,我国在经济发展的同时,工业"三废"、生活污水、农业药品化肥等排放量已达数百万吨,而这其中,1/3以上的工业废水以及9/10以上的生活污水,在未经处理的情况下就直接排放到河流、湖泊等环境。造成我国大江大河普遍存在污染带,中小河流污染情况更为严峻。据统计,目前污染河流长度为8.94×104km,其中严重污染河流长度为4364km。并且更为严重的,我国城市附近的地下水(浅层地下水)也已遭到不同程度污染。
2.2大面积水土流失。大面积水土流失使岩石,地表植被丧失了涵养水源功能,自然界的水会形成地表径流直接流入江河湖海,因此无法及时补充地下水,造成地下水位下降。我国是世界上水土流失最严重的国家之一,据统计,我国水土流失面积为367万km2,占国土面积的38%,其中水力侵蚀面积179万km2。
2.3地面沉降或塌陷。根据2011年12月的一项研究结果:目前,我国在19个省份中50多个城市存在不同程度的地面沉降问题,累计沉降量超过200mm,总面积超过7.9万平方公里。其中长江三角洲、华北平原、汾渭盆地为地面沉降的重灾区。地面沉降会给地面或地下建筑物带来严重危害;沿海地区还可能引起海水倒灌等严重后果。地面沉降的人为因素主要是因过量开采地下水,导致地下水沉积层的孔隙压力减小,而有效应力相应增大,造成地层压密而出现地面沉降现象。
此外,因为地下水开发的不合理而造成的环境问题还有海水入侵回灌、地裂缝、矿区地质灾害等。
3 地下水开发的策略
3.1加强地下水污染治理工作。我国针对地下水污染治理的法律法规尚不健全,应逐步健全法规体系,并结合各地区实际情况,将现有的法律法规落实到位。整体而言,要防止水污染治理工作中出现舞弊行为。具体而言,应禁止利用渗井、渗坑、裂隙和溶洞排放、倾倒含有毒污染物的废水、含病原体的污水和其他废弃物;禁止利用无防渗漏措施的沟渠、坑塘等输送或者存贮含有毒污染物的废水、含病原体的污水和其他废弃物;多层地下水的含水层水质差异大的,应当分层开采;对已受污染的潜水和承压水,不得混合开采;兴建地下工程设施或者进行地下勘探、采矿等活动,应当采取防护性措施,防止地下水污染;人工回灌补给地下水,不得恶化地下水质。
3.2提高地下水资源的利用效率。我国在地下水开发上利用率较高,然而利用效率却较低,因此应提高地下水的利用效率。例如增强用水行业和产业的科技水平,提高工业用水的技术与工艺;城市生活用水采用先进的节水设备设施,解决城市生活用水"跑、冒、滴、漏"现象,污水处理净化后循环使用;大力推广农业节水灌溉等。总之,要通过多种有效措施,全面提高水资源利用率。
3.3强化地下水资源的管理。针对地下水开发而言,应制定打井申报制度、取水许可证制度等相关规定。如果在辖区内打井,开采地下水资源,年初应由打井单位向县(市、区)水行政主管部门提出申报计划,经水行政主管部门审查后,列入年度水利建设计划,并公开公告,由县级人民政府审批同意,办理取水许可证。打井必须坚持先办证,核定取水量,然后打井,其他任何单位不得自行作主批准打井,更不得擅自打井或先斩后奏。严格控制打井开荒,凡是新开发项目,特别是土地开发项目,要坚持以水定开发、定项目,需要打井提取地下水的,必须首先由县级或县级以上人民政府的水行政主管部门进行水资源论证,通过后方可办理取水许可证,否则不予立项。针对目前地下水资源管理中出现的新情况、新问题,及时制定相关的规章办法,完善法规体系,将各方主体行为纳入更明确、更具体、更便于操作、更具针对性的法规规范中。
3.4建立地下水动态监测网络。作为省级水行政主管部门,应科学规划、合理布设地下水监测井网,建立完善的地下水动态监测网络以及管理信息系统。为系统地开发、保护和管理地下水资源,必须认真开展有关地下水调查工作,制定综合性地下水开发、保护和管理的规划。首先要分析区域内地下水的现状,并结合经济社会因素现状,开展水文地质调查,制成水文地质图。其次要设立和运营地下水观测网。按照流域、地域连续观测和分析典型地下水水位、水质的变动实态,作为地下水开发的基础资料,再综合有关地下水的全部资料制作数据库,为地下水开发提供依据。
3.5开发打造水资源市场。开发打造水资源市场是实现水资源可持续发展的关键,也是解决水资源供需矛盾的有效途径。开发打造水资源市场,应本着"使用者付费"的经济原则,采取经济手段以及法律手段,有效解决城市、农村水资源短缺的现状。
关键词:长输油气管道 地下水 环境影响评价 防范措施
一、前言
为了更好地贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国环境影响评价法》等相关法律法规,保护环境,防治污染,规范建设项目环境管理工作。2011年2月11日,国家环境保护部批准了《环境影响评价技术导则—地下水环境》(以下简称《导则》)为地下水环境保护标准,并于2011年6月1日起实施。该标准规定了地下水环境影响评价的一般性原则、内容、工作程序、方法和要求。
一直以来,地下水环境影响评价是整个建设项目环境影响评价中较薄弱的一个环节,其主要原因有:(1) 地下水环境影响的隐蔽性:由于地下水环境受到污染之后会隐藏到地下,不易被直接观察到,即使污染已经相当严重,也是很难被发现;(2) 地下水环境影响的滞后性:从地下水环境污染发生到显现危害需要经历漫长的历程,有可能建设项目已经结束,地下水的危害才突显出来;(3) 地下水环境影响评价任务的艰巨性:查清地下水环境耗资大、专业性强、技术复杂,在项目论证阶段实施难度大。此新导则的实施,充分表明国家对地下水环境污染问题非常重视,这对我国地下水资源的保护具有重要的指导意义。也会促使今后的地下水环境影响评价工作更加规范。
二、长输油气管道项目的性质
在认识油气长输管道之前,我们先要知道两个概念。压力管道和长输管道。压力管道(pressure pipe):是指利用一定的压力,用于输送气体或者液体的管状设备,其范围规定为最高工作压力大于或等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质,且公称直径大于25mm的管道。压力管道按其用途划分为工业管道、公用管道和长输管道。长输管道(long-distance pipeline):长输管道系指产地、储存库、使用单位之间用于输送商品介质的管道,具体讲就是跨越地、市输送或跨越省、自治区、直辖市输送商品介质的长距离(一般大于50km)管道。
在国际上,管道输送是与铁路、公路、水运、航空并列的五大运输方式之一。在油气输运方面,管道运输和其他运输方式相比,有着十分得天独厚的优点,一般是一次投入,多年受益,是一项有益又有效的运输工程。随着西气东输天然气管道工程,西油东送、北油南运原油成品油管道工程的建设,国家能源格局战略调整发展正在逐步形成。
从环境保护的角度来讲,长输油气管道工程具有以下特点:
1.管道一般长度较长,管径较大,临时占地面积大,弃土石方分散且量大,影响面广;
2.长输管道经过的地貌复杂多样,因此存在着不同特点,工程在建设过程中作业线路清理将破坏沿线地貌;
3.作业线路的清理还可能涉及居民搬迁, 穿过林带的线路区域使用功能发生改变等;
4.长输管道输送的介质为天然气或石油, 具有较大的潜在危险性。
管道工程属于线性工程,常常穿越不同的地形地貌,不同的地下水类型区。其工程建设大致可以分为3个时期:勘察设计期,施工期和运行期。在勘察设计期,主要进行现场踏勘、土地调查,实地测量及文物保护区调查等活动,以确定合理的路由通道,此阶段对周围环境影响极小。施工期,主要活动包括测量、放线、扫线、布管、组对、焊接、补口补伤、下沟、三桩埋设和表土回填、地貌恢复等活动。期间要进行植被剔除、地表开挖、施工便道的整修、穿跨越河道、隧道的挖掘、管道和设备及辅助材料的运输和临时堆放。对周围环境影响较大。运行期,管道运输的石油和天然气,能够调整地方能源格局,对社会环境影响较大。此时若无重大油气泄漏事故发生,对周围环境影响较小。但长输油气管道工程的事故风险率比较高,例如洪涝灾害、滑坡、泥石流、地面沉降、地震等地质灾害以及海水、湿地等对管线的侵蚀,在运行期会造成管线的破裂、闸门破裂、以及管线放空等可能会造成油气泄漏,引发火灾,导致地表水、土壤、植被的破坏,造成大面积的环境污染。
长输油气管道工程在进行地下水环境影响评价时,应该首先区分是长输天然气管道工程还是长输油管道工程,因为它们给地下水的潜在威胁是不一样的,下面我们将分别进行讨论。
三、地下水环境影响评价等级的划分
在进行地下水环境影响评价等级的划分工作前,首先要确定建设项目的项目类型。根据《环境影响评价技术导则-地下水环境》(HJ 610-2011),考虑建设项目对地下水环境影响的特征,将建设项目分成三类。一类是可能造成地下水水质污染的建设项目;二类是可能引起地下水流场或地下水水位变化,并导致环境水文地质问题的建设项目;三类是指同时具备一类和二类建设项目环境影响特征的建设项目。在长输油气管道工程施工期,作业带宽度一般在18~25m,深度一般3~5m,虽然会造成一定的地表扰动,水质污染,但其影响是暂时的,且不会影响地下水水力联系及区域地下水流场或水位变化,因此,可依据《导则》,该管道工程确定为Ⅰ类建设项目。
确定完项目类型之后,根据建设项目场地的包气带防污性能、含水层易污染特征、地下水环境敏感程度、污水排放量与污水水质复杂程度等指标,确定长输天然气管道建设项目的工作等级为三级,确定长输原油或成品油管道工作等级为二级或者三级。
四、地下水环境影响现状调查和评价
1.现状调查
长输油气管道工程地下水环境现状调查的主要内容是区域水文地质条件调查和地下水环境现状监测。这些具体的内容在《导则》中均有了详细的规定。特别强调的是在管道沿线穿越的生态敏感点及具有供水作用的水源地需再进行较详细的调查。
2.现状评价
长输油气管道工程地下水环境现状评价的主要内容主要包括两方面:一是采用单项水质因子标准指数法进行地下水水质现状评价,若存在超标问题,应分析原因;二是若评价范围内存在区域地下水水位降落漏斗状况、地面沉降、地裂缝等环境水文地质问题,应结合地下水的排泄、补给、径流对其进行定量半定量分析。
五、地下水敏感目标的确定
敏感目标是指在建设项目施工和营运过程中,需要重点保护避免受其影响破坏的特定对象。一般建设项目,地下水影响评价中最常见的敏感目标包括饮用水源地、生态湿地、河流、地下水水库、泉等环境敏感区。分析确定长输油管道工程沿线敏感点时,应考虑两个方面:一,长输油气管道工程一般跨多地区、多地形地貌,沿线难免会经过地质脆弱点,增加长输管道的风险事故概率。因此,确定地下水敏感目标时应结合地质灾害报告中提到的地质脆弱点,充分考虑地震、地质灾害和不良地质现象等。二、在油管道经过的不可避免地段,应充分考虑人类活动对管道的潜在影响,如部分城镇郊区、人类活动密集区等也应该是长输油管道工程地下水环境影响评价的敏感目标。
长输天然气管道工程地下水敏感目标的确定应考虑管道沿线饮用水水源保护区、具有饮用水功能的水井为主要敏感目标。因为管道在上述地区施工时,产生的生活废水、生活垃圾、以及可能撒漏的机械油会对地下水产生一定的影响,除此以外,天然气管道工程对地下水影响较小。
六、地下水环境影响预测
在确定长输油气管道地下水环境敏感目标之后,我们结合地下水环境影响预测原则, 对长输天然气管道工程在施工期和运行期,对地下水环境敏感目标进行三级评价预测,预测方法主要是回归分析法、趋势外推法、类比法和时序分析法。对长输油管道工程在施工期和运行期,在地下水敏感目标区域应进行正常的和风险事故状态下两种预测。主要预测方法是二级评价中水文地质条件复杂时采用数值法,水文地质条件简单时采用解析法。三级评价多采用回归分析法、趋势外推法、类比法和时序分析法。
在重要地下水环境敏感目标区域,预测范围应该充分考虑到地下水源汇项,覆盖一个完整的水文地质单元,以及可能与建设项目所在的水文地质单元存在直接补径排关系的区域。模拟预测结果应包括管道与敏感目标间水文地质图剖面图、地下水潜水流场图以及能够反映地下水受到溢油事故污染时模拟结果预测图等。
七、地下水环境影响评价执行的标准
我们知道,依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标,并参照了生活饮用水、工业用水水质要求,《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)将地下水质量划分为五类。
Ⅰ类,主要反映地下水化学组分的天然低背景值含量。适用于各种用途。
Ⅱ类,主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。
Ⅲ类,以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。
Ⅳ类,以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外,适当处理后可作生活用水。
Ⅴ类,不宜饮用,其他用水可根据使用目的选用。
在长输油气管道地下水环境影响评价中,地下水评价执行《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)中的Ⅲ类标准,其中,石油类参照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类标准值(详见表1),是能够满足国家环保要求的。
表1 地下水环境评价执行标准 (mg/L)
八、风险防范措施
长输油气管道工程对地下水的环境影响总结为以下两点:一、在施工期,施工人员的生活污水、生活垃圾、施工机械油料的意外撒漏等若不加强管理,有可能经雨水流入地下水流场,给水体造成污染。二、在运行期,若有油气泄漏事故发生,泄漏出的原油随地下水流场渗入地下水系统,造成水体污染。根据不同地段的不同水文地质特征,工程对地下水的环境影响也不同,只有充分分析了工程沿线的地下水水文地质条件、地下水类型等,合理划分水文地质单元之后,才能进一步对地下水污染进行模拟预测,并提出相应污染防治措施。
根据长输油气管道工程特点,以及管道沿线的地质地貌环境,并结合管道工程建设的经验和教训,为最大限度地减少对地下水环境的影响,防止地下水环境污染,应采取以下措施:
1.对管道施工过程中可能产生的环境影响以预防为主,要求建设单位必须制定环境保护管理的具体措施,加强环境管理,预防对地下水环境产生不利影响;
2.在地下水埋深小于2.3m的区域埋设管道时,应在管道上部填充砂砾,以尽量减少地下水流的阻力,增加渗透率,最大限度地减少地下水位上升,从而达到减轻地下水环境影响的目的;
3.在长输油气管道沿线地下水环境敏感区域设置地下水防污监控点,建立地区地下水环境监控体系,制定监测计划,并配备先进的监测仪器和设备,以便在日常巡线工作中及时发现问题,及时采取措施;
4.协助建设单位制定地下水风险事故应急响应预案,明确风险事故状态下应采取的封闭、截流等措施,提出防止受污染的地下水扩散和对受污染的地下水治理的具体方案。
九、小结
综上所述,地下水环境影响评价因其具有隐蔽性和滞后性,一直以来是环境影响评价工作的重点。同任何建设项目一样,长输油气管道工程在经济发展的作用是毋容质疑的,但他们对环境的影响也是显而易见的。在实际生产当中,采取适当的地下水保护措施和完备的应急响应预案,长输油气管道工程对地下水环境的影响是可以得到预防和治理的。本文就结合生产中遇到的一些实际问题,总结了以上几点地下水环境影评价思路,仅供相互参考讨论。希望在广大环境影响评价工作者的共同努力下,地下水环境影响评价工作能够实现更大的突破。
参考文献
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关键词:商丘;地下水;资源;优化
中图分类号:TV211 文献标识码: A
The optimize nanlysis of groundwater resources in Shang Qiu
Du Xue-feng
(No.4 Institute of Geological & Mineral Resources Survey of Henan, He’ nan Shangqiu,476000)
Abstract: There is relative rich resources of groundwater in the Shangqiu region, but surface water resources is pettiness. With the rapid economic development and constantly improve, the consumption of groundwater increases day by day. The serious over exploitation of groundwater and imbalance compensation is very outstanding. In this paper, through the analysis of the hydrogeological conditions and utilization of the status quo in the ShangQiu area , puts forward the future groundwater resources development and utilization of technical measures.
Keywords: Shang Qiu, groundwater , resources; optimize; exploitation;
商丘地区地处黄河冲积平原东南部,地貌简单、地势平坦,呈西北略高东南稍低,地面海拔高程47~56 m,为黄河冲积平原(黄河冲积扇下部边缘相)地貌单元;区内水系较发育,沟渠纵横,属淮河水系,均为季节性河流。商丘地区地表水资源贫乏,生活饮用水、工农业生产用水的主要水源是地下水。
商丘地区水资源总量18.57亿m3,人均水资源量仅为280 m3,亩均水资源量240 m3,分别不足全省和全国平均水平的2/3和1/8,远低于国际上人均1000 m3的下限,属重度缺水地区。因此,研究本区地下水资源的赋存特征、开发利用现状以及建立合理的开发利用方案及制度是目前所面临的迫切任务,也有助于商丘地区的可持续发展。
1 商丘地区地下水资源概况
商丘地区地下水在空间分布上具有多层性、多样性,新生界松散沉积物厚450~1300m,含水砂层与其间的粘土、粉质粘土、粉土等岩互沉积,含水岩性主要为中砂、细砂、粉砂及砂砾,属松散岩类孔隙水。按含水层的埋藏深度不同,分为浅层含水段(埋深70 m以浅)、中深层含水段(70~350 m)、深层含水段(350~600 m)和超深层含水段(600~1300 m)。[1][2][3]各含水段主要特征见表:
商丘地区浅层地下水是农村居民及农业灌溉的主要水源,淡水~微咸水,硬度较高,由于受工业废液、农药喷晒、生活污水等因素影响,浅层地下水原生及次生污染导致部分因子超标,适宜饮用的地段不断减少;中深层地下水水质较差,目前基本未开采利用;深层地下水水质良好,是商丘地区工业及城镇居民的主要饮用水水源,近二十多年来,水位埋深由几米下降至四十多米,在城市等用水集中区形成的降落漏斗水位埋深达七十多米,水位仍呈下降趋势;超深层地下水主要是静储量,埋藏深,层间分布有稳定且较厚的粘土、粉质粘土相对隔水层,与其上各含水层之间的水力联系很弱,水平渗透为主,水质与中层地下水相近,是良好的热储层,近年来是主要的地热开发利用层段。[4]
2 地下水资源开发利用现状
商丘地区水资源总量18.57亿m3,扣除地表水地下水重复计算量0.366亿m3,而实际可供水资源量仅为18.22亿m3,其中地下水13.85亿m3。据近年用水统计,商丘地区地下水开采总量为14.52亿m3,其中地下水开采总量为12.19亿m3,占地下水开采总量的94.6%;深层地下水开采总量为0.58亿m3,占地下水开采总量的4.76%。地下水供水量占总用水量的84.3%。[10]
浅层地下水主要为农田灌溉、农村生活及乡镇企业用水,深层地下水主要集中于城区供城市工业及生活用水。30多年来,由于开采集中和超量开采,使地下水位逐年下降,尤其深层地下水由1973年平均水位埋深14.27 m,1990年平均水位埋深32.38 m,到2014年平均埋深为76.13 m。随着经济的迅速发展,居民生活水平的不断提高及城市规模的快速膨胀和城市人口的急剧增加,对地下水(尤其是深层地下水)的需求量大幅增加。[8]
3 地下水资源存在的问题
3.1浅层地下水短缺
商丘地区多年平均降水量为约760mm,春秋季十年九旱,降水多集中在7~9月份,降水对浅层地下水的补给较为短暂且多以地表径流方式向下游排泄。受气候条件的制约,自上世纪90年代以来,本区降水量呈减少趋势,坑塘干枯、河水断流,尤其受工业、农业及生活污水的影响,浅层地下水水质受到污染。而浅层地下水由农田灌溉为主,也逐步被工业开采利用,开采量增加,使得浅层水含水层水位有所下降,浅层地下水储量有所减少,开采与补给呈负平衡状态。
3.2地下水体遭受不同程度污染
受工业废水、农业农药、生活污水等的影响,而浅层地下水受垂直运动作用补给为主,河道、城镇居民点附近浅层地下水易于污染。目前区内大多河道的作用以排污为主,水质多为Ⅳ~V类,长期以往造成浅层地下水体受到了严重污染,导致部分区块生态环境失衡、恶化等系列问题;另外,深层地下水的大量开采,以城区为中心的降落漏斗明显,受中深层地下水越流渗透补给,深层地下水水质随着不断的开采有恶化的趋势。
区内地下水的过量开采和不合理使用超过了补给能力,使水动力条件及含水层水文地球化学条件发生了改变,劣质水体直接或间接渗入开采含水层段造成地下水污染,导致地下水质的变化,造成本区城镇浅层地下水水质大多不符合生活饮用水标准,水质污染已经使城镇居民遭受饮水安全威胁。
3.3监管不及时、不到位
由于区内地下水开采较为分散,管理不方便,浅层地热能水源热泵系统利用、深层地热能开发等各类地下水的利用,其中部分用水的乱排,严重,洗浴、洗车等自备用水不在少数,浪费水资源现象时有发生,鉴于管理部门人员等制约,监管难以及时到位。
3.4制约社会经济可持续发展
为了满足城市居民及工业用水的供水需求,只能强力地开采深层地下水,随着商丘工业、人口的不断发展,需水量也不断增加,地下水开采规模不断扩大,大量消耗储存量,使地下水采补失衡,从而使开采量与可供水量之间的差距进一步加大,水资源不足已经成为制约本区社会经济发展的“屏障”,浅层地下水的污染使本区更是雪上加霜,如果不能解决水源问题,本区将会面临供水严重不足,生活、生产得不到可靠保障并将影响社会经济的发展。
3.5引发及加剧地质环境问题
近年来,该区局部深层地下水超采严重,致使地下水位逐年下降,形成的降落漏斗也在不断地扩展、加深,不但改变了地下水的原始流场特征,使地下水由四周向漏斗中心流动,同时也改变了地层的应力平衡,导致地面沉降、塌陷等不良地质环境问题,由此将会造成地下管道、道路、建筑物等的相关破坏;而浅层地下水的水位下降及污染问题,对生态环境的破坏作用更为明显。
3.6基础水文地质研究规划滞后
本区以往对浅层地下水资源进行过不同精度的调查评价,研究程度相对较高,而对深层地下水资源的研究、评价程度相对较低,尤其是对超深层地下水及中深层地下水的调查评价,对地下水资源的开采缺乏管理依据(超深层地下水的研究还属空白阶段)。近三十年来,水文地质基础方面的研究几乎停滞,而近年来地表水的污染、地下水的严重超采导致的地下水位下降、地下水流场变异、水质恶化等各类环境地质问题逐步突显,基础地质资料研究程度严重滞后,因此,全面调查了解本区现状水文地质条件等基础地质资料十分迫切,对地下水系统进行评价势在必行,以解决基础水文地质研究滞后的不利现状。
4地下水资源潜力分析
通过对地下水资源的调查评价及现状开采状态,为地下水资源的合理开采规划提供了有利条件。
4.1浅层及中深层地下水资源的潜力分析
浅层地下水是本区农业灌溉利用的主要水源,由于水位因降雨量减少及开采量增加的不平衡而呈下降趋势,别外在城区、集镇周围浅层地下水也遭到了不同程度的污染,浅层地下水可利用资源量无法利用,但由于浅层地下水直接接受大气降水的补给,补给周期短,循环更新速度快,远离城区外大范围的浅层地下水总体水质还是好的,合理开发利用的空间依然较大,合理规划利用以便发挥浅层地下水资源更大的作用。
中深层地下水由于水质原因一直未能得到开发利用,关于咸水资源化并加以开发利用是今后一个很好的利用方向,是将来商丘地区水资源开发利用的一个方向,咸水淡化技术问题亟待解决。
4.2深层地下水资源的潜力分析
深层地下水的补给方式以侧向径流及越流补给为主,补给周期长,循环更新速度慢,可持续开采量亦受到诸多因素的限制,因此,目前对深层地下水的开采已属于消耗型强力开采了,故深层地下水开采应加以限制,且深层地下水的利用方向应该以生活饮用为主及作为应急备用水源,而禁止工矿企业的工业用水,以减缓深层地下水水位的下降态势和延续深层地下水的利用年限。[5]
4.3超深层地下水资源的潜力分析
超深层地下水资源基本分布于全区范围,也是区内主要的地热资源储存层位,主要分布在区内的中―南部和西部,开发利用的潜力还较大。近几年来,本区已经开始了开发利用超深层地下水(热水)资源,在民权、柘城、睢县等县城已施工数眼地热井,主要利用方向为洗浴和小区供暖等,超深层地下水的开发将对本区的社会经济发展起到积极的作用。
5 地下水资源开发利用的优化措施
5.1加强宣传保护地下水
按照“优先保障生活用水,基本保障经济和社会发展用水,努力提供生态环境用水”的原则,少采、低耗、高效合理的开发利用,促进生态环境良性循环,加大节水宣传及措施,提高管道和用水管件的质量减少管道的滴、渗、跑、漏情况,另外,加强对用水方式进行引导,提高家庭用水效率、工业循环用水、污水处理再应用等,从减少需水总量上减少地下水的开采利用。[6] [7]
5.2调整开采布局规划
加强引黄水量进行供水、加强雨季降水的贮存与利用,减少地面径流的浪费,以便压缩地下水开采量,并进一步执行并开展有序开采、分质供水、联合调度、加强管理的原则,开源与节流并举,使有限的地下水资源得到最大的利用效益,而且加强中深层咸水的资源化进度,变废为宝以便进一步缓解地下水的开采压力。[9]
5.3建立地下水动态监测
地下水污染以及地下水超采引起的地面沉降是渐变的,不容易被查觉,一旦积累到相当程度将会造成不可逆的破坏,因此,要做到科学有效地开发保护地下水资源,应建立健全地下水动态监测信息管理系统,及时、准确地掌握地下水的水位、水质、水温等动态变化情况,做好监控预警,为地下水开发利用规划提供技术支撑。
5.4加强地下水资源保护
加强地下水资源的保护,确保环境生态平衡,缓解本区地下水资源紧缺现状。应着重做好下面几方面工作:首先搞好科普宣传工作,动员并组织社会各方面的力量积极参与进来,使人人都有“节约资源、保护环境”的意识和责任,做到节约用水、减少污染、保护生态;其次是制订并实施科学合理的地下水资源开发利用与生态、环境保护规划,坚持“开源和节流并举、节约优先、治污为本,高效利用”,统筹生活、工农业和生态用水,严防无计划滥采、无限制滥排,保障供需平衡;第三是加大监管力度、强化综合防治,减少浪费,真正实现地下水资源的可持续利用;第四是大力推广清洁生产,优先采用无毒、无害原料,使产生的废水经处理后能循环使用;推广先进的灌溉方法和模式,科学地使用农药、化肥,注重发展绿色、节水型农业,从源头上防止地下水污染。
5.5加强水资源人工调蓄工程
地下水人工调蓄是高效利用水资源和有效保护生态、地质环境的重要举措,是保障供水安全、经济社会发展和地下水资源可持续利用的系统工程之一。针对商丘地区,应加强地下水调蓄潜力的调研与评价,以地下水调蓄水源、地表水调蓄空间为主线,提出地表水与地下水联合调蓄工程优化方案或模式,并加以实施。
本区的三座(林七、吴屯、郑阁)与黄河故道串联级水库(水源地)及日供水20万吨的引黄工程,也是缓解商丘地区水资源危机的有效途径,要充分依赖其特有的地理条件和水资源优势,在丰水年通过雨洪拦蓄方式人工将弃水纳入地下,增加地下水补给量,以逐渐修复漏斗区地质环境,实现地下水可持续利用能力。
6 结论
商丘地区是严重缺水的城市之一,地表水不发育且水文地质条件制约了取水水源以深层地下水为主,目前,水位降落漏斗已然十分明显,建立地下水监测系统,很好地做好地下水资源的规划,对地下水进行合理的开发利用和保护,大力开展节水工作,实现人与自然生态环境和谐、社会经济可持续发展,进而更好地为当代和后代谋福利。
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【关键词】永城市 地下水资源 质量 保护措施
1 永城市基本情况概述
永城处在东经115°58′~116°39′,北纬33°42′~34°18′之间,是河南省最东部的城市,地形平坦开阔,地势由西北向东南倾斜,地面高程31~35m,地面坡度1/8000~1/10000。全市耕地面积206万亩,占总面积的68.9%,表层土壤北部多为黄河冲积的两合土和淤土,南部多为淮河冲积的含礓石的黑色泥质粘性壤土。
永城市位于秦岭东西向构造体系的东端和新华夏构造体系的复合部位。基底组成为寒武―奥陶系碳酸盐岩类和石炭一二叠煤系地层。晚第三纪以来,沉积了巨厚的上第三系和第四系松散岩层。
永城市属暖带半干旱、半湿润季风气候,春暖、夏热、秋凉、冬寒,四季分明。月平均最低气温-5.1°c(1月),月平均最高气温32.4°c(7月),年平均气温14.0~14.3°C,极端最高气温41.5°c,最低气温为-23.4°c。多年平均相对湿度71%。年平均日照时数2300小时左右,年日照率为52%。初霜一般在10月下旬,终霜期约在3月下旬,最晚到4月下旬,无霜期207天。多年平均降水量805.6mm,年水面蒸发量972mm。
2永城市地下水资源状况
地下水资源量是指地下水中参与现代水循环且可以更新的动态水量(不含井灌回归补给量),几多年平均地下水总补给量减去多年平均井灌回归补给量,其差值为多年平均地下水资源量。根据平原区地下水资源量评价方法和补给量计算成果,永城市多年平均地下水资源量为36007.8万m3/a,其中淡水区35411.3万m3/a,微咸水区596.5万m3/a。按补给项分类,全市地下水资源量中,降水入渗补给量为34539.7万m3/a,约占总补给量的91.8%;地表水体补量为1468.0m3/a,约占总补给量的3.9;井灌回归补给量为1607.4m3占总补给量的4.3%。
根据《河南省水资源研究》永城市浅层地下水资源量23273.7万米3,可开采量17455.3万米3,其中:包河区浅层地下水资源量4036.1万m3,可开采量3027.1万米3,浍河区浅层地下水资源量7400万m3,可开采量5550万米3,沱河区浅层地下水资源量6208.3万m3,可开采量4656.2万米3,王引河区浅层地下水资源量5629.4万m3,可开采量4222万米3。
3 永城市地下水开发利用现状
2011年永城市,地下水开采量30115万米3,其中浅层地下水开采量为26715.4万米3,深层地下水开采量为3939.2万米3。
按河流分区,2011年永城市包河区地下水开采量5222万米3,其中:浅层地下水开采量为4539万米3,深层地下水开采量为683万米3;浍河地下水开采量9575万米3,其中:浅层地下水开采量为8323万米3,深层地下水开采量为1253万米3;沱河区地下水开采量8033万米3,其中:浅层地下水开采量为6982万米3,深层地下水开采量为1051万米3。王引河区地下水开采量7284万米3,其中:浅层地下水开采量为6331万米3,深层地下水开采量为953万米3。
行政分区按行业划分为:2011年永城市农灌开采地下水16114万米3,其中:浅层地下水开采量为16114万米3;乡镇企业开采地下水816万米3,其中:浅层地下水开采量为816万米3;农村生活采地下水1572万米3,其中:浅层地下水开采量为1706万米3,深层地下水开采量为766万米3;城市工业开采地下水11459万米3,其中:浅层地下水开采量为8322万米3,深层地下水开采量为3137万米3;城市生活开采地下水2401万米3,其中:浅层地下水开采量为1193万米3,深层地下水开采量为1208万米3。
河流分区按行业划分为:2011年包河区农灌开采地下水2795万米3,其中:浅层地下水开采量为2795万米3,;乡镇企业开采地下水142万米3,其中:浅层地下水开采量为142万米3;农村生活开采地下水429万米3,其中:浅层地下水开采量为296万米3,深层地下水开采量为133万米3;2011年浍河区农灌开采地下水5124万米3,其中:浅层地下水开采量为5124万米3;乡镇企业开采地下水259万米3,其中:浅层地下水开采量为259万米3;农村生活开采地下水786万米3,其中:浅层地下水开采量为542万米3,深层地下水开采量为244万米3;城市工业开采地下水3643万米3,其中:浅层地下水开采量为2646万米3,深层地下水开采量为997万米3;城市生活开采地下水763万米3,其中:浅层地下水开采量为379万米3,深层地下水开采量为384万米3;2011年沱河区农灌开采地下水4298万米3,其中:浅层地下水开采量为4298万米3;乡镇企业开采地下水218万米3,其中:浅层地下水开采量为218万米3;农村生活开采地下水659万米3,其中:浅层地下水开采量为455万米3,深层地下水开采量为204万米3;城市工业开采地下水3057万米3,其中:浅层地下水开采量为2220万米3,深层地下水开采量为837万米3;城市生活开采地下水740万米3,其中:浅层地下水开采量为318万米3,深层地下水开采量为322万米3;2011年王引河区农灌开采地下水3898万米3,其中:浅层地下水开采量为3898万米3;乡镇企业开采地下水197万米3,其中:浅层地下水开采量为197万米3;农村生活开采地下水598万米3,其中:浅层地下水开采量为412万米3,深层地下水开采量为185万米3;城市工业开采地下水2772万米3,其中:浅层地下水开采量为2013万米3,深层地下水开采量为759万米3;城市生活开采地下水581万米3,其中:浅层地下水开采量为289万米3,深层地下水开采量为292万米3
4永城市地下水水位变化情况
2011年末全市平原区浅层地下水位平均比上年下降0.78米,地水储蓄量比上年减少1992.3万米3。其中地下稳定区(变幅在±0.5米)占22.2%;下降区(水位降幅大于0.5米)占77.8%。年末地下水埋深小于4米的面积占全市总面积的48.2%,4-8米的占55.6%.
5永城市浅层地下水水质现状评价
受地理条件的影响,永城市境内土壤及含水层中含有大量的高氟、高钙、高镁岩土颗粒,经长期风化溶解到含水层中,导致许多地区氟含量和矿化度严重超标,形成大面积的高氟高盐区。
此次评价范围为永城市各县区浅层地下水,监测结果依据GB14848-93《地下水环境质量标准》进行了评价。
采用单指标评价法按国家标准GB/T14848-93《地下水环境质量标准》确定单井现状地下水水质的类别。然后按照超标率(%)(超Ⅲ类水标准,下同)和最大超标倍数(最大监测值/Ⅲ类水标准值-1,下同)两个指标进行评价。
永城市共监测65眼井,地下水水化学监测井(分布较均匀,监测过程进行了质量控制,监测数据具有较好的代表性, 监测结果依据GB14848-93《地下水环境质量标准》进行了评价。符合国家生活饮用水水质标准的有20眼,合格率为30.8%。劣质水井共有45眼,占全部水质监测井的69.2%,这说明永城市地下水已遭到相当程度的污染,其中相当一部分是因为总硬度、氟化物、矿化度等天然水化学主要成分含量较高,或因氟化物等水化学异常项目造成的,属于人为影响造成的污染只是一部分。总硬度、矿化度、氟化物、硫酸盐是永城市地下水的主要超标物。
永城市邙山镇、条河乡、薛胡镇三个乡镇水质较差,水样抽查合格率为0,这三个乡镇均属于苦咸、高氟水。薛胡镇候楼村砷化物检出;薛胡镇南街铁含量为4.37mg/L,超标倍数为13.6.
永城市总硬度超标率为73.3%,最大值2620 mg/L出现在条河乡邵山村,超标倍数为4.82;氯化物超标率为26.7%,最大值945mg/L,出现在薛湖镇董庄,其超标倍数为2.78;硫酸盐超标率为60.0%,最大值2500 mg/L,出现在条河乡邵山村,其超标倍数为9.0;溶解性总固体超标率为80.0%,最大值5790mg/L,出现在条河乡徐山村,其超标倍数为4.79。条河乡水质污染极为严重,其中邵山村和徐山村抽查的水样监测结果表明总硬度和硫酸盐含量均超出2000mg/L。
永城市氟污染较为严重,氟化物超标率为90.0%,最大值5.82mg/L,出现在邙山镇姜楼村,超标倍数为4.82。
6永城市地下水开发利用存在问题及保护对策
6.1永城市地下水开发利用存在问题
(1)浅层地下水水质较差。永城市地下水位下降,境内河流蓄水量少,成为接纳城镇工业和生活废污水排放的污水河,导致生态平衡破坏,沿岸浅层地下水受到污染。
(2)中深层地下水开采存在一定问题。在地下水开采中,开采无序,破坏了水资源的可持续性利用开发,加剧了供需矛盾。缺乏有效的统一规划和管理,盲目打井,浅井干了打深井。
(3)用水效率偏低,蓄水保水严重不足。农业灌溉渠道渗漏严重,正当需用水时,河水无水可放,导至农户不得不自行打井取水,加剧了水资源供需矛盾突出,造成地下水超采严重。尽管地下水储量不小,但要保持平衡的可开采利用量仅是地下水补给的来源量。随着农业种植结构的调整,高耗水的经济作物种植面积逐年扩大,但灌溉技术仍然是传统的大水漫灌居多,因而农业用水量迅速增加,加之大多数河流的水不能直接饮用,农户就自行打井开采地下水。
6.2永城市地下水保护对策
根据永城市水资源现状和实际,建设节水型社会和加强水污染治理是保障全区社会经济可持续发展的必由之路。
(1) 加强节水型社会建设,加快建设节水型社会步伐。首先要加强对建设节水型社会工作的领导,建立健全组织机构。把节水政策措施、用水定额、节水目标等具体任务分解落到实处。将节约用水规划纳入国民经济发展计划,使其成为科学合理地开发利用水资源的重要依据,利用经济杠杆的作用促进资源合理配置;农业灌溉是用水大户,农业节水既要综合考虑产业结构,调整作物种植比例,提高单位面积的经济效益,最大限度地降低用水量,也要大力推广节水灌溉工程技术和田间管理节水技术,全面提高灌溉水的利用系数,提高用水效率。(2)合理禁止非饮用性中深层地下水开采。为实行水资源统一管理,严格取水许可制度,达到政出一家,杜绝多头审批开采。并逐步封闭现有的非饮用水中深井,特别是在自来水管网覆盖范围内的中深井。(3)合理开发现有水资源。能开发利用地表水和用调蓄设施作为自备水源的不开采地下水,能开采浅层地下水的不开采中深层地下水。对所有开采中层地下水的强制推行分质供水和节水器具强制性标准。(4)要在河道沿线两侧一定范围内,大力推广节水灌溉。严格控制地下水超采,使浅层地下水位逐步得到回升,这才是有效控制浅层地下水污染加剧和改善水质的根本途径,努力提高水资源的利用效率,实现水资源的可持续利用和社会经济的可持续发展。
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关键词:地下水;超采;治理
唐海地区由于多年来过度开采地下水,造成区域性地下漏斗,引发地面沉降、海水入侵等地质灾害,对水资源的可持续发展构成严重威胁。
唐海县地处渤海湾北岸,在冀东平原区的南部边缘,陆地形成较晚,县境北部主要为滦河下游冲积扇的末端,南部海岸地貌特征明显。唐海县处于东部季风区暖温带半湿润地区,大陆性季风气候显著。境内河流均属于季节性河流,由北向南穿越县域入海。地质属中生代和新生代第四系地层,境内土壤表面质地因受母质与海水、河流的影响,由北向南逐渐粘重,形成了北部沙质、中部壤质、南部粘质的状况。境内地下水含水层主要为古滦河与沙河冲积而成,富水的粗中砂层薄而少,水质、含水层及岩性变化都较复杂。分布在第六、八、九农场北部的全淡区浅层地下水和位于六、八、九农场以南地区埋藏于微咸水、半咸水、咸水体之下的深层承压淡水两部分是唐海县可利用地下水的主要来源。
唐海县内人畜饮水和工业用水靠机井开采地下水供水,县地下水开发利用在区域上基本为分散开采方式,但在县城内则是高度集中开采,开采井数占全县总开采井数的10%,开采地下水量则占全县总开采量的30%,使得城区地下深层淡水水位埋深下降,形成了以县城为中心的区域性地下水降落漏斗。据1981数据显示:全县共开采地下水2768万m3(其中为人民生活供水124.58万m3,为畜牲饮水供水72.82万m3,为工业供水1094万m3,为农田灌溉供水1476.6万m3),与可利用地下水资源相比,超采1698万m3,其中深层地下水超采1319万m3,出现了地下水位下降漏斗,漏斗面积323km2,涉及到九个农场,漏斗中心静水位由1975年5~8m,下降到1981年的15~27m,平均每年下降1.66m-3.16m。唐海县各农场1991-2005年水位统计显示:水位下降平均值13.35m,年平均下降速度0.95m/a。
深层地下水的严重开采,造成水位下降、水头降低,致使粘性土压密释水,在全县范围内产生地面沉降。地面累计沉降量由东北向西南渐增。
地下淡水的长期超量开采破坏了滨海地带淡水与海水之间的平衡状态,导致海水沿含水层侵染浅层淡水或以越流方式垂向侵染深层淡水,使地下淡水的储藏遭到咸水的危害,使本不富足的沿海地下淡水资源更加紧缺,深层淡水水质变差。
唐海县地下水超采的现状,已严重制约了地方经济的发展,为缓解并遏制地质灾害的发生,研究采取措施如下:
1 节约用水
加快城镇供水水源、输水、净水工程的技术改造,完善节水措施,提高公众节水意识;调整工业产业结构,推广工业节水新工艺、新技术,加强节水管理;加强对第三产业用水总量的控制和定额管理,提高公共设施节水器具的普及率;进一步发展农业灌溉的渠道防渗配套建设,扩大喷滴灌及管道灌溉建设以减少灌溉过程中的输灌水的损失。
2 控制开采
为防止地下水继续超采,唐海县应加强地下水开采的管理,严格执行取水许可证审批制度,严禁乱打井、打深井,通过区域水资源的优化配置,关闭自备水源井,有部分地表水替换地下水,通过行政手段减少地下水开采量,将地下水的开采量控制在允许开采的范围内。在生产中,要优先使用地表水,限制开采地下水,加强污水回用水的利用,逐步代替地下水的利用。
3 人工回灌
人工回灌地下水是直接扩大地下水资源的最有效手段,也是解决当前许多地区地下水不足和改善水圈的最有效途径。针对唐海地区用水的现状,所采取的地下水人工回灌主要指将多余的地表水、暴雨径流通过地表渗滤或回灌竖井(渗滤井)等方式由地表转移至地下含水层中,随后同地下水一起作为新的水源开发利用。
1)增强拦蓄
唐海地区多年平均降水量为549mm,但年际内分配不均,降水量多集中在7~8月几场大雨中,汛期河水猛涨,大量的雨水白白流入大海,造成淡水资源的浪费。为充分利用地表水,可以调用起唐海县发达的水利设施如水闸、橡胶坝拦蓄河流径流,平原水库集蓄雨水和用水淡季的滦河径流,借助地表水和地下水之间的天然的水头差,使之自然渗补给含水层,以增加含水层的含水量。
2)渗井补源工程
渗井补源是人工回灌的主要工程措施,在河床上布置人工渗井,渗井与地下含水层沟通,补充地下水。其优点为:不受地形条件限制,也不受弱透水层分布和地下水埋深的影响。建立以沟渠入渗为主,回灌井、回灌渠或井、渠结合等的淡水入渗帷幕和补源方式,在下游平行于海岸修筑挡水屏障,从而形成地下水库。
针对唐海地区地下水超采的现状,多部门联合起来,因地制宜,多措施并举,实践证明是行之有效的。
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关键词:水资源评价 地下水模数
固原市原州区地下水主要分布在清水河流域,清水河流域总面积2767km2。2010年初,原州区水务局计划在原州区东北部较平坦的头营镇及三营镇境内库灌及扬黄灌溉不能涉及,且缺少机井灌溉的地带新打并配套机井17眼,以发展枸杞、瓜菜等高效经济作物种植基地,要求水利专业人士对清水河流域地下水开采,即新打机井可行性进行论证。
清水河流域水资源评价与分析参考宁夏水文水资源勘测局2001年11月24日提供的《宁夏固原水资源评价与分析》报告,该报告根据1956~1999年43年降水、蒸发、径流、泥沙等水文资料分析评价固原(现原州区)及各流域有关水资源要素及其特点。
一、水资源概况
(一)降水
原州区多年平均降水量465mm,合69.968亿m3,降水量地区变化大,多年平均降水量由南部东山坡700mm以上,向北部七营一带递减至360mm。年内分配很不均匀,降水主要集中在7、8、9三月,连续最大四个月降水量出现在6~9月,占年降水量的70%左右。与作物需水量很不适应,导致春旱频繁,7、8月份局地暴雨多,常引起局地洪灾。
(二)当地地表水
清水河流域面积最大为2767km2。清水河流域径流深变化幅度较大,在13~100 mm之间,平均19.4 mm,地表水资源量为2767×19.4×1000=53679800m3≈0.5368亿m3。
(三)当地地下水
地下水特点:固原境内清水河流域地表水资源相对较少,但地下水资源量相对较丰富,据调查清水河流域共有井676眼,发展井灌面积12.67万亩(按实灌面积)。据《黄土高原典型地区固原农业资源区划地图集》当地地下水类型主要为松散岩类孔隙水,地下水主要埋藏有三个含水岩组,水位埋深在60~200m以内,浅层水水质矿化度为1~3g/L,深层承压水水质矿化度低于2g/L,单井涌水量1000m3/d~2000m3/d左右,为古河床富水区,水化学类型由南向北为SHnm、SCnc,水离子化学类型为SO4-Cl-Na-Ca。另外水质矿化度从西部川地到东部山地逐渐增加。地下水运动方向与地表径流基本一致,主要为地表水补给地下水。
地下水资源量:原州区地下水评价面积3922km2,地下水资源总量为7900万m3,其地下水主要来自大气降水的入渗补给,然后经过不同途径以泉或地下潜流的方式排泄于河流。根据地下水的补排特点,地下水资源评价采用水文站历年水文资料,用分割流量过程的方法计算山区河川基流量,以此作为当地地下水资源量。根据原州区多年平均地下水总补给模数分区图,清水河流域地下水模数变化在0.5~7.0万m3/km2.a之间,平均1.5万m3/ km2.a,地下水评价面积2767km2,地下水资源量约为2767×1.5=4151万m3=0.4151亿m3。
(四)水质
(1)地表水水质
据《宁夏固原水资源评价与分析》报告:原州区清水河流域天然水质偏碱性,PH值一般在7.1~8.7之间。总硬度多年平均值一般在84.1~1110mg/L,硫酸盐在11.5~2730mg/L之间,氯化物在7.10~1460mg/L之间。天然水质以硫酸盐类水为主。矿化度分布:地表水矿化度小于2.0g/L的面积为2220km2,水量1.06亿m3,矿化度2.0~5.0g/L的面积为1702km2,水量0.82亿m3,主要分布在县城至杨郎之间。几乎没有矿化度大于5.0g/L的面积,总体上水质较好。
(2)地下水水质
原州区地下水水质相对较好,葫芦河、泾河、清水河上游矿化度均小于2.0g/L,清水河三营北部至七营地下水矿化度增至3.0g/L以上,约占全面积的1/3,个别出露泉水矿化度较高在5g/L以上,如溴水河哨口等。
(五)当地水资源总量
水资源总量是指当地降水形成的地表水、地下水量,不包括扬黄水量。由于地下水的多年平均补给量和多年平均排泄量相等,在没有外来水的情况下,区域水资源总量定义为当地降水形成的地表和地下的产水量,则有:W=R+Q-Rg,W为水资源总量,R为地表水资源量,Q为地下水资源量,Rg为河川基流量,河川基流量实质就是地下水资源量。清水河流域水资源总量为:
W=R+Q+Rg=0.5368+0.4151-0.4151=0.5368亿m3
二、现状水资源利用存在的问题及解决措施
现状水资源存在的主要问题:一方面水库等蓄水工程设计标准低,老化失修,年蓄水量少,工程效益低下。另一方面,由于国家对西部地区退耕还林还草政策实施并取得较大成效,地表径流量逐年减少,而水资源在转化、形成过程中,地下水资源量又逐年在增大,但机井等地下水取水工程建设却徘徊不前,地下水不能充分有效利用。其次,清水河东部大部分山前倾斜平原区,由于受地理位置及自然因素的限制,既不在固海扬黄扩灌面积范围内,又无水库灌溉,只有机井为灌溉水源。而地下水水质越往东部水质矿化度越高,机井数量也越少,而整体地势东高西低,机井又大多为自流灌溉,因而受地形因素影响,单井控制灌溉面积相对较小,20%川地及川台地不能得到机井水源灌溉而为旱地,当地水土资源不能得到充分有效利用;同时大部分机井为土渠输水,水资源浪费较严重,灌溉水利用率不到60%,造成水电费用高,农民负担加重。
解决措施:一方面大力推广节水灌溉,实行水资源的优化配置,合理开采地下水,有效利用黄河水,才能为原州区的发展提供有力的水资源保证。另一方面适当增加地下水开采量,通过打机井,增加水源工程,扩大灌溉面积,提高水土资源利用率。
三、水资源分析计算
(一)水资源利用现状
清水河流域水资源总量为0.5368亿m3,其中地下水资源量0.4151亿m3。占总水量的77.3%,由于是浅层地下水受降水量补给,随开采量增加地表常流水减少,其相互之间转换。当地现状共有灌溉机井676眼,年实灌面积12.67万亩,亩均年灌溉用水量为200m3,年开采量为0.2534亿m3。现状开采率达55%,接近于地下水可开采量。因此适当调整地下水的开采,对原州区经济社会可持续发展有着重要的支撑作用。
(二)可利用水资源量
水资源可利用量是指在经济合理,技术可行和生态环境许可的前提下,最大可能被人们控制利用的不重复的一次性水量。
地下水可利用量:清水河地下水资源量0.4151亿m3,按当地干旱半干旱地区开采系数0.65计,地下水可利用量为0.4151×0.65=0.2698亿m3。
扣除现状已开采量,未开采的地下水可利用量为0.2698-0.2534=0.0164亿m3,即164万m3。
(三)规划新打机井年取水量估算
计划在机井灌区内灌溉问题相对突出,灌溉条件较好的地方新打机井17眼,新打机井单井出水量均按50 m3/h,每眼井控制灌溉面积平均按200亩,机井平均灌水周期按10天,平均每天灌水22小时,年灌水4次,井群干扰系数平均为0.10,初步估计17眼机井年开采量为17×50×10×22×4×(1-0.10)=67.32万m3。
四、水资源综合评价:
由于未开采的地下水可利用量为0.0164亿m3,即164万m3,规划新打17眼机井年开采量约为67.32万m3,小于未开采的地下水可利用量,说明新打机井灌溉水源有保证。
另外:规划井灌区地下水水质矿化度为1.5~3g/L,适宜枸杞、蔬菜等经济作物灌溉。
五、结论
由前面水资源评价分析表明:清水河流域地下水开采具有充分的可行性。清水河流域水资源总量为0.5368亿m3,其中地下水资源量0.4151亿m3,现状年开采量为0.2534亿m3,地下水可利用量为0.2698亿m3,未开采的地下水可利用量为0.0164亿m3,即164万m3,规划新打17眼机井年开采量约为67.32万m3,小于未开采的地下水可利用量,说明水源有保证。同时规划井灌区地下水水质矿化度为1.5~3g/L,适宜枸杞、瓜菜等经济作物灌溉。因此,通过新打机井,适当增加地下水开采量,将使清水河流域水土资源得到合理配置和开发利用,对促进当地经济繁荣稳定和发展,改善生态环境,实现固原市原州区水土资源的可持续发展奠定基础。