張連強(qiáng)，李建濤，楊義棟，黃 婷

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第十一地質(zhì)隊，河南商丘 476000)

地處黃河沖積平原東部的豫東地區(qū)，地形開闊，地勢平坦，地勢微呈西北高東南低，地面海拔高程37～56m，為黃河沖積平原(黃河沖積扇下部邊緣相)地貌單元。本區(qū)地表水系發(fā)育，溝渠縱橫，均為季節(jié)性河流，屬淮河水系。由于地表水貧乏，地下水成為豫東地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水的主要水源。該區(qū)水資源總量22.85億m3，人均水資源量僅為280m3，畝均水資源量240m3，分別不足全省和全國水平的2/3和1/8，遠(yuǎn)低于國際上公認(rèn)的人均1 000m3的下限，屬重度缺水地區(qū)。因此，研究本區(qū)地下水資源的分布特征、開發(fā)利用條件、利用現(xiàn)狀等，是目前所面臨的迫切任務(wù)，對亟待解決開發(fā)利用過程中所存在的問題或隱患，并提出相應(yīng)的對策與建議具有十分重要的意義。

1 地下水資源的特點

地下水資源是一種礦產(chǎn)資源，是由補(bǔ)給資源和儲存資源構(gòu)成。同時又是隨時間和空間有規(guī)律變化的動態(tài)資源、循環(huán)資源，是重復(fù)利用及綜合利用的資源。其主要特點是具有流動和可再生性，并具有完整的輸入、輸出等系統(tǒng)特性。

地下水作為水循環(huán)的一部分，在整個水圈的大系統(tǒng)中，是一個相對獨(dú)立的子系統(tǒng)。空間上分布廣泛、儲量大、動態(tài)穩(wěn)定、有很好的調(diào)蓄能力;時間上流動緩慢、季節(jié)性變化小，在運(yùn)移或開發(fā)條件下，能得到降水、地表水等方面的補(bǔ)充和更新，并與之存在相互轉(zhuǎn)化、相互補(bǔ)給的關(guān)系。

地下水自身具有凈化功能，經(jīng)過天然過濾或上覆隔水層的保護(hù)，水質(zhì)潔凈，具有水質(zhì)好、溫差小、提取易、費(fèi)用低、供水保證程度高等特點，并富含人體所需的多種微量元素和礦物質(zhì)，一般不需處理即可使用。

2 地下水資源的分布及特征

豫東地區(qū)地下水在空間分布上具有多層性，新生界松散沉積物厚450～1 300m，含水砂層與其間的粘土、粉質(zhì)粘土、粉土等巖性交互沉積，含水巖性主要為中砂、細(xì)砂、粉砂及砂礫，屬松散巖類孔隙水。按含水層的埋藏深度不同，分為淺層含水段(埋深70m以淺)、中深層含水段(70～350m)、深層含水段(350～600m)和超深層含水段(600～1 300m)。各含水段主要特征見表1。

表1 各含水段主要特征

淺層地下水是降水下滲、河水側(cè)滲、灌溉入滲等多重補(bǔ)給而形成的一種具有可恢復(fù)性的資源。徑流方向基本上同現(xiàn)代地形傾斜方向一致，為西北～東南，天然條件下的水力坡度約1/6 000，垂直交替是淺層水運(yùn)動的主要特征。排泄途徑為工農(nóng)業(yè)開采、蒸發(fā)。

中深層、深層、超深層地下水主要是靜儲量，埋藏深，層間分布有穩(wěn)定且較厚的粘土、粉質(zhì)粘土相對隔水層，各含水層之間的水力聯(lián)系很弱，均以水平滲透為主，天然狀態(tài)下地下水近似處于靜止的封閉水形式，補(bǔ)給遲緩、量小。徑流方向與現(xiàn)代地形傾斜方向一致，由西北向東南緩慢徑流。排泄途徑為側(cè)向徑流及人工開采。

3 地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

豫東地區(qū)水資源總量22.85億m3，扣除地表水地下水重復(fù)計算量3.20億m3，而實際可供水資源量僅為19.65億m3，其中地下水12.13億m3。據(jù)近年用水統(tǒng)計，豫東地區(qū)地下水開采總量為10.81億m3，其中淺層地下水開采總量為10.23億m3，占地下水開采總量的94.6%;深層地下水開采總量為0.58億m3，占地下水開采總量的5.4%。地下水供水量占總用水量的81.5%。

淺層地下水主要為農(nóng)田灌溉、農(nóng)村生活及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水，深層地下水主要集中于城區(qū)供城市工業(yè)及生活用水。20多年來，由于開采集中和超量開采，使地下水位逐年下降，淺層地下水水位埋深已由1985年平均3.56m，下降到目前平均10.84m;深層地下水由1973年平均水位埋深14.27m，1990年平均水位埋深29.65m，到2009年平均埋深為66.55m。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，居民生活水平的不斷提高及城市規(guī)模的快速膨脹和城市人口的急劇增加，將對地下水(尤其是深層地下水)的需求量大幅增加。

4 地下水資源開發(fā)利用過程中存在的問題

4.1 淺層地下水短缺

豫東地區(qū)水文氣象總的特點表現(xiàn)為春秋季十年九旱。受氣候條件的制約，自進(jìn)入上世紀(jì)90年代以來，本區(qū)降水量較常年大幅度減少，坑塘干枯，河水?dāng)嗔?。而淺層地下水又是農(nóng)田灌溉的主體，由于地下水開采量的增加、補(bǔ)給量的不足，使得淺層水含水層衰竭，水位持續(xù)下降，降雨入滲速度加快、滯留耕作層時間短，引發(fā)了抽水成本增加，水井報廢增多，農(nóng)民負(fù)擔(dān)加重，賴以吸收土壤水和潛水生存的耕植物受到威脅，生態(tài)環(huán)境失衡、惡化等系列問題。

4.2 地下水體遭受嚴(yán)重污染

水位下降改變了地下水的補(bǔ)給條件，使之淺層地下水易于污染，地下水體一旦被污染，將是最具破環(huán)性的污染，不但短期內(nèi)難以恢復(fù)，且更難以治理。

目前該區(qū)大多河道水質(zhì)都在V類以上。城鎮(zhèn)生活、工礦業(yè)產(chǎn)生的臭、污、廢水進(jìn)入排污溝渠或河道后，徑流不暢，甚至滯留，污水滲漏擴(kuò)散途徑縮短，使蒸發(fā)剩余量直接側(cè)滲補(bǔ)給地下水，致河道沿岸地下水質(zhì)處于Ⅳ類以上，長期以往造成淺層地下水體受到了嚴(yán)重污染。

4.3 居民用水面臨飲水安全隱患

地下水的過量開采和不合理使用超過了系統(tǒng)支付能力，使水動力條件及含水層水文地球化學(xué)條件發(fā)生了改變，使水位以上地層中水文地球化學(xué)環(huán)境發(fā)生了轉(zhuǎn)化，因此，劣質(zhì)水體直接或間接滲入開采含水層段造成地下水污染，導(dǎo)致地下水質(zhì)的變化，造成本區(qū)城鎮(zhèn)淺層地下水水質(zhì)大多不符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)污染已經(jīng)使城鎮(zhèn)居民遭受飲水安全威脅。

4.4 社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展遭遇障礙

水資源不足已經(jīng)成為制約本區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“屏障”，淺層地下水的污染使本區(qū)更是雪上加霜，為了滿足城市供水，只好掠奪性地開采深層地下水。隨著需水量的增加，開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，伴隨著供水用途的不同，井越打越深，大量消耗儲存量，使地下水層供水能力下降，采補(bǔ)失衡，從而使開采量與可供水量之間的差距進(jìn)一步加大。至此，若不及時采取行之有效的措施對深層地下水開采的嚴(yán)格管理和控制，不久的將來，本區(qū)將會面臨供水嚴(yán)重不足，生活、生產(chǎn)得不到可靠保障的嚴(yán)峻局面。

4.5 地下水超采潛伏地質(zhì)災(zāi)害隱患

近年來，該區(qū)局部深層地下水超采嚴(yán)重，致使地下水位逐年下降，形成的降落漏斗也在不斷地擴(kuò)展、加深，不但改變了地下水原來的徑流方向，使地下水由四周向漏斗中心流動，同時也改變了地層的應(yīng)力平衡，導(dǎo)致地面沉降等不良地質(zhì)環(huán)境問題。由此將會造成地下管道、煤氣管道以及道路遭受破壞、建筑物傾斜等嚴(yán)重后果，應(yīng)引起高度重視。

4.6 深層地下水的研究滯后于開發(fā)利用

本區(qū)以往對淺層地下水資源進(jìn)行過多次調(diào)查評價，研究程度較高，而對深層地下水資源的研究、評價程度還很低、缺乏管理依據(jù)(超深層地下水的研究還屬空白階段)。進(jìn)而引發(fā)水源地選址不當(dāng)、范圍偏小、取水井布設(shè)密度大、開采層位配置過于單一等系統(tǒng)問題，故造成集中超采深層地下水嚴(yán)重的局勢。由于深層地下水監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建立的不完善，觀測井眼數(shù)量嚴(yán)重不足，致使觀測結(jié)果不能真實地反映區(qū)內(nèi)地下水動態(tài)變化規(guī)律，地下水漏斗區(qū)范圍也不能有效地控制。因此，只有在全面了解深層地下水形成背景、分布特征，并按地下水系統(tǒng)對地下水資源量作出正確評價的基礎(chǔ)上，才有可能合理開發(fā)利用地下水，為后代子孫造福。

5 地下水資源開發(fā)利用潛力分析

地下水在空間分布上的多層性，為利用地下水資源分層開采和合理配置提供了有利條件。

5.1 淺層地下水資源的潛力分析

淺層地下水是本區(qū)農(nóng)業(yè)開發(fā)利用的主體，盡管水位因降雨量減少在逐年下降，城區(qū)范圍淺層地下水又遭到了不同程度的污染無法利用，但由于淺層地下水直接接受大氣降水的補(bǔ)給，補(bǔ)給周期短，循環(huán)更新速度快，遠(yuǎn)離城區(qū)外大范圍的淺層地下水總體水質(zhì)還是好的，合理開發(fā)利用的空間依然很大。

5.2 深層地下水資源的潛力分析

深層地下水補(bǔ)給周期長，循環(huán)更新速度慢，可持續(xù)開采量亦受到諸多因素的限制?？v觀全區(qū)，雖然深層地下水資源量與全國乃致本省相比較為貧乏，但由于本區(qū)主要產(chǎn)業(yè)為農(nóng)業(yè)，目前對深層地下水的開采還僅限于供城鎮(zhèn)工業(yè)及生活用水，故深層地下水開采量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于淺層地下水開采量，所以，該區(qū)深層地下水資源的開發(fā)利用潛力還很大。

5.3 超深層地下水資源的潛力分析

超深層地下水資源基本分布于全區(qū)范圍，地?zé)豳Y源主要分布在區(qū)內(nèi)的中—南部和西部范圍，開發(fā)利用的潛力較大。近兩年，本區(qū)已經(jīng)開始起步或嘗試性的開發(fā)利用超深層地下水(熱水)資源。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平的日益提高，人們對醫(yī)療、保健條件及休閑娛樂方面的改善也愈來愈加重視，超深層地下水的供給將對該區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到不可忽視的作用。

6 地下水資源開發(fā)利用的戰(zhàn)略措施

6.1 合理開發(fā)利用地下水促進(jìn)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)

水是人類賴以生存和社會發(fā)展的生命線，也是生態(tài)與環(huán)境平衡的支撐要素，做到“人與自然和諧共存”，積極維護(hù)生態(tài)平衡、保護(hù)環(huán)境資源則是我們義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。面對本區(qū)地下水資源貧乏的處境，要科學(xué)認(rèn)識地下水資源的客觀規(guī)律，正確判斷地下水在自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的地位和作用，準(zhǔn)確把握地下水資源開發(fā)利用中的量和度。按照“優(yōu)先保障生活用水，基本保障經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展用水，努力提供生態(tài)環(huán)境用水”的原則，少采、低耗、高效合理的開發(fā)利用，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)。

6.2 統(tǒng)籌調(diào)整開采布局實施含水層恢復(fù)與保護(hù)工程

科學(xué)地統(tǒng)籌規(guī)劃，合理布局，以地面總允許沉降量和年允許沉降量為約束條件調(diào)整地下水超采區(qū)井眼量，壓縮地下水開采量，增加人工回灌量，力爭把地下水位恢復(fù)到不引發(fā)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題的最佳位置。以科學(xué)的態(tài)度遵循地下水資源系統(tǒng)的規(guī)律和特性，有序開采、分質(zhì)供水、聯(lián)合調(diào)度、加強(qiáng)管理，開源與節(jié)流并舉，使有限的地下水資源得到最大的利用效益。

6.3 建立地下水動態(tài)監(jiān)測信息管理系統(tǒng)與臨界預(yù)警機(jī)制

地下水質(zhì)和量的變化以及引起變化的環(huán)境條件、運(yùn)移規(guī)律都無法直接觀察，同時，地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降是緩變型的，一旦積累到極限突破臨界值，將會造成不可逆的破壞。因此，要做到科學(xué)有效地開發(fā)保護(hù)地下水資源，就必須建立健全地下水動態(tài)監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，及時、準(zhǔn)確地掌握地下水的動態(tài)變化情況，落實責(zé)任做好監(jiān)控預(yù)警，使決策管理有的放矢。

6.4 加強(qiáng)地下水資源保護(hù)實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用

加強(qiáng)地下水資源保護(hù)，實現(xiàn)水環(huán)境生態(tài)平衡，是緩解本區(qū)地下水資源緊缺狀況的重要途徑。應(yīng)著重從以下幾方面入手:一是搞好科普宣傳工作，動員并組織社會各方面的力量積極參與進(jìn)來，使人人都有“節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境”的意識和責(zé)任，做到節(jié)能減排，控制污染。二是制制訂并實施科學(xué)合理的地下水資源開發(fā)利用與生態(tài)、環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，堅持“開源和節(jié)流并舉、節(jié)約優(yōu)先、治污為本，高效利用”，保障平衡供需。三是加大監(jiān)管力度，強(qiáng)化綜合防治，統(tǒng)籌生活、工農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水，嚴(yán)防無計劃濫采、無限制濫排，真正實現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用。四是大力推廣清潔生產(chǎn)，優(yōu)先采用無毒、無害原料，使產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理后能循環(huán)使用;推廣先進(jìn)的灌溉方法和模式，科學(xué)地使用農(nóng)藥、化肥，注重發(fā)展綠色、節(jié)水型農(nóng)業(yè)，從源頭上防止地下水污染。

6.5 加強(qiáng)儲備優(yōu)化補(bǔ)源實施地下水人工調(diào)蓄工程

地下水人工調(diào)蓄是高效利用水資源和有效保護(hù)生態(tài)、地質(zhì)環(huán)境的重要舉措，是保障供水安全、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和地下水資源可持續(xù)利用的系統(tǒng)工程之一。針對豫東地區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)地下調(diào)蓄潛力的調(diào)研與評價，以地下水調(diào)蓄水源、地表水調(diào)蓄空間為主線，提出地表水與地下水聯(lián)合調(diào)蓄工程優(yōu)化方案或模式，并加以實施。

本區(qū)的三座(林七、吳屯、鄭閣)與黃河故道串聯(lián)級水庫(水源地)及日供水20萬噸的引黃工程，則是緩解豫東地區(qū)水資源危機(jī)唯一的有效途徑和“生命線”，要充分依賴其特有的地理條件和水資源優(yōu)勢，在豐水年，雨洪攔蓄，人工將庫存等棄水納入地下，增加地下水補(bǔ)給量，枯水年，騰出庫容進(jìn)行蓄水儲備，

以逐漸修復(fù)漏斗區(qū)地質(zhì)環(huán)境，實現(xiàn)地下水可持續(xù)利用能力。

7 結(jié)論

地下水資源是豫東地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)供水的“生命之源”，鑒于此，只有充分認(rèn)識并遵循客觀自然規(guī)律，切實采取行之有效的措施和方法，對地下水進(jìn)行合理的開發(fā)利用和保護(hù)，才能真正實現(xiàn)人與自然生態(tài)環(huán)境和諧、社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而更好地為當(dāng)代和后代謀福利。

［1］杜時貴.水文學(xué)與供水水文地質(zhì)學(xué)［M］.北京:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1995.

［2］劉兆昌，張?zhí)m生，聶永生，等.地下水系統(tǒng)的污染與控制［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1991.

［3］籍傳茂，王兆興.地下水資源的可持續(xù)利用［M］.北京:地質(zhì)出版社，1999.

［4］張宗祜，沈照理，薛禹群，等.華北平原地下水環(huán)境演化［M］.北京:地質(zhì)出版社，2000.

［5］李玉信.豫東平原水文地質(zhì)特征與地下水資源及其開發(fā)戰(zhàn)略的分析［J］.河南地質(zhì)，1990，23(4).

［6］寧維亮.強(qiáng)化地下水資源保護(hù)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略［A］.中國水利學(xué)會一九九九年優(yōu)秀論文集［C］，1999.

［7］朱斌.最優(yōu)化法在地下水資源優(yōu)化配置與管理中的應(yīng)用［A］.地球科學(xué)與資源環(huán)境—華南青年地學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集［C］，2003.