太和縣地下水資源開發(fā)利用存在問題及對策探析

(安徽省阜陽市水資源管理處，安徽 阜陽 236001)

太和縣位于安徽省西北部，阜陽市北部，面積1 822 km2，總?cè)丝?71.2萬。區(qū)內(nèi)地勢平坦開闊、由西北向東南微傾。微地貌類型有泛濫坡平地、河間平地和河間洼地。

太和縣城鎮(zhèn)居民用水及工礦企業(yè)用水全部來自地下水。其中，城市供水主要集中開采中深層地下水，農(nóng)村則以分散開采淺層地下水為主。隨著工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，地下水資源供需矛盾越來越突出。由于工業(yè)企業(yè)大多集中于城區(qū)及近郊，承壓水開采布局不合理，局部地區(qū)嚴(yán)重超采，造成承壓含水層采補(bǔ)失調(diào)、地下水位持續(xù)下降和地下水污染等環(huán)境地質(zhì)問題。針對這些問題，本文從地下水資源管理角度，提出解決對策。

圖1 太和縣規(guī)劃區(qū)水文地質(zhì)圖

1 環(huán)境水文地質(zhì)概況

本區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)氣候，多年平均降水量857.0 mm?？晒╅_發(fā)利用的含水層有淺層含水層組、中部弱透水層組及深層含水層組。

淺層含水層組主要由晚更新統(tǒng)(Q3)的砂層組成，厚40 m左右，地下水與大氣降水、地表水聯(lián)系密切，為一開放的地下水含水系統(tǒng)。

淺層地下水的富水區(qū)呈帶狀分布于太和雙廟一帶，中等富水區(qū)呈不連續(xù)帶狀廣泛分布，弱富水區(qū)在區(qū)內(nèi)廣泛分布 (見圖1)。

中部弱透水層組介于淺、深層含水層組之間，厚約160 m，主要由中更新統(tǒng)(Q2)粘性土夾砂層組成，含水微弱，透水性差，不作為供水目的層。

深層含水層組下伏于弱透水層之下，底板埋深約為500 m。巖性主要為新第三系(N2)砂層組成。因中間弱透水層組的覆蓋，構(gòu)成了半封閉的地下水含水系統(tǒng)[1]。深層地下水中等富水區(qū)分布北部和東部，弱富水區(qū)分布在中部一帶(見圖1)。

2 地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

全縣共有淺層地下取水井373 244眼，取用地下水13 275.43 m3/a。農(nóng)業(yè)用水量6 467.28萬 m3/a,工業(yè)用水量為3 246.61萬 m3，鄉(xiāng)村生活用水量為3 066.19萬 m3/a,城鎮(zhèn)生活用水815.11萬 m3/a。

目前有深層地下開采水井172眼，在縣城及開發(fā)區(qū)密集分布，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布比較零散。深層開采井共有三種類型：

2.1 太和縣自來水廠

目前有自來水井14眼，開采地下水約559萬 m3，分布于太和縣城區(qū)內(nèi)，地下水靜止水埋深34～35 m，動水位約50～60 m。

2.2 縣城單位自備井

城區(qū)內(nèi)自備井有21眼，主要為醫(yī)院、學(xué)校、工廠等企事業(yè)單位的自備井，年開采量約為200萬 m3。

2.3 縣城浴池賓館開采井

浴池賓館有開采井32眼，年開采量約300萬m3。

2.4 開發(fā)區(qū)工廠自備井

開發(fā)區(qū)內(nèi)目前有自備井34眼，年開采量約420萬 m3。據(jù)地下水位統(tǒng)測結(jié)果[1]，靜水位埋深約15～20 m，動水位埋深30～40 m。

2.5 鄉(xiāng)鎮(zhèn)單位自備井和農(nóng)村自來水廠

鄉(xiāng)鎮(zhèn)單位和農(nóng)村自來水廠共有水井71眼，在區(qū)內(nèi)分布比較零散，主要為生活用水，地下水年開采量約450萬 m3。地下水靜止水位埋深約6～10 m。

3 開采地下水引發(fā)的環(huán)境水文地質(zhì)問題

3.1 地下水污染較嚴(yán)重

淺層地下水中氯化物含量極低，普遍低于200 mg/L，個別地方>350 mg/L。而弱承壓水、承壓水中含量極高，普遍>350 mg/L。

淺層水中硝酸鹽≤2 mg/L，個別點(diǎn)>20 mg/L： 深層地下水均≤2 mg/L。

淺層地下水中氟化物在河道帶和泛濫坡平地地區(qū)≤1.0 mg/L，河間帶水中氟化物為1.0～2.0 mg/L，河間洼地>2.0 mg/L。深層地下水氟化物普遍為1.0～3.0 mg/L，個別地方小于1.0 mg/L。

地下水中砷的含量淺層水高于中深層水(弱承壓水、承壓水)。

地下水中重金屬(鉛鎘鉻汞)含量普遍較低，僅在雙浮鎮(zhèn)、高廟鎮(zhèn)有三個樣點(diǎn)超標(biāo)。

地下水中氟化物、碘化物、錳、鐵、三氮、砷、溶解性總固體和總硬度普遍超標(biāo)，為較嚴(yán)重或嚴(yán)重污染區(qū)。

據(jù)報告，區(qū)內(nèi)淺部循環(huán)系統(tǒng)孔隙水具有明確的鹽化和酸化趨勢，中間過渡系統(tǒng)孔隙水有比較明顯的鹽化和酸化趨勢，深部滯流系統(tǒng)孔隙水具有鹽化的跡象，這一趨勢需要繼續(xù)觀察，應(yīng)引起足夠重視。

3.2 地下水位下降

區(qū)內(nèi)農(nóng)村分散式供水以開采淺層地下水為主，目前水位埋深在2.5～5 m。

中、深層地下水開采井在鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村布局比較分散，城區(qū)比較密集，開采層位以深層為主，中層為輔。城區(qū)深層地下水位埋深在30～40 m，動水位可達(dá)60 m，已經(jīng)形成了降落漏斗，而且降落漏斗還在擴(kuò)展，長軸方向為北西-南東向。

(1)由于中層與淺層地下水存在一定的水力聯(lián)系，接受淺層的補(bǔ)給，造成淺層地下水位下降，使包氣帶厚度增加，給農(nóng)民的生活和耕作產(chǎn)生了一定的影響。

(2)改變了地下水的循環(huán)條件，易造成水質(zhì)變化。

(3)地下水位持續(xù)下降，造成粘性土壓密釋水，城區(qū)內(nèi)已經(jīng)有地面沉降的跡象，極易在汛期強(qiáng)降雨時積水，存在地面沉降災(zāi)害。

4 環(huán)境水文地質(zhì)問題原因分析

4.1 地下水污染原因分析

太和縣地下水中均有鐵錳元素超標(biāo)現(xiàn)象。主要形成原因是地層中大量的鐵、錳結(jié)核及鐵錳質(zhì)侵染。這些鐵錳質(zhì)組分在淋濾、運(yùn)移過程中溶解于地下水，造成含量升高。

高鐵地下水在抽水過程中，由于氧化還原環(huán)境等條件驟然變化，會在井管過濾器及附近地層發(fā)生鐵的氧化物沉淀，導(dǎo)致出水量衰減。

錳元素形成原因和鐵形成原因基本相同。另外，污水中的有機(jī)質(zhì)屬較強(qiáng)的還原劑，可將錳還原為二價錳，并在水中與CO2作用而溶解，造成錳含量升高。

地下水中氟主要來源是巖土層中氟化物。高氟地下水形成，一是要有提供氟化物的巖層和有利于積累的低洼地形；二是有使氟化物濃縮富集的水位淺埋和干燥的氣候條件；三是有促進(jìn)氟化物的活化和向水中轉(zhuǎn)移的堿性環(huán)境。

地下水中的硝酸鹽氮主要來自農(nóng)田施用化肥、污灌和土壤中NH4+的微生物硝化作用，NO3-N極易隨土壤自由水淋溶進(jìn)入地下水。

砷元素成為影響水質(zhì)的主要元素之一，淺、中深層地下水As含量超標(biāo)。地下水中砷元素成因以原生為主，在部分相關(guān)工業(yè)聚集區(qū)會造成人為活動成因。

4.2 地下水位持續(xù)下降原因分析

4.2.1 人類工程活動干預(yù)了地下水系統(tǒng)

區(qū)內(nèi)地下水徑流受地形及含水介質(zhì)的控制，原始的地下水流動方向是自西北向東南。受地下水長期超采的影響，地下水流動方向發(fā)生了很大變化，地下水向著漏斗中心徑流。

4.2.2 中深層地下水超采嚴(yán)重

城區(qū)中深層孔隙水超采現(xiàn)象嚴(yán)重。由于城市用水量在逐年增加，為了滿足城市供水，只好掠奪性地開采中深層地下水。而中深層地下水資源總體上較為貧乏，其允許開采量是有限的。城區(qū)水源地的允許開采量應(yīng)是地下水開采最起碼的約束條件，但城區(qū)無節(jié)制、無計劃地濫采現(xiàn)象仍然存在，城鎮(zhèn)超采系數(shù)在1.64左右。

4.2.3 地下水資源開發(fā)利用布局不合理

(1)水資源開發(fā)格局上不合理，形成了單一開發(fā)利用地下水資源的格局。

(2)已開發(fā)的水源地平面布局不合理，城區(qū)已開采的井群大都集中布置在某一區(qū)域，井越打越深，越打越密，抽取的水量卻越來越少。

(3)地下水開采層位的不合理

隨著地表水和城區(qū)淺層地下水污染加劇，形成集中開采中深層地下水的格局。城區(qū)外圍古河道含水層厚度大，水量豐富，水質(zhì)較好，這部分地下水開發(fā)利用較少，這一格局也是極不合理的。

(4)已開發(fā)的水源地?zé)o節(jié)制開采、無計劃的濫采已習(xí)以為常，對引發(fā)不良環(huán)境地質(zhì)問題不夠重視，甚至置之不理。

4.2.4 地下水研究滯后于開發(fā)利用

中深層地下水研究工作嚴(yán)重滯后于地下水的開發(fā)利用，應(yīng)根據(jù)中深層的水文地質(zhì)條件，計算出每年能開采的地下水量的臨界水位，為開發(fā)利用地下水資源提供科學(xué)依據(jù)。

4.2.5 地下水資源管理水平較落后

由于地下水資源開發(fā)規(guī)模發(fā)展快，地下水資源開發(fā)利用中有許多理論、技術(shù)上的問題沒有解決。因而，在地下水資源管理中往往缺乏管理依據(jù)。同時，在地下水資源管理手段上也較落后，與當(dāng)代社會科技發(fā)展水平不相適應(yīng)。地下水信息系統(tǒng)是進(jìn)行地下水動態(tài)管理的有效手段，這方面工作還沒有啟動，水資源管理更多地停留在水資源費(fèi)的征收上。

5 地質(zhì)環(huán)境變化防治對策

5.1 原生高氟地下水防治措施

地氟病區(qū)改水主要途徑有：

(1)改變?nèi)∷畬游?，尋找低氟地下水源。在大部分病區(qū)存在不同層位的優(yōu)質(zhì)低氟水源，可通過改良成井工藝，抽取低氟水作為供水水源。

(2)促進(jìn)水循環(huán)、降低水氟含量。地下水逕流滯緩是淺層地下水氟富集的主要原因?？赏ㄟ^人為因素改變地下水循環(huán)條件，達(dá)到降低水氟含量的目的。農(nóng)村大口徑井多是公用水井，用水量大，局部地下水逕流速度變大，從而減小水氟含量，因此采用大口徑淺井集中供水是改善高氟地下水源的有效途徑。

5.2 開采地下水引發(fā)的環(huán)境問題解決對策

5.2.1 積極開發(fā)新水源地，減少中深層地下水的開采

在舊縣鎮(zhèn)-稅縣鎮(zhèn)沿沙潁河兩岸一線，以及雙浮-吳店集-孫寨-關(guān)集-原墻集環(huán)線，地下水有一定的開采潛力，具有建立大中型集中供水水源地的條件。充分利用發(fā)現(xiàn)的水源地，開發(fā)利用淺層地下水，限制中深層地下水的開發(fā)。

5.2.2 綜合利用地表水和地下水

從長遠(yuǎn)考慮，依賴單一水源進(jìn)行供水是不可取的。由于淺層地下水資源豐富、且調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，地表水取水便捷，所以工農(nóng)業(yè)供水應(yīng)綜合利用地表水和地下水，進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)模式。

5.2.3 合理調(diào)整開采層位

深層地下水開采集中于190～250 m層位，日開采量大，應(yīng)控制開采。250～340 m、360～450 m層位的地下水開采量較小。因此，深層地下水應(yīng)分層開采，但應(yīng)嚴(yán)格審批取水地段和取水量。

5.2.4 合理調(diào)整開采井布局

主城區(qū)開采井較集中，開采強(qiáng)度大，應(yīng)減少開采井，控制開采量。

5.2.5 計劃用水、節(jié)約用水

節(jié)流是最廉價的開源，供水能力的增長，要更多地依靠節(jié)約用水，依靠降低消耗來實現(xiàn)。因此，要提倡計劃用水、節(jié)約用水，提高水資源重復(fù)利用率。

(1)要節(jié)水、就要管水。

加強(qiáng)水法規(guī)宣傳，通過各種形式，大力開展節(jié)水法規(guī)宣傳教育，提高全民水資源憂患意識和法制觀念。

強(qiáng)化《取水許可制度》管理，不斷提高規(guī)范化管理水平。

加強(qiáng)計劃用水管理工作。計劃用水，并非限制用水，而是促進(jìn)合理用水，減少浪費(fèi)、降低成本。要根據(jù)國家頒布的定額標(biāo)準(zhǔn)，通過水平衡測試，完善定額標(biāo)準(zhǔn)，使用水計劃指標(biāo)日趨科學(xué)合理。

(2)要管水，就要“養(yǎng)水”。

養(yǎng)水，就是運(yùn)用科技手段，涵養(yǎng)水源。

不斷加大水資源管理的科研方面投入，制定出地表水、地下水綜合開發(fā)利用長期規(guī)劃，從質(zhì)量上，數(shù)量上保證水資源的持續(xù)供給，努力改善用水結(jié)構(gòu)，提高科學(xué)管理水平。

在地下水水源地，分級建設(shè)水源地保護(hù)區(qū)，在保護(hù)區(qū)內(nèi)應(yīng)即清除有可能造成地下水污染的各種污染源。

持續(xù)努力改善城鎮(zhèn)及農(nóng)村衛(wèi)生條件，合理施用化肥農(nóng)藥，防止淺層地下水污染。

6 結(jié)語

太和縣以開采地下水源為主，與八十年代相比，中深層地下水開采量增加3倍多，從而誘發(fā)了地下水水位持續(xù)下降、水質(zhì)惡化等環(huán)境地質(zhì)問題。尤其是大面積的降落漏斗，中心動水位埋深達(dá)50～60 m，并開始出現(xiàn)地面沉降的跡象。

針對地下水開發(fā)利用過程中主要問題，應(yīng)采取綜合規(guī)劃、綜合調(diào)控、綜合利用的原則。淺層地下水主要適合于解決農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)村人畜用水；深層地下水資源有限，開發(fā)利用必然以地面沉降為代價，目前的關(guān)鍵問題是開采過于集中。應(yīng)逐步調(diào)整深層地下水開采布局，以適當(dāng)強(qiáng)度分散開采，主要用于城鎮(zhèn)生活供水為妥。城鎮(zhèn)工業(yè)用水供需矛盾突出的地區(qū)，應(yīng)早作規(guī)劃，通過開發(fā)利用淺層地下水，引調(diào)外水，或調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來解決城鎮(zhèn)的工業(yè)用水問題，但不管通過何種方式都不能以犧牲社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境為代價，從而保證水資源的持續(xù)供給和永續(xù)利用。