(1.安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000；2.水利水資源安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蚌埠 230000)

蚌埠市地下水資源開發(fā)利用方略探析

尚新紅1，2

(1.安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000；2.水利水資源安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蚌埠 230000)

安徽蚌埠市位于淮河中游下段。對蚌埠市淺層地下水資源量及地下水可開采量進(jìn)行分析可知，蚌埠市淮河以北地區(qū)淺層地下水含水層發(fā)育，補(bǔ)給條件較好，開發(fā)潛力較大，適宜分散開采，但總體水質(zhì)較差。而淮河以北地區(qū)中深層孔隙水單井涌水量較大，水質(zhì)良好。結(jié)合當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際，應(yīng)對蚌埠市淺層地下水資源開發(fā)利用科學(xué)規(guī)劃，嚴(yán)格控制中深層地下水開采量，逐步恢復(fù)地下水位，加強(qiáng)地下水管理保護(hù)工作，為區(qū)域水資源均衡發(fā)展提供支撐。

蚌埠市；地下水資源；評價(jià)

1 蚌埠市概況

蚌埠市位于淮河中游下段，安徽省東北部，淮北平原南部。東西長約135 km，南北寬約86.5 km，總面積5 952 km2，其中山丘區(qū)面積510 km，平原區(qū)面積5 442 km2。

蚌埠市屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，冬夏長、春秋短、日照時(shí)數(shù)多，年均氣溫15.2℃。四季分明，氣候溫和，雨量適中，雨季顯著，多年平均面降雨量為880.9 mm，降雨南北差異大，呈現(xiàn)從北向南逐漸增大趨勢，年內(nèi)分配極不均勻。

2010年，蚌埠市戶籍人口362.23萬人，人口密度608人/km2，其中農(nóng)業(yè)人口259.88萬人，非農(nóng)業(yè)人口102.35萬人。2010年，蚌埠市地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)636.9億元，其中第一產(chǎn)業(yè)增加值120.0億元，第二產(chǎn)業(yè)增加值301.0億元，第三產(chǎn)業(yè)增加值215.9億元，三次產(chǎn)業(yè)比例為18.8：47.3：33.9。

2 淺層地下水資源

2.1 水文地質(zhì)條件

蚌埠市淮河以北主要由大致40m深度內(nèi)的全新統(tǒng)(Q4)、上更新統(tǒng)(Q3)、砂、亞砂土組成，而淮河以南則由全新統(tǒng)(Q4)、上更新統(tǒng)(Q3)，局部中更新統(tǒng)(Q2)組成，以黏性土為主，夾薄層砂。根據(jù)含水層巖性，厚度及補(bǔ)給條件，鉆孔單井出水量，分為四個(gè)富水等級，即水量豐富的、水量較豐富的、水量中等的及水量貧乏的。

(1)水量豐富地區(qū)：主要分布于淮河以北的懷遠(yuǎn)縣的徐家崗和常家墳一帶，面積354 km2。含水層厚18.0～34.11 m，導(dǎo)水性強(qiáng)，埋深2～3 m，年幅度1～2 m。單井涌水量1 220～2 638 m3/d，水化學(xué)類型為HCO3-Ca及HCO3-CaNa型，礦化度小于1 g/L。

(2)水量較豐富地區(qū)：主要分布在淮河以北的懷遠(yuǎn)縣的鮑集、淮上區(qū)的曹老集以及五河縣的三鋪、新集、劉集，面積1 237 km2。含水層厚度5.87～35.27 m，水位埋深0.18～3.15 m。單孔涌水量大多數(shù)為500～1 000 m3/d，水化學(xué)類型以HCO3-Ca為主，礦化度小于1 g/L。

(3)水量中等地區(qū)：主要分布于淮河以北的澥河、澮河及四方湖兩側(cè)，面積約1 604.6 km2。含水層厚度2.80～23.29 m，水位埋深0.94～5.20 m。單井涌水量155～595 m3/d?；瘜W(xué)類型以HCO3-Ca為主，，礦化度小于1 g/L。

(4)水量貧乏地區(qū)：主要分布于淮河以南及測區(qū)東北部，面積2 420 km2。含水層厚度小于5 m，水位埋深0.70～5.68 m。單井涌水量均小于100 m3/d，水化學(xué)類型為HCO3-Ca及HCO3-CaNa型，礦化度小于1 g/L。

2.2 評價(jià)類型區(qū)劃分

蚌埠市平原區(qū)面積為4 599 km2，依據(jù)蚌埠市包氣帶兩種不同巖性(黏土、亞黏土)與1980～2010年期間年均地下水埋深分區(qū)相互切割的區(qū)域作為均衡計(jì)算區(qū)，地下水埋深Z分區(qū)采用1 m

2.3 水文地質(zhì)參數(shù)確定

本次評價(jià)采用的水文地質(zhì)參數(shù)是根據(jù)五道溝水文水資源實(shí)驗(yàn)站研究成果、《安徽淮北地區(qū)淺層地下水資源調(diào)查評價(jià)》成果及其他實(shí)驗(yàn)成果綜合分析確定。

2.4 淺層地下水資源數(shù)量

評價(jià)方法采用水均衡法，以1980～2010年為基礎(chǔ)，計(jì)算各項(xiàng)補(bǔ)給量、排泄量以及淺層地下水蓄變量，多年平均地下水資源量為除多年平均井灌回歸補(bǔ)給量外的其它各項(xiàng)多年平均補(bǔ)給量之和。

2.4.1 平原區(qū)淺層地下水總補(bǔ)給量

根據(jù)蚌埠市地下水補(bǔ)、徑、排條件分析，補(bǔ)給量包括降雨入滲補(bǔ)給量、引地表水灌溉入滲補(bǔ)給量(包括渠系滲漏補(bǔ)給量、渠灌田間入滲補(bǔ)給量)、井灌回歸補(bǔ)給量、地表水體滲漏補(bǔ)給量(包括河道滲漏補(bǔ)給量、庫塘滲漏補(bǔ)給量)。其中，降雨入滲補(bǔ)給量計(jì)算1956～2010年系列，其他各項(xiàng)補(bǔ)給量計(jì)算1980～2010年期間的多年平均值。

蚌埠市多年平均地下水總補(bǔ)給量為10.204億 m3，其中降雨入滲補(bǔ)給量、地表水體灌溉入滲補(bǔ)給量、井灌回歸補(bǔ)給量、地表水體滲漏補(bǔ)給量分別占總補(bǔ)給量的80.7%、14.1%、0.4%、4.8%。

2.4.2 平原區(qū)淺層地下水總排泄量

蚌埠市平原區(qū)地下水多年平均總排泄量為9.491億 m3，其中潛水蒸發(fā)量、實(shí)際開采量、河道排泄量和越流補(bǔ)給量分別占總排泄量的55.8%、14.4%、21.5%和8.3%。

2.4.3 平原區(qū)淺層地下水水均衡分析

根據(jù)地下水水均衡原理和各均衡項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果，本次評價(jià)結(jié)果在允許誤差范圍內(nèi)，符合計(jì)算精度要求。

2.4.4 淺層地下水資源量

蚌埠市多年平均淺層地下水資源量為10.378億 m3，頻率為20%、50%、75%、95%的淺層地下水資源量分別為12.187億 m3、9.483億 m3、7.466億 m3和5.568億 m3。

2.5 淺層地下水資源質(zhì)量

根據(jù)地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)，淺層孔隙水水質(zhì)都受到不同程度的污染，沒有Ⅰ類水，Ⅱ類水占12.5%，Ⅲ類水占18.8%，Ⅳ類水占43.7%，Ⅴ類和劣Ⅴ類占25%。超標(biāo)成分主要是總硬度、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、氟化物、肉眼可見物、溶解性總固體、細(xì)菌總數(shù)。

3 中深層地下水資源量

3.1 含水巖特性及富水程度

蚌埠市中深層地下水資源廣泛分布于淮河以北平原，伏于上更新統(tǒng)以下，含水巖組的上部，均有厚度不等的亞黏土隔水層，造成地下水具有明顯的承壓性質(zhì)。地下水流向從西北向東南流。該類型水由中下更新統(tǒng)含水砂層及上第三系含水砂層組成，厚度大。深層松散巖類孔隙水的富水等級，按單井涌水量可劃分為水量豐富的、水量較豐富的和水量中等的三級。

(1)水量豐富地區(qū)：主要分布于淮上區(qū)、固鎮(zhèn)縣和五河縣境內(nèi)，面積1 636 km2。含水層厚6～31 m，頂板埋深45～94 m，水位埋深1～5 m，單井涌水量1 164～2 986 m3/d，水化學(xué)類型為HCO3-Na為主，礦化度小于1 g/L。

(2)水量較豐富地區(qū)：主要分布于淮河以北的懷遠(yuǎn)縣和固鎮(zhèn)縣境內(nèi)，面積1 358 km2。含水層厚4.38～29.79 m，頂板埋深55.84～79.17 m，水位埋深1.40～6.05 m，單井涌水量527～983 m3/d，水化學(xué)類型為HCO3-NaCa為主，礦化度小于1 g/L。

(3)水量中等地區(qū)：主要分布于淮上區(qū)城北、五河縣，面積392 km2。含水層厚6.80～19.36 m，頂板埋深54.25～94.00 m，水位埋深0.18～2.71 m，單井涌水量118～428 m3/d，水化學(xué)類型較為復(fù)雜，為HCO3-NaCa，ClHCO3-Na及HCO3SO4Cl-NaMg型，礦化度小于1 g/L。

3.2 中深層、深層地下水資源組成

3.2.1 越流補(bǔ)給量

越流補(bǔ)給量是由于中深層水開采后，當(dāng)中深層地下水頭低于淺層水時(shí)，形成一定的水位差，淺層水會越過相對隔水層流向中深層水，形成越流補(bǔ)給，計(jì)算公式為：

W越=K/M·⊿H·F·365

(1)

式中：K/M為越流系數(shù)，k'/m'(1/d)；⊿H為平均水頭差，m；F為承壓水分布面積，km2。蚌埠市中深層承壓水越流補(bǔ)給量為0.787億m3/a。

3.2.2 彈性釋放量

中深層地下水深埋于相對隔水層之下，在未開發(fā)利用前，由于長時(shí)期積蓄和壓縮，形成承壓水，當(dāng)鑿井打穿相對隔水層后，承壓水減壓膨脹釋放，水位會沿著井孔上升，這部分水量稱為承壓水的彈性釋放量。

W彈=μe·M·⊿H·F·102

(2)

式中：μe為彈性釋水系數(shù)，無因次；M為承壓含水層平均厚度，m；⊿H為開采時(shí)允許的年水頭降低值，m；F為承壓水分布面積，km2。

綜合分析得出蚌埠市中深層地下水彈性釋放量為0.745億 m3/a。

3.2.3 側(cè)向補(bǔ)給量

評價(jià)區(qū)地處淮北平原腹地及沿淮區(qū)域，中深層水水力坡度極小，地下徑流緩慢，區(qū)外側(cè)向徑流補(bǔ)給量和側(cè)向流出量較小，并且基本相等，因此本次計(jì)算中深層承壓水資源量，不考慮側(cè)向徑流補(bǔ)給量。

3.3 中深層地下水水質(zhì)

根據(jù)監(jiān)測資料，蚌埠市中深層孔隙水水質(zhì)總體狀況較好，全部為Ⅱ類或Ⅲ類，其中Ⅱ類的63.6%，Ⅲ類水占36.3%。

3.4 中深層地下水安全開采量

蚌埠市中深層地下水安全開采量主要包括淺層水越流補(bǔ)給量和彈性釋水量，計(jì)算得出安全開采量為1.532萬 m3/a，安全開采模數(shù)為2.57萬 m3/km2·a，其中越流補(bǔ)給量、彈性釋放量分別占中深層水安全開采量的51.4%和48.6%。

4 地下水可開采量

中～深層地下水主要接受越流補(bǔ)給和側(cè)向補(bǔ)給，其開采量主要來自越流補(bǔ)給量及部分彈性釋水量，為保障經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，中～深層地下水源地應(yīng)作為應(yīng)急戰(zhàn)略儲備資源，本次可開采量時(shí)僅考慮淺層地下水。

4.1 可開采量評價(jià)方法

基于蚌埠市淺層地下水含水層巖性組成、滲透性能及單井涌水量、單井影響半徑等開采條件掌握得比較清楚，其含水層水文地質(zhì)條件研究程度較高，故采用可開采系數(shù)法計(jì)算蚌埠市淺層地下水資源的可開采量。

表1 蚌埠市多年平均淺層地下水資源可開采量計(jì)算成果表

4.2 淺層地下水資源可開采量

根據(jù)對蚌埠市地下水進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算得出多年平均淺層地下水資源的可開采系數(shù)為0.561，各水均衡類型區(qū)的可開采系數(shù)在0.54～0.58之間。蚌埠市淺層地下水資源的可開采量為5.724億 m3，頻率為20%、50%、75%、95%的淺層地下水可開采量分別為1.559億 m3、1.291億 m3、1.099億 m3和0.858億 m3。各行政區(qū)可開采系數(shù)及可開采量見表1。

4.3 淺層地下水實(shí)際開采量及開采潛力

蚌埠市淺層地下水資源可開采量為5.724億 m3，2010年淺層地下水供水量1.897億 m3，現(xiàn)狀地下水資源開發(fā)利用率為33.1%，開發(fā)利用程度一般，蚌埠市淺層地下水開發(fā)利用還有一定的潛力。

5 結(jié)語

(1)蚌埠淮河以北地區(qū)淺層地下水含水層發(fā)育，補(bǔ)給條件較好，開采潛力較大，易采易補(bǔ)，適宜分散開采，但水質(zhì)較差，可作為鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)用水和農(nóng)田灌溉用水；淮河以北地區(qū)中深層孔隙水單井涌水量較大，水質(zhì)總體狀況良好，可作為當(dāng)?shù)剞r(nóng)村人畜飲水和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活水源。

(2)固鎮(zhèn)縣城生產(chǎn)和生活主要取用中深層地下水，目前已形成地下水降落漏斗，因此要嚴(yán)格控制中深層地下水開采量，逐步恢復(fù)地下水位，避免發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

[1]安徽省水利部淮委水利科學(xué)研究院，等．安徽淮北地區(qū)井灌建設(shè)研究報(bào)告.2001.4.

[2]蚌埠市水利學(xué)會等.蚌埠市水資源綜合規(guī)劃(2010～2030年)報(bào)告[R].蚌埠市水利學(xué)會.2014．

[3]安徽省水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院. 安徽淮北地區(qū)淺層地下水資源調(diào)查評價(jià)[R]. 安徽省水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院.2004．

[4]金光炎．平原地下水資源評價(jià)．水利水電出版社.1984．

P641.8

B

1004-1184(2017)05-0061-02

2017-06-04

尚新紅(1977-)，男，安徽望江人，高級工程師，主要從事基礎(chǔ)水文實(shí)驗(yàn)、水資源研究及水資源規(guī)劃等工作。