商丘地区地下水资源的优化利用分析
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摘要：商丘地区蕴藏着较丰富（相对）的地下水资源，地表水资源可利用量微弱。随着经济的快速发展对水量需求的不断提高，地下水开采量日益增加，地下水超采严重、采补失衡等问题十分突出。本文通过分析商丘地区的水文地质条件、开发利用现状等，提出了今后地下水资源开发利用技术措施。
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。
参考文献
[1]河南省地质矿产局. 河南省商丘地区浅层地下水资源评价[M]. 北京 ： 地质出版社，1985
[2]冯斌，郭新体， 张西池.豫东平原新近系深层地下水水文地质参数探讨[J].人民黄河，2006，28（8）.
[3]高灿鹏，任红雨，冯斌，等.河南省商丘县第三水厂赵油坊水源地供水水文地质勘察报告. 河南商丘水文工程地质勘察院（内部出版），1997.
[4]冯斌，郭新体，等.河南省柘城县第二自来水厂徐园水源地供水水文地质详查报告.
河南商丘水文工程地质勘察院（内部出版），2004.
[5]李玉信.豫东平原水文地质特征与地下水资源及其开发战略的分析[J]. 河南地质，
1990，（4）：43-47.
[6]乔世珊. 加强我国地下水超采区治理的对策和建议[J]. 中国水利， 2008（23）： 37-39.
[7]籍传茂，王兆兴. 地下水资源的可持续利用[M]. 北京：地质出版社，1999.
[8]河南省地质环境公报（地质灾害、地质环境等概况）.2005.
[9]高岩， 武义成，许长征.引黄是解决商丘水资源不足的主要途径[A].《青年治淮论坛论文集》[C]，2005年.
[10]商丘水资源公报，2013年。
作者简介：杜学峰（1968.11-），男，河南扶沟人，水工环工程师，长期从事水工环地质工作