河南愚公泉地下岩溶水资源开发现状与保护探讨

韩 政,王 悦

(河南省地质矿产勘查开发局第一水文地质工程地质队,河南 郑州 450045)

愚公泉位于新乡市凤泉区,太行山前灰岩低山丘陵区,土薄石厚,自古属严重缺水区。为改变缺水贫困面貌,1966年冬,新乡市郊区耿黄人民公社党委,遵照毛泽东主席关于“愚公移山、改造中国”的指示,率全社人民,经过 8年艰苦奋斗,凿成一、二、三号泉。当时该泉出水 1.6m3/s。同时凿成 5 km长输水隧洞,建立 15处提水站,架设 15座渡槽,修砌石渠道 50条,总长 125 km,挖掘总土石方 400万 m3。13个自然村受益,有效灌溉面积达 1.9万亩。使历史上水源奇缺的新乡北部山区,变成了“泉水哗哗流,渠道绕山头,不怕天大旱,年年保丰收”的社会主义新山区。为此中央新闻纪录电影制片厂拍摄了《愚公泉》纪录片,共有 130多个国家和地区贵宾来此参观。外国朋友赞赏该泉为世界人工建筑史上的又一奇迹。现在发展成为著名的旅游胜地和青少年爱国主义教育基地。

1 地下水资源开发现状

根据监测资料,20世纪 70年代之前,泉域岩溶水基本处于动态平衡状态,之后由于受气象和人工开采影响,地下水位出现两个下降周期,即 1983～1988年,地下水位从 92.5m下降至 76.5m,下降 16m,年均下降 2.7m;1988年集中降水使地下水位回升 9m;随之出现第二个下降周期,地下水位从 1988年的 91m,下降至 1993年的 76.3m,下降 14.7m,年均下降2.4m。随后随着降水量的增大,地下水位逐年回升,至 1996年年水位上升至 100 m,1997年随着降水量的减小,地下水位又继续下降。多年上呈现岩溶水的集中补给,长期消耗特点。从愚公泉地下水位多年动态曲线可以看出,自 1996年以来,地下水逐年下降,至 2002年降至最低,2003年 ～2005年,随着降水量的加大,地下水位逐年上升。但在 2006年以来,地下水位再次进入下降期。

1.1 岩溶地下水开采量

根据调查统计,现状条件下,泉域内丘陵山区岩溶水农业、生活开采量 2 600×104m3/a,愚公泉一带地下水集中开采量2 000×104m3/a,城区自来水公司及厂矿自备井开采量 2 760×104m3/a,辉县电厂水源地开采量共计 1 825×104m3/a,孟庄电厂一带开采量约 590×104m3/a。因此泉域岩溶地下水总开采量为 9 775×104m3/a。在平水年(降水保证程度 50%),地下水基本达到采补平衡,但在枯水年(降水保证程度 75%),地下水补给量小于其开采量,需消耗地下水储存量,然后至丰水年以丰补欠。根据前人计算,岩溶水储存量达到 13 300×104m3/a,虽然岩溶水有着巨大的可调节能力,但近年来愚公泉地下水一直处于超采阶段。连续枯水年也可能导致水资源枯竭。

1.2 地下水水质变化

泉域地下水质仅在愚公泉有多年资料,根据分析其水化学类型主要为 HCO3—Ca、HCO3—Ca M g型水,总溶固小于1 000mg/L,PH值 7.71～8.21,属弱碱性淡水。地下水自1885年至今,其地下水其他指标变化不大,但其总硬度、氯离子成分、硫酸根离子等成分呈明显上升趋势,总硬度从223.00 mg/L上升到 456.90 mg/L;氯离子从 14.7mg/L上升到 121.13mg/L;硫酸根离子从 31.64mg/L上升到173.05 mg/L。水质总体质量正处于不断恶化之中。其总硬度已将近超出生活饮用水质量标准。

此外根据愚公泉 2号井水质分析,其锶含量 0.468 mg/L,硒含量 0.011mg/L,均达到国家《饮用天然矿泉水标准》(GB 8537—1995)(锶含量要求大于 0.2mg/L,硒含量要求大于 0.01mg/L),其他限量指标、感官指标、污染物指标均符合标准要求,适合作为锶、硒复合型饮用天然矿泉水开发。根据有关资料,硒型矿泉水在河南省尚属首次发现。

2 存在的问题

(1)由于自上世纪 80年代以来地下水开采强度逐年增大,而降水量有所减少等原因,目前地下水开采量(9 775×104m3/a)大于 1991年以来地下水年平均补给量(9 383.98×104m3/a)。地下水在 1991年以来,总体上水位不断下降,平均年降幅 1.17m,愚公泉在枯水年面临干涸。

(2)由于地下水开采强度大、地下水污染等原因,泉域内水化学类型主要为 HCO3—Ca、HCO3—CaMg型水;总溶固小于 1 000 mg/L,PH值 7.71～8.21,属弱碱性淡水。根据其1985年 ～2008年水质化验分析资料,其总硬度、氯离子(Cl-)、硫酸根离子(SO42-),其含量呈逐年上升趋势,愚公泉水质总体正趋于恶化。

3 主要防治措施

(1)由于问题的主要根源在于地下水的开采量偏大,因此应大力提倡节水,用水注重开源节流,南水北调中线干渠将由泉域内通过,应加大对渠水的利用,以此保护泉域内地下水资源;

(2)加强愚公泉泉域地下水径流场调查研究,对其污染源、污染途径、污染成分,圈定愚公泉重点防护区,对保护区内的煤矿,采石场等厂矿给予综合治理,杜绝污染源进入地下水系统。