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邯郸平原深层地下水可持续利用研究

时间:2011-07-08来源:

 

摘要:地下水资源是邯郸市生产、生活的主要水源或唯一水源。随着邯郸市国民经济的快速发展,水资源供需矛盾日益突出和尖锐,能否保证深层地下水资源可持续利用是关系到邯郸国民经济和社会发展的关键问题。本文根据邯郸平原近30 年深层地下水的开发利用情况和存在的问题进行了详细的分析和研究,提出今后对深层地下水可持续开发利用的对策和建议。

关键词:水资源;深层地下水;可持续利用;邯郸平原

一、引言

邯郸市是河北省经济发达地区之一,钢铁、煤炭、电力、化工、建材等工业企业星罗棋布,粮食、蔬菜、棉花等多项农业产品生产县(市)被列为河北省生产基地。截止到2008 年底,邯郸市人均GDP 达到18430 元,是改革开放之初1980 年人均GDP 37 倍。经济的快速增长带来的生态环境等问题日益凸显,尤其是20 世纪70 年代以来,地下水开采和地表水拦蓄等人类活动日益增强及连续多年的气候干旱等多重作用,导致山区河流径流量日益衰减,平原河流大部分干涸无水,地下水成为邯郸平原的主要水源或唯一水源。水资源严重短缺,导致地下水连年超采,环境地质问题持续发生,生态功能和社会功能严重削弱,对邯郸的社会和经济发展带来一定影响,成为制约邯郸平原发展的主要因素之一。因此,对邯郸平原深层地下水资源可持续利用研究,关系到该地区的水资源安全和水资源可持续利用等重大水资源问题的决策。

二、研究区概况

(一)研究区基本概况

邯郸平原位于河北省最南部,地处北纬36°06'36°57',东经114°24'115°29'之间。东与山东省毗邻,南与河南省接壤,西依太行山,北临河北省邢台市,包括邯郸市(县)、临漳、魏县、大名、馆陶、曲周、肥乡等14 个县市,区域面积7514.6km2,是邯郸市总面积的60.4%。全区属暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候区,多年平均降水量535.8mm;多年平均水资源量69446 m3;人均水资源占有量106m3,是全国人均水资源占有量的1/21

(二)研究区水文地质与深层地下水

邯郸平原属华北断拗带的一部分,地层主要由新生界第四系松散沉积物构成,区域分布由西向东分别为山前冲洪积物,中部冲湖积物及东部冲积物,其厚度在山前平原地带为200300m,中东部350500m,厚者达500600m。深层地下水是指第四系中深层承压含水层组中的孔隙地下水。在山前平原区,包括第Ⅲ含水层组和第Ⅳ含水层组;在中东部平原区,是指咸水体以下的深层地下淡水,包括第Ⅱ含水层组下部和第Ⅲ、第Ⅳ含水层组。其中,第Ⅱ含水层组底版埋深由山前的40160m,发展到中东部的160280m,含水层总厚度2040m;第Ⅲ含水层组底版埋深在山前为80360m,逐步过度到中东部的360420m,含水层总厚度山前2030m,中东部3040m 4050m,漳河古河道带中心部位可达6070m;第Ⅳ含水组底版埋深在300560m,含水层总厚度2040m

三、深层地下水开发利用现状

(一)开发利用现状

邯郸平原地下水的开发利用历史由来已久,20 世纪70 年代以前,主要开采浅层地下水,但随着打井技术的不断提高,浅层地下水开发利用带来可观经济效益的同时,也充分鼓舞了人们进军深层水开采的速度。据《邯郸市水资源评价》资料统计,自20 世纪70 年代初开始建设深井到2008 年底,邯郸平原实有深井6687 眼,深层水开采量也由70 年代初的零开采增加到1981年的13028 m3,发展到2008 年的30196 m319812008年深层水开采量见图1

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1 邯郸平原深层水历年开采量折线图

对邯郸平原19812008 年深层水开采量计算分析后可以看出:一是28 年间,年平均开采量达到21385 m3,是当地深层地下水限制开采量4682 m3 4.57 倍;二是深层地下水年均开采递增率高达3.16%,且大致呈逐年递增趋势。其中,19811990 年间年均递增率最高为3.88%19902000 年间年均递增率降低为2.79%20002008 年间年均递增率又上升为2.82%;三是深层水开采量使用十分广泛,涉及生活、农业和工业各个用水部门;四是由于多年连续超采,已造成地面沉降、降落漏斗等诸多生态环境问题,并正在持续恶化。

(二)深层地下水水位动态

20 世纪70 年代以来,随着邯郸平原深层地下水开采量的不断增加,地下水位逐年下降,期间偶遇大水年份时水位虽有回升,但总体呈下降趋势,截止到2008 年底,平原区深层地下水平均埋深已达到49.61m,与10 年前的1998 年相比,地下水位平均下降了10.33m,年平均下降速率为1.03m/a。下降幅度>15.0m的区域主要集中在深层地下水漏斗分布的区域内,包括曲周、邱县、馆陶等县。邯郸平原深层地下水19982008年平均埋深过程见图2

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2 邯郸平原19982008 年平均埋深过程线图

(三)深层地下水水位降落漏斗

据观测资料分析,邯郸平原深层地下水水位降落漏斗位于邯郸平原中东部冲湖积区域,主要包括曲周、邱县、馆陶、肥乡、广平、魏县大部及大名县北部,发育于第二含水组下部、第三含水组及第四含水组,开采深度在200400m 之间,为常年混合开采型漏斗。目前,该漏斗北部已与衡水、沧州复合型大漏斗相连。

由于深层地下水补给困难,而连续超采导致地下水水位大幅度下降,漏斗发展迅速。漏斗中心水位埋深、漏斗影响面积分别由1997 年低水位期发现时的50.13m656.0km2 下降到2000 年低水位期的68.76m2645km22008 年低水位期,受邯郸平原“生态水网”的影响,漏斗中心水位埋深回升到64.47m,影响面积扩展到2971km2。可见,随着时间的推移,若不采取补救措施,深层地下水水位降落漏斗将继续扩展下去。

四、深层地下水开发利用存在的问题

(一)开发利用缺乏统筹规划和有效管理

水资源是一个统一的自然系统,地下水和地表水在一定条件下可以相互转化,是不可分割的统一体,但由于对水资源开发利用缺乏流域统筹规划和有效管理,造成流域上下游水资源分配不尽合理,尤其上游大量蓄水和引水,造成下游河流断流,地下水成为部分县市的主要水源或唯一水源,而超量开采导致地下水位持续下降,工农业生产和城市用水十分困难,生态环境严重恶化。

(二)利益驱动和现有水资源供给不足导致深层水常年超采

由于深层地下水水质较好且开发成本相对较低,受到工农业生产和生活等用水部门的青睐。农民为使自己的耕地获得较好收成,政府为增加GDP 招商引资建厂,人民群众用水安全等无不靠开采深层地下水来维持。因此,受利益驱动和在现有水资源供给不足的条件下,深层地下水被常年超采的状况可想而知。

(三)地下水资源浪费严重

邯郸平原农业灌溉是水资源的最大用户,其用水量占总用水量的80.0%左右,目前各县虽建有不少节水灌溉工程,但仍多以传统大水漫灌方式为主,有效利用率较低,灌区渠系的有效利用率在0.45 左右,井灌区灌溉系数也只有0.75 左右。农业用水浪费严重,城市用水浪费也很突出,工业用水的单位耗水量比先进国家高出数倍或数十倍,重复利用率远远低于发达国家。

(四)深层地下水过量开采,产生一系列生态环境问题

在用水集中且缺乏地表水和浅层淡水的县(市),深层地下水常年过量开采,导致地下水位持续下降,深层水漏斗面积逐年扩大,部分区域含水层局部疏干、水质恶化、地面沉降、水质发生盐化等生态环境问题日益突出。

(五)对深层地下水可采资源量与开采利用条件研究程度较低

邯郸平原水文地质条件比较复杂,20 世纪60 年代虽对水文地质进行过详细勘察,1973 年后对地下水动态进行了长期观测,有关环境水文地质课题和区域深层地下水资源量也进行过相关研究及简单估算,但由于多年来大部分县(市)区都已进行了不同程度的开采,下垫面及其它诸多因素发生改变,深层地下水的补给量明显减少,资源量已发生变化,邯郸市水资源第2 次评价时由于条件所限也仅仅涉及到深层水开采量问题,因此需要进一步进行详细调查和科学论证、评价、研究深层地下水资源量、可开采量及运动规律。

五、深层地下水可持续利用对策

邯郸平原水资源短缺和水污染严重已是不争的事实,成为制约邯郸经济发展的主要因素之一,对粮食生产和饮用水安全也构成重大威胁,所以,必须确立水安全的忧患意识,做到“未雨绸缪”。

(一)确立深层水战略地位,摸清深层水资源量,依法限采

深层地下水是封闭性含水层,可再生、可恢复的能力极差,从“可持续发展”角度考虑,应将其定位在应急状态下使用或作为饮用水源开发利用,而不能用于工农业生产和空调制冷等其他方面。同时,水行政主管部门应尽快投入经费和技术人员,进行相关的地质勘察研究和论证评价出深层水资源量与可开采量,进而协助立法部门出台《深层水限采决定》或意见,建立和完善违规追究、审查、监督机制,并将执行情况列入地方各级政府和水行政主管部门年度考核目标之内,达到依法限采之目的。

(二)发挥经济杠杆作用,加强深层水管理

水行政主管部门在摸清深层水资源量的基础上,按照定额管理、总量控制的管理模式,制定出相关县市切实可行的深层水开采计划和开采措施,严格控制深层水的开采量,确保深层水水位有计划的停降和恢复。同时,严格执行环境成本内部化的经济政策,按照全成本(包括水资源费、开采成本、地面沉降损失费、环境税)向用户全额收费,发挥经济杠杆作用,达到少开采或不开采之目的。

(三)充分利用平原“生态水网”,置换深层灌溉水和拦蓄大气降水邯郸平原“生态水网”工程建设已具规模,现有骨干渠道1200km,蓄水闸坝40 余处,“漳河上游”水、“引黄济邯”水相继到位。因此,充分利用平原“生态水网”供、蓄水工程,在增加地表水灌溉和替换深层水灌溉的基础上,利用骨干渠道、闸坝、坑塘、洼淀、古河道拦蓄外来引水和当地沥水,增加地下水补给量,恢复地下水资源量,改善水生态环境和社会环境。

(四)积极引进“长江水”,彻底置换工业水

邯郸平原工业用水量占总用水量的10%左右,虽说用水总量不大,但因其水源地多集中在县城区且常年开采,极易造成局部小型工业开采型漏斗而导致城区生态环境恶化。2015 年前,“南水北调”引江中线水即可供给到位,平原各县应积极引进长江水,建设蓄水工程,安排用水规划,彻底置换工业用深层水,早日消除工业开采型深层水地下漏斗。

(五)改造利用咸水、微咸水,增加水资源可利用量

根据邯郸市2008 年出版的《邯郸市水资源评价》成果,邯郸平原浅层地下咸水、微咸水面积1744km2,多年平均补给量24206 m3。应严格要求和加以推广应用比较成功的咸、淡水混合灌溉技术,充分利用咸水和微咸水资源量,既能增加水资源可利用量,又能保证粮食增产和改造土壤。同时,改造利用咸水和微咸水,对增加地下蓄水库容,扩大浅层淡水面积,增加降水入渗量,改造盐碱地都具有显著的效果。

(六)加强用水宣传,建立节水型社会

水资源严重短缺已成为制约邯郸平原社会经济发展的重要因素之一,今后应在积极拓宽水资源渠道的同时,继续强化全社会的节水意识,形成浓厚的节水氛围,并通过调整用水结构,强制推行先进的节水技术和节水工艺,并以调整农业种植结构和推广节水灌溉技术为根本措施,建设节水型高效农业,抓好农业节水工作;以推进定额用水为重点,对新建、改建和扩建的工业企业项目建设做好水资源论证工作,抓好工业节水工作;根据平原各县水资源条件和经济社会发展状况,按照科学发展观的要求,逐步建成制度完备、设施完善、用水高效、生态良好、发展科学的节水型社会。

作者简介:周尽忠,男,汉族,河北省邯郸水文水资源勘测局,高级工程师,主要从事水文水资源勘测研究工作。