对豫东地区地下水资源的理性分析

张连强，李建涛，杨义栋，黄 婷

(河南省地质矿产勘查开发局第十一地质队，河南商丘 476000)

地处黄河冲积平原东部的豫东地区，地形开阔，地势平坦，地势微呈西北高东南低，地面海拔高程37～56m，为黄河冲积平原(黄河冲积扇下部边缘相)地貌单元。本区地表水系发育，沟渠纵横，均为季节性河流，属淮河水系。由于地表水贫乏，地下水成为豫东地区工农业生产和生活用水的主要水源。该区水资源总量22.85亿m3，人均水资源量仅为280m3，亩均水资源量240m3，分别不足全省和全国水平的2/3和1/8，远低于国际上公认的人均1 000m3的下限，属重度缺水地区。因此，研究本区地下水资源的分布特征、开发利用条件、利用现状等，是目前所面临的迫切任务，对亟待解决开发利用过程中所存在的问题或隐患，并提出相应的对策与建议具有十分重要的意义。

1 地下水资源的特点

地下水资源是一种矿产资源，是由补给资源和储存资源构成。同时又是随时间和空间有规律变化的动态资源、循环资源，是重复利用及综合利用的资源。其主要特点是具有流动和可再生性，并具有完整的输入、输出等系统特性。

地下水作为水循环的一部分，在整个水圈的大系统中，是一个相对独立的子系统。空间上分布广泛、储量大、动态稳定、有很好的调蓄能力;时间上流动缓慢、季节性变化小，在运移或开发条件下，能得到降水、地表水等方面的补充和更新，并与之存在相互转化、相互补给的关系。

地下水自身具有净化功能，经过天然过滤或上覆隔水层的保护，水质洁净，具有水质好、温差小、提取易、费用低、供水保证程度高等特点，并富含人体所需的多种微量元素和矿物质，一般不需处理即可使用。

2 地下水资源的分布及特征

豫东地区地下水在空间分布上具有多层性，新生界松散沉积物厚450～1 300m，含水砂层与其间的粘土、粉质粘土、粉土等岩性交互沉积，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70m以浅)、中深层含水段(70～350m)、深层含水段(350～600m)和超深层含水段(600～1 300m)。各含水段主要特征见表1。

表1 各含水段主要特征

浅层地下水是降水下渗、河水侧渗、灌溉入渗等多重补给而形成的一种具有可恢复性的资源。径流方向基本上同现代地形倾斜方向一致，为西北～东南，天然条件下的水力坡度约1/6 000，垂直交替是浅层水运动的主要特征。排泄途径为工农业开采、蒸发。

中深层、深层、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，各含水层之间的水力联系很弱，均以水平渗透为主，天然状态下地下水近似处于静止的封闭水形式，补给迟缓、量小。径流方向与现代地形倾斜方向一致，由西北向东南缓慢径流。排泄途径为侧向径流及人工开采。

3 地下水资源开发利用现状

豫东地区水资源总量22.85亿m3，扣除地表水地下水重复计算量3.20亿m3，而实际可供水资源量仅为19.65亿m3，其中地下水12.13亿m3。据近年用水统计，豫东地区地下水开采总量为10.81亿m3，其中浅层地下水开采总量为10.23亿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5.4%。地下水供水量占总用水量的81.5%。

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。20多年来，由于开采集中和超量开采，使地下水位逐年下降，浅层地下水水位埋深已由1985年平均3.56m，下降到目前平均10.84m;深层地下水由1973年平均水位埋深14.27m，1990年平均水位埋深29.65m，到2009年平均埋深为66.55m。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，将对地下水(尤其是深层地下水)的需求量大幅增加。

4 地下水资源开发利用过程中存在的问题

4.1 浅层地下水短缺

豫东地区水文气象总的特点表现为春秋季十年九旱。受气候条件的制约，自进入上世纪90年代以来，本区降水量较常年大幅度减少，坑塘干枯，河水断流。而浅层地下水又是农田灌溉的主体，由于地下水开采量的增加、补给量的不足，使得浅层水含水层衰竭，水位持续下降，降雨入渗速度加快、滞留耕作层时间短，引发了抽水成本增加，水井报废增多，农民负担加重，赖以吸收土壤水和潜水生存的耕植物受到威胁，生态环境失衡、恶化等系列问题。

4.2 地下水体遭受严重污染

水位下降改变了地下水的补给条件，使之浅层地下水易于污染，地下水体一旦被污染，将是最具破环性的污染，不但短期内难以恢复，且更难以治理。

目前该区大多河道水质都在V类以上。城镇生活、工矿业产生的臭、污、废水进入排污沟渠或河道后，径流不畅，甚至滞留，污水渗漏扩散途径缩短，使蒸发剩余量直接侧渗补给地下水，致河道沿岸地下水质处于Ⅳ类以上，长期以往造成浅层地下水体受到了严重污染。

4.3 居民用水面临饮水安全隐患

地下水的过量开采和不合理使用超过了系统支付能力，使水动力条件及含水层水文地球化学条件发生了改变，使水位以上地层中水文地球化学环境发生了转化，因此，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。

4.4 社会经济可持续发展遭遇障碍

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，为了满足城市供水，只好掠夺性地开采深层地下水。随着需水量的增加，开采规模不断扩大，伴随着供水用途的不同，井越打越深，大量消耗储存量，使地下水层供水能力下降，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。至此，若不及时采取行之有效的措施对深层地下水开采的严格管理和控制，不久的将来，本区将会面临供水严重不足，生活、生产得不到可靠保障的严峻局面。

4.5 地下水超采潜伏地质灾害隐患

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，不但改变了地下水原来的径流方向，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，导致地面沉降等不良地质环境问题。由此将会造成地下管道、煤气管道以及道路遭受破坏、建筑物倾斜等严重后果，应引起高度重视。

4.6 深层地下水的研究滞后于开发利用

本区以往对浅层地下水资源进行过多次调查评价，研究程度较高，而对深层地下水资源的研究、评价程度还很低、缺乏管理依据(超深层地下水的研究还属空白阶段)。进而引发水源地选址不当、范围偏小、取水井布设密度大、开采层位配置过于单一等系统问题，故造成集中超采深层地下水严重的局势。由于深层地下水监测预警系统建立的不完善，观测井眼数量严重不足，致使观测结果不能真实地反映区内地下水动态变化规律，地下水漏斗区范围也不能有效地控制。因此，只有在全面了解深层地下水形成背景、分布特征，并按地下水系统对地下水资源量作出正确评价的基础上，才有可能合理开发利用地下水，为后代子孙造福。

5 地下水资源开发利用潜力分析

地下水在空间分布上的多层性，为利用地下水资源分层开采和合理配置提供了有利条件。

5.1 浅层地下水资源的潜力分析

浅层地下水是本区农业开发利用的主体，尽管水位因降雨量减少在逐年下降，城区范围浅层地下水又遭到了不同程度的污染无法利用，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很大。

5.2 深层地下水资源的潜力分析

深层地下水补给周期长，循环更新速度慢，可持续开采量亦受到诸多因素的限制。纵观全区，虽然深层地下水资源量与全国乃致本省相比较为贫乏，但由于本区主要产业为农业，目前对深层地下水的开采还仅限于供城镇工业及生活用水，故深层地下水开采量远远小于浅层地下水开采量，所以，该区深层地下水资源的开发利用潜力还很大。

5.3 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，地热资源主要分布在区内的中—南部和西部范围，开发利用的潜力较大。近两年，本区已经开始起步或尝试性的开发利用超深层地下水(热水)资源。随着社会经济的不断发展，人民物质生活水平的日益提高，人们对医疗、保健条件及休闲娱乐方面的改善也愈来愈加重视，超深层地下水的供给将对该区的社会经济发展起到不可忽视的作用。

6 地下水资源开发利用的战略措施

6.1 合理开发利用地下水促进生态环境良性循环

水是人类赖以生存和社会发展的生命线，也是生态与环境平衡的支撑要素，做到“人与自然和谐共存”，积极维护生态平衡、保护环境资源则是我们义不容辞的责任和义务。面对本区地下水资源贫乏的处境，要科学认识地下水资源的客观规律，正确判断地下水在自然环境和经济社会发展中的地位和作用，准确把握地下水资源开发利用中的量和度。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。

6.2 统筹调整开采布局实施含水层恢复与保护工程

科学地统筹规划，合理布局，以地面总允许沉降量和年允许沉降量为约束条件调整地下水超采区井眼量，压缩地下水开采量，增加人工回灌量，力争把地下水位恢复到不引发生态环境地质问题的最佳位置。以科学的态度遵循地下水资源系统的规律和特性，有序开采、分质供水、联合调度、加强管理，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。

6.3 建立地下水动态监测信息管理系统与临界预警机制

地下水质和量的变化以及引起变化的环境条件、运移规律都无法直接观察，同时，地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降是缓变型的，一旦积累到极限突破临界值，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，就必须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动态变化情况，落实责任做好监控预警，使决策管理有的放矢。

6.4 加强地下水资源保护实现水资源的可持续利用

加强地下水资源保护，实现水环境生态平衡，是缓解本区地下水资源紧缺状况的重要途径。应着重从以下几方面入手:一是搞好科普宣传工作，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，做到节能减排，控制污染。二是制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”，保障平衡供需。三是加大监管力度，强化综合防治，统筹生活、工农业和生态用水，严防无计划滥采、无限制滥排，真正实现地下水资源的可持续利用。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。

6.5 加强储备优化补源实施地下水人工调蓄工程

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。针对豫东地区，应加强地下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，则是缓解豫东地区水资源危机唯一的有效途径和“生命线”，要充分依赖其特有的地理条件和水资源优势，在丰水年，雨洪拦蓄，人工将库存等弃水纳入地下，增加地下水补给量，枯水年，腾出库容进行蓄水储备，

以逐渐修复漏斗区地质环境，实现地下水可持续利用能力。

7 结论

地下水资源是豫东地区工农业生产、城镇供水的“生命之源”，鉴于此，只有充分认识并遵循客观自然规律，切实采取行之有效的措施和方法，对地下水进行合理的开发利用和保护，才能真正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。

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