郭立新，王琳琳，毛海辰，楊艷玲，劉長(zhǎng)垠

（1.河南省陸渾水庫(kù)管理局，河南 洛陽(yáng) 471003；2.河南智安工程檢測(cè)有限公司，河南 南陽(yáng) 473000；3.靈寶市水利局，河南 靈寶 472500；4.河南水利與環(huán)境職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450008）

1 基本情況

汝陽(yáng)縣位于河南省西部、洛陽(yáng)市西南部，因縣城居汝河之北而得名?？h域東接汝州市，西鄰嵩縣，南與魯山縣毗鄰，北和伊川縣接壤?？h城東距省會(huì)鄭州198 km，北距古都洛陽(yáng)76 km，焦（作）枝（城）鐵路和洛（陽(yáng)）界（首）高速通過縣境，伊魯路、臨木路貫穿全境。全縣總面積1332 km2，地勢(shì)南高北低，呈“七山二陵一分川”分布，轄8 鎮(zhèn)5 鄉(xiāng)和1個(gè)工業(yè)區(qū)，216 個(gè)行政村，總?cè)丝?2 萬(wàn)人，其中縣城區(qū)人口約10 萬(wàn)人。隨著縣域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和縣城規(guī)模的不斷擴(kuò)大，需水量逐漸增加，其中根據(jù)縣城區(qū)發(fā)展規(guī)劃，到2030 年，需水規(guī)模為8萬(wàn)m3/d。

1.1 工程地質(zhì)

1.1.1 地形

開采區(qū)屬狹長(zhǎng)的山間河谷盆地，四邊為低山丘陵，中間為河谷平地，在河谷與低山丘陵之間的局部地段分布有山前洪積扇（裙），總的地形特征是北、南高，中間低。由于河谷的沖刷，西南、東南沿河谷低，兩邊高。

1.1.2 地貌

區(qū)內(nèi)地貌依其成因、物質(zhì)組成和形態(tài)特征，劃分為流水地貌，又分為侵蝕地流水地貌和堆積流水地貌2種。河谷階地分布于汝河南北兩岸，僅有一級(jí)階地；由第四系松散堆積物組成，階面略向河床及下游方向傾斜，其前緣與漫灘呈漸變或陡坎接觸，陡坎高0.50～2.00 m；后緣局部被坡洪積物覆蓋。河谷漫灘沿汝河兩岸展布，地面較為平坦，廣布砂卵石層，漫灘后緣局部變?yōu)槌?，成為農(nóng)田。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

汝河盆地形成于中新生代，北緣有汝陽(yáng)－庇山斷裂，南緣有王寨斷裂，盆地內(nèi)新生代沉積層厚度據(jù)區(qū)域資料分析200～320 m。汝陽(yáng)河谷兩側(cè)及基地為古近系地層，局部為寒武系、石炭系，河谷屬?zèng)_積形成階地與漫灘呈內(nèi)疊接觸。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯的構(gòu)造跡象。鉆孔資料分析，在工作區(qū)的東南部有一條掩埋的斷裂存在，斷裂方向北東-南西向，斷裂面向北傾。

1.3 水文地質(zhì)條件

汝陽(yáng)縣區(qū)內(nèi)河流密布，切割較強(qiáng)烈，地貌類型多樣，地層巖性組合復(fù)雜，決定了水文地質(zhì)條件的特殊性和復(fù)雜性。主要表現(xiàn)在2 個(gè)方面：一是含水介質(zhì)的多樣性，既有松散層空隙和基巖裂隙含水介質(zhì)，又有碳酸鹽巖溶裂隙水和碎屑巖類孔隙裂隙水；二是水流系統(tǒng)的復(fù)雜性，受密集的水網(wǎng)和分水嶺控制，區(qū)域上沒有統(tǒng)一、連續(xù)的地下水流場(chǎng)，地下水順地勢(shì)向附近溝谷排泄，形成相互獨(dú)立的地下水流系統(tǒng)，地下水總體豐富。

2 地下水資源量計(jì)算

2.1 計(jì)算參數(shù)的確定

根據(jù)工作試驗(yàn)資料計(jì)算，結(jié)合以前工作成果綜合確定計(jì)算的各種參數(shù)見表1。

表1 計(jì)算參數(shù)取值一覽表

2.2 計(jì)算方法

2.2.1 均衡法

根據(jù)工作區(qū)水文地質(zhì)條件的分析，區(qū)內(nèi)地下水運(yùn)動(dòng)的均衡方程式可表示為：

式（1）中：F—均衡區(qū)面積（m2）；μ—水位變動(dòng)帶重力給水度（無(wú)量綱）；△H—均衡時(shí)段內(nèi)水位變幅（m）；△t—均衡時(shí)段長(zhǎng)，取一年為周期；Q 降補(bǔ)—降水入滲補(bǔ)給量（m3/a）；Q 渠漏—渠道滲漏補(bǔ)給量（m3/a）；Q 灌滲—灌溉回滲補(bǔ)給量（m3/a）；Q 河補(bǔ)—河流入滲補(bǔ)給量（m3/a）；Q側(cè)補(bǔ)—地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給量（m3/a）；Q側(cè)排—地下水側(cè)向徑流排泄量（m3/a）；Q開采—地下水開采量（m3/a）。

2.2.2 均衡時(shí)段的確定

根據(jù)收集資料分析，取2016 年為現(xiàn)狀均衡計(jì)算年。

2.2.3 天然條件下各均衡要素的計(jì)算

2.2.3.1 降水入滲補(bǔ)給量多年平均78.23萬(wàn)m3/a。

其（2）中：Q降補(bǔ)—降水入滲補(bǔ)給量m3/a；α—降水入滲系數(shù)；X—多年平均降水量（m）；F—降水入滲補(bǔ)給區(qū)面積（m2）。

2.2.3.2 河流測(cè)滲補(bǔ)給量

自然狀況下，區(qū)內(nèi)河流均是地下水的排泄通道，不對(duì)地下水產(chǎn)生補(bǔ)給，只有在開采情況下，區(qū)內(nèi)河水才會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生補(bǔ)給。

2.2.3.3 側(cè)向徑流補(bǔ)給量88.98萬(wàn)m3/a。

式（3）中：Q 側(cè)補(bǔ)—側(cè)向徑流補(bǔ)給量（m3/ a）；K—含水層平均滲透系數(shù)（m/d）；J—地下水平均水力坡度；M—含水層平均厚度（m）；t—計(jì)算時(shí)間，取1年；B—徑流補(bǔ)給斷面的長(zhǎng)度（m）。

2.2.3.4 農(nóng)灌回滲量

區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉分為井灌和渠灌兩種，根據(jù)汝陽(yáng)縣水利局提供有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，計(jì)算工作區(qū)的農(nóng)灌回滲量102.38 萬(wàn)m3/a。

根據(jù)灌溉定額、灌區(qū)面積，利用下式計(jì)算灌溉回滲量：

式（4）中：q—灌溉定額（m3/畝·年）；β—灌溉回滲系數(shù)；F—灌溉面積（畝）。

2.2.3.5 渠道滲漏量

縣城附近灌溉引水渠主要是從漫流河截流引水，至城東區(qū)內(nèi)引水渠長(zhǎng)度約4 km，年引水量取382萬(wàn)m3，滲漏系數(shù)取0.05。

2.2.3.6 開采量

水源地區(qū)地下水的開采量主要是水源地生產(chǎn)井的開采，在自然條件下，即水源地投產(chǎn)前的狀態(tài)，開采量為0。

2.2.3.7 側(cè)向徑流排泄量76.61萬(wàn)m3/a

式（5）中：Q側(cè)排—側(cè)向徑流排泄量（m3/ a）；K—平均滲透系數(shù)m/d；J—地下水平均水力坡度；M—含水層平均厚度（m）；t—計(jì)算時(shí)間，取1年；B—徑流排泄斷面的長(zhǎng)度（m）。

2.2.4 天然條件下均衡分析

工作區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給量與排泄量基本處于均衡狀態(tài)，天然條件下，地下水的允許開采量就是天然補(bǔ)給量，即水源地21.26萬(wàn)m3/ a，工作區(qū)344.84 萬(wàn)m3/ a。

2.3 開采條件下的均衡計(jì)算

開采條件下，由于開采區(qū)地下水位下降，側(cè)向徑流排泄將不復(fù)存在，地下水的補(bǔ)給量則有開采條件下的降水入滲補(bǔ)給量、側(cè)向徑流補(bǔ)給量、河水側(cè)滲補(bǔ)給量、農(nóng)灌回滲量組成。其中，降水入滲補(bǔ)給量和農(nóng)灌回滲量與天然狀態(tài)下的量一致。

開采條件下的計(jì)算只計(jì)算水源地所在的地段。

2.3.1 河水對(duì)地下水的補(bǔ)給301.07萬(wàn)m3/a。

采用下式計(jì)算：

式（6）中：Q 河補(bǔ)—河流側(cè)滲補(bǔ)給量（m3/ a）；K—補(bǔ)給地段含水層平均滲透系數(shù)m/d；J—河流補(bǔ)給地段的水力坡度；M—補(bǔ)給地段含水層平均厚度（m）；t—計(jì)算時(shí)間，取300 d；B—河流入滲補(bǔ)給斷面的長(zhǎng)度（m）。

2.3.2 側(cè)向徑流補(bǔ)給118.15萬(wàn)m3/a。

計(jì)算公式與前相同，但計(jì)算斷面長(zhǎng)度和水力坡度則有變化，綜合開采條件下的各項(xiàng)補(bǔ)排量，開采條件下水源地內(nèi)地下水的總補(bǔ)給量（即允許開采量）599.27萬(wàn)m3/a。

2.4 歷年開采量分析

汝陽(yáng)縣城區(qū)開采井水源地已投產(chǎn)二十余年，根據(jù)開采量統(tǒng)計(jì)資料分析，年最大開采量約620萬(wàn)m3，即每天1.65萬(wàn)m3。

3 地下水資源評(píng)價(jià)

根據(jù)汝陽(yáng)縣城用水規(guī)劃，到2030年需水量將達(dá)到8萬(wàn)m3/d。上層地下水資源量計(jì)算，現(xiàn)有水源地的允許開采量為599.27 萬(wàn)m3/a，即每天1.64 萬(wàn)m3/d，加上即將建設(shè)的玉馬河供水工程（設(shè)計(jì)2萬(wàn)m3/d），尚有4.36萬(wàn)m3/d（即每年1591.40萬(wàn)m3）的缺口。

4 開采量變化

水源地開采量的變化分幾個(gè)階段：2013 年以前，每年開采量＜4 萬(wàn)m3；2014-2015 年，每年開采量＜4.30～4.90 萬(wàn)m3；2016年以后，增至6萬(wàn)m3/a。

2016 年的開采量猛增是因?yàn)槿旰铀婀こ踢\(yùn)行后，抬高了汝河水位，增大了河水對(duì)地下水的補(bǔ)給量。目前水源地的開采量已達(dá)到極限，且很大程度上依賴汝河水面工程蓄水的補(bǔ)給，一旦水面工程蓄水停止，水源地的開采量將銳減。根據(jù)最近2 年的資料統(tǒng)計(jì)，在汝河水面工程塌壩放水期間，水源地的開采量只能維持2014年的水平，即每天1.30 萬(wàn)m3左右。

4.1 水位變化

與建井初期相比，水源地生產(chǎn)井的水位下降0.50～3.00 m，相當(dāng)于約四分之一的含水層被疏干。

4.2 水質(zhì)變化

根據(jù)現(xiàn)有資料統(tǒng)計(jì)，水源地的水質(zhì)在逐漸走向惡化見表2。

表2 水源地生產(chǎn)井質(zhì)量分級(jí)檢出樣本統(tǒng)計(jì)表

綜上，水源的開采量保障程度差，水質(zhì)亦逐漸變差，若干年后，供水安全將無(wú)法保障。因此，從保證縣城供水安全角度出發(fā)，必須未雨綢繆，盡快尋找新的替代水源。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

調(diào)查區(qū)內(nèi)的地下水分松散巖類空隙潛水、碎屑巖類孔隙裂隙半承壓水和碳酸巖類巖溶裂隙承壓水3 類。松散巖類空隙水含水巖層巖性為第四紀(jì)粉土及砂卵石，碎屑巖類孔隙裂隙水含水層巖性以古近系砂礫巖為主，碳酸巖類巖溶裂隙水含水層巖性為寒武系灰?guī)r。松散巖類空隙水的主要補(bǔ)給有降水入滲、側(cè)向徑流、渠滲、農(nóng)灌回滲以及開采期間的河流側(cè)滲；碎屑巖類孔隙裂隙水和碳酸巖類巖溶裂隙水的主要補(bǔ)給有降水入滲、側(cè)向徑流。松散巖類空隙水水量豐富，為區(qū)內(nèi)的主要開采地段。經(jīng)計(jì)算，天然狀態(tài)下，區(qū)內(nèi)地下水的開采資源量為344.84 萬(wàn)m3/a，即0.94 萬(wàn)m3/d；開采條件下，水源的開采量為599.27萬(wàn)m3/a，即1.64萬(wàn)m3/d。2016年，水源地的開采量為601.21萬(wàn)m3/a，即1.65 萬(wàn)m3/d，已達(dá)到極限。水源地地下水為無(wú)色、無(wú)味、透明、礦化度低的淡水，由于汝河水及其他原因的污染，2013 年至今，水質(zhì)分析資料統(tǒng)計(jì)，均有超過三類水的元素存在，有的甚至達(dá)到了五類水的標(biāo)準(zhǔn)，供水安全存在隱患。

5.2 建議

加強(qiáng)汝河水、地下水的水質(zhì)安全保護(hù)工作和水源地的開采量、地下水水位及水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，建立供水安全預(yù)防機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，有效采取措施?，F(xiàn)有的水源地已經(jīng)運(yùn)行數(shù)十年，隨著區(qū)內(nèi)整體地下水位的下降，水源地生產(chǎn)井的供水能力逐年減小。由于水源地距汝河近，水質(zhì)極易受到汝河水的污染，有逐年變壞的趨勢(shì)，水源地的供水量亦不能滿足長(zhǎng)期發(fā)展的用水需求。建議及早尋找補(bǔ)充水源，以滿足縣城的供水需求。