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        地下水“紅黃藍”劃分標準在廊坊市的應用

        2021-12-28 11:09:56
        海河水利 2021年6期
        關(guān)鍵詞:紅黃藍巖組管理區(qū)

        劉 暢

        (河北省廊坊水文勘測研究中心,河北 廊坊 065000)

        廊坊市坐落于華北平原東北部,地處京津之間,是河北省唯一沒有調(diào)蓄水庫的設區(qū)市,水資源十分匱乏。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的迅速提高,需水量不斷增大,地下水嚴重超采。近年來,隨著最嚴格水資源管理制度監(jiān)管力度的強化,無序開采地下水狀況得到有效抑制,地下水開采量的增量逐漸趨于穩(wěn)定。以廊坊市10個縣(市、區(qū))為行政單位,采用地下水埋深下降速率作為分析指標,對行政區(qū)域進行“紅黃藍白”地下水水資源管理分區(qū),為地下水的使用、管理和保護提供一定的參考。

        1 研究區(qū)域現(xiàn)狀

        1.1 地理位置

        廊坊市位于北緯38°30′-40°05′、東經(jīng)116°07′-117°15′,國土面積6 429 km2,下轄廣陽、安次2 個區(qū),大廠、香河、固安、永清、文安、大城6 個縣和三河、霸州2個縣級市,市區(qū)規(guī)劃面積70 km2。

        1.2 水文氣象

        廊坊市地處中緯度地帶,屬暖溫帶大陸性季風氣候,四季分明。夏季炎熱多雨、冬季寒冷干燥、春季溫暖多風、秋季涼爽適宜,雨熱同季,有利于農(nóng)作物生長。多年平均降水量513.5 mm,降水時間分布不均,主要集中在汛期,6—9 月降水量占全年降水量的70%~80%。各縣(市、區(qū))氣候基本一致,多年平均氣溫11.5℃。夏季偏南風,冬季偏北風,年平均風速1.5~2.5 m∕s。早霜一般始于10月中下旬,晚霜一般止于翌年4 月中下旬,年平均無霜期183 d左右。

        1.3 水文地質(zhì)

        依據(jù)賦存條件和含水介質(zhì)的孔隙特征,將地下水劃分為兩大類含水巖組,即松散巖類孔隙水含水巖組和碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水巖組。

        1.3.1 松散巖類孔隙水含水巖組

        該含水巖組主要由第四系松散沉積物組成,廣泛分布在廊坊市中南部地區(qū)。多由礫石、砂石組成,粒徑較大,水動力特性主要為潛水、微承壓水、承壓水。含水層由西北向東南粒徑變小,厚度變薄,富水性變差。在大城縣、文安縣及安次區(qū)東南部有微咸水、咸水分布。根據(jù)成因類型,可將第四系地層自上而下劃分為4個含水組。

        (1)第Ⅰ含水組(全新統(tǒng)Q4)。底板平緩,埋藏深度30~40 m,局部50~60 m,含水層厚度一般為5~10 m,局部大于10 m,沉積較薄,顆粒較細。巖性以細沙、中細砂為主,單井單位出水量2.50~5.00 m3∕(h·m),局部5.00~10.0 m3∕(h·m)。地下水水力特征為潛水,礦化度一般小于2.0 g∕L。

        (2)第Ⅱ含水組(上更新統(tǒng)Q3)。底板略顯基底特征,基底是經(jīng)過褶皺、變質(zhì)作用的結(jié)晶變質(zhì)巖經(jīng)過地槽階段硬化而成的。本組南北兩端底板深度80~150 m,中間底板深度160~200 m。含水層厚度20~30 m,局部為30~50 m,含水層巖性以細砂及含礫中砂為主。該組全淡水區(qū)單井單位出水量10.0 m3∕(h·m)左右,有咸水區(qū)單井單位出水量一般為2.50~5.00 m3∕(h·m)。地下水水質(zhì)較好,礦化度一般小于1.0 g∕L,水力特征為微承壓水。

        (3)第Ⅲ含水組(中更新統(tǒng)Q2)。底板形態(tài)明顯顯露出基底特征,斷凹區(qū)深,斷凸區(qū)淺,變化比較大,底板埋藏深度大城斷凸區(qū)240~280 m,冀中臺陷固安斷凹區(qū)380~400 m。含水層厚度一般為40~60 m,局部為60~130 m。巖性以細、中砂及含礫粗砂為主,單井單位出水量5.00~15.0 m3∕(h·m),局部為10.0~30.0 m3∕(h·m)。地下水水質(zhì)良好,礦化度小于1.0 g∕L,水力特征為承壓水。

        (4)第Ⅳ含水組(下更新統(tǒng)Q1)。底板埋藏深度北部500~520 m、南部420~480 m,含水層厚度25~60 m。巖性以含礫中砂及細砂為主,單井單位出水量為5.00~15.0 m3∕(h·m)。地下水水質(zhì)良好,礦化度小于1.0 g∕L,水力特征為承壓水。

        1.3.2 碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水巖組

        此類含水巖組主要分布在三河市山前平原地帶,巖性以奧陶系灰?guī)r、寒武系、震旦系白云巖為主,裂隙巖溶發(fā)育。巖性以含礫中粗砂為主,富水性強,單井單位出水量一般為6.00~150 m3∕(h·m),但分布不均勻,含水層厚度30~150 m不等。

        2 地下水“紅黃藍白”水資源管理分區(qū)

        廊坊市地下水“紅黃藍白”水資源管理分區(qū)的劃分標準主要參考地下水“紅黃藍”預警線標準,地下水平均下降速率超過紅線的行政區(qū)為紅區(qū),超過黃線不到紅線的行政區(qū)為黃區(qū),超過藍線不到黃線的行政區(qū)為藍區(qū),不到藍線的行政區(qū)為白區(qū)。

        根據(jù)人工觀測和自動監(jiān)測井的地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)資料,針對最小行政單元進行地下水下降速率計算分析,劃分“紅黃藍白”區(qū),從而更有效地管理和保護地下水資源。

        2.1 樣本井選擇

        依據(jù)地下水賦存條件以及補充、徑流和排泄特點,主要選取第Ⅰ含水組淺層地下水井作為樣本井。分析區(qū)淺層地下水分布廣泛,具有一定的區(qū)域代表性,水質(zhì)良好,直接受降水、地表水和地下徑流的垂直和側(cè)向補給,可不斷得到恢復和補充。根據(jù)地下水靜態(tài)劃分指標和廊坊市地下水水文地質(zhì)特征,樣本井的選取原則為:上限埋深2 m,下限埋深10 m,且近年來觀測數(shù)據(jù)連續(xù)、穩(wěn)定,受人為影響較小。由于三河市和固安縣地下水類型混合水居多,通過歷年地下水埋深數(shù)據(jù)分析,選取上限埋深為10 m、下限埋深為20 m的淺層井來計算分析。

        本次分析以各縣(市、區(qū))為劃分對象,同時考慮資料的代表性和連續(xù)性,對地下水數(shù)據(jù)進行對比和篩選,在全市54眼淺水井中選取42眼作為分析研究對象,選取近10 a(2011—2020 年)的地下水埋深數(shù)據(jù)作為研究系列,基本可代表現(xiàn)狀條件下的地下水變化特征,各行政區(qū)淺層觀測井及樣本井數(shù)量詳見表1。

        表1 各縣(市、區(qū))淺層觀測井及選取數(shù)量分布

        2.2 管理分區(qū)劃分標準

        地下水埋深是地下水變化最直觀的表現(xiàn)形式,其變化趨勢可直觀反映地下水變化特征,選用地下水埋深下降速率作為“紅黃藍白”分區(qū)標準,淺層地下水分區(qū)劃分標準詳見表2。

        表2 淺層地下水分區(qū)劃分標準

        2.3 管理分區(qū)劃分成果

        一般將含水層的1∕2~2∕3作為地下水開采降深的限制指標,采用淺層地下水上限埋深的1∕2 作為劃分指標。根據(jù)廊坊市淺層地下水劃分標準,選取樣本井淺層地下水埋深數(shù)據(jù)進行分析,計算出各行政區(qū)地下水埋深下降速率及平均值,劃分廊坊市地下水“紅黃藍白”分區(qū)。各行政區(qū)淺層地下水下降速率成果詳見表3,管理分區(qū)成果如圖1所示。

        表3 各行政區(qū)淺層地下水下降速率成果

        圖1 廊坊市淺層地下水管理分區(qū)成果

        (1)紅色管理區(qū)。即淺層地下水埋深下降速率超過紅線規(guī)定的地區(qū),為嚴重超采區(qū),表明地下水開采量已經(jīng)突破最終預警線,超過地下水保護限度,水資源供需矛盾急需解決治理。這些地區(qū)要實行最嚴格的水資源管理制度,有效控制不合理開發(fā)利用水資源行為,積極開展水資源保護工作。廊坊市不存在紅色管理區(qū)。

        (2)黃色管理區(qū)。即淺層地下水平均下降速率越過黃線不到紅線的地區(qū),為開采預警區(qū),表明地下水開采量已經(jīng)突破了中期預警線,其地下水資源已不可再進一步開采,需要實施積極的地下水管理制度。廊坊市不存在黃色管理區(qū)。

        (3)藍色管理區(qū)。即淺層地下水平均下降速率越過藍線不到黃線的地區(qū),地下水開采量突破了初期預警線,但地下水下降速率較慢,水資源的開采和保護是可持續(xù)的,可實行常規(guī)的地下水資源管理制度,對開發(fā)利用水資源實施有效管理。由圖1可知,三河、香河、固安和霸州4個縣市屬于藍色管理區(qū)。

        (4)白色管理區(qū)。即淺層地下水平均下降速率不到藍線的地區(qū),地下水埋深多年來較為穩(wěn)定,其開發(fā)、利用和保護處于可持續(xù)狀態(tài),可實施常規(guī)的地下水保護政策。由圖1可知,白色管理區(qū)主要分布在大廠縣、廊坊市區(qū)(廣陽區(qū)、安次區(qū))、永清縣、文安縣和大城縣。

        3 結(jié)語

        (1)對廊坊市各縣(市、區(qū))近10 a(2011—2020年)的淺層地下水埋深數(shù)據(jù)進行計算分析,將地下水埋深下降速率作為分析指標,進行地下水“紅黃藍白”水資源管理分區(qū),明確需采取的水資源管理措施。

        (2)利用地下水埋深下降速率作為分析指標進行“紅黃藍白”分區(qū),考慮影響因素較為單一,但是簡單有效,具有一定參考價值。通過“紅黃藍白”區(qū)域的劃分,可明確各行政區(qū)地下水資源開采利用情況,更好地掌握淺層地下水動態(tài)變化情況,為科學開發(fā)利用地下水資源、防止地下水資源過度開采提供一定的科學依據(jù)。

        (3)地下水埋深數(shù)據(jù)是動態(tài)變化的,隨著地下水超采綜合治理措施的實施和生態(tài)補水工作的開展,水資源開發(fā)利用格局將發(fā)生變化。同時,區(qū)域下墊面條件以及地下水補徑排關(guān)系的變化也會造成地下水區(qū)域相互轉(zhuǎn)化,需及時修正更新分區(qū)成果。

        (4)受資料限制,只對淺層地下水埋深數(shù)據(jù)進行計算分析,考慮的地下水下降速率影響因素并不全面,在以后將會繼續(xù)拓寬影響因素的考慮范圍,進一步提高分析精度。

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