郑州市郑东新区浅层地下水资源现状调查及开采潜力分析

王 帅，王武涛，吕小凡

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院，河南郑州450053)

郑东新区范围北到黄河，南到郑州南三环—中牟县七里岗村，西起中州大道，东到狼城岗镇马庄村，面积约1 300 km2。区内交通便利，经济发达。京广高铁、郑西高铁、京广铁路、陇海铁路、连霍高速公路、京港澳高速公路、郑州绕城高速公路、郑民高速公路、G107国道、G310国道、省道、县级公路交织成网，地理位置优越，交通四通八达。

1 地下水开发利用情况

调查区内地下水开采主要是北郊水源地开采、渔塘养殖用水、灌溉用水和居民生活用水等。根据郑州市水资源公报(2008－2013年)，郑州市区浅层地下水开采量2008年为2.881 6 亿 m3，2009 年为 2.817 9 亿 m3，2010 年为 3.580 7亿 m3，2011年为2.656 6亿m3;中牟县的浅层地下水开采量2008年为 1.756 7 亿 m3，2009 年为 2.428 9 亿 m3，2010 年为1.929 5 亿 m3，2011 年 为 1.799 5 亿 m3，2012 年 为1.679 6亿 m3，2013 年为 1.701 5 亿 m3。

2 浅层地下水富水性分区

浅层地下水含水层组在黄河冲积平原区及漫滩区由全新统、上更新统冲洪积形成的一套中砂、含砾中粗砂、细砂为主的粗颗粒地层，含水层顶板埋深5～18 m，含水层厚度33～64 m，在此之间无稳定的隔水层。漫滩区浅层地下水埋藏浅，水量丰富，是本次调查的主要对象，亦是区内工农业用水的主要开采层。含水类型以孔隙水为主，由于所处的地貌部位不同和含水岩性的差异，其富水程度变化较大。

2.1 强富水区(单井涌水量＞3 000 m3/d)

分布在黄河大堤附近的凌庄滩地、来潼寨、黄庄、杨桥、万滩、九堡、狼城岗北一带，含水层岩性以中砂、含砾中粗砂、细砂为主，顶板埋深5～18 m，厚度33～55 m，在此之间无稳定的隔水层。单井涌水量3 000～5 000 m3/d(按降深5 m计算)，水位埋深2～5 m，背河洼地＜2 m，导水系数1 000 m2/d以上，地下水极为丰富。

2.2 富水区(单井涌水量2 000～3 000 m3/d)

分布在花园口—姚桥—中牟万滩南—中牟东漳—狼城岗—邢堂一带。含水层以中砂、中细砂、细砂为主，顶板埋深6～13 m，厚度30～50 m，单井涌水量2 000～3 000 m3/d，水位埋深一般2～6 m，导水系数700～1 000 m2/d，为富水区。

2.3 中等富水区(单井涌水量1 000～2 000 m3/d)

分布在柳林—圃田—白沙—刘集—大孟—仓寨一带的广大地区和中牟东南的邵岗乡附近，含水层以细砂、中砂、粉细砂为主，东部夹2～3层粉土。含水层厚度13～50 m，单井涌水量1 000～2 000 m3/d，水位埋深一般2～5 m，导水系数500～700 m2/d，为中等富水区。

3 地下水的补给、径流及排泄条件

浅层地下水补给、径流、排泄条件受地质地貌、饱气带岩性、降水、水文、地下水位埋深、植被及人为因素等影响。

3.1 浅层水的补给条件

3.1.1 河渠侧渗补给

黄河横贯水源地北部，由于黄河为高悬于平原的地上河，为两岸地下水分水岭，河水位高出两侧高漫滩地下水位3～5 m，河床砂层与岸边浅层含水层相连，水力联系密切，所以黄河水源源不断补给两岸地下水。据研究，天然条件下侧渗补给的单宽流量为38 m3/km·d·m(枯水年)～73 m3/km·d·m(丰水年)。

河床下是近代黄河沉积物，上部以粉细砂为主，夹不连续的粉土层，下部为细砂层夹不连续粉土，河床下砂层与岸边砂层相连，河水通过砂层源源不断地补给测区浅层地下潜水——微承压水。黄河侧渗补给量的大小，随黄河水位和流量的变化而变化，丰水年或丰水期，黄河水位增高，水面变宽，侧渗补给量增大，反之枯水年或枯水期侧渗补给量减少。

3.1.2 降水入渗补给

水源地地形平坦，总体地面坡降1/1 000～1/2 000，地表径流迟缓，地下水埋深较浅，加之饱气带岩性以粉细砂及粉土为主，结构松散，有利于降水的入渗补给，所以降水入渗亦是测区浅层地下水的重要补给来源。降水入渗系数一般大于0.2，包气带岩性为粉细砂时，降水入渗系数达0.5以上，极有利于大气降水渗入补给。特别是降水集中的7－9月份，地下水位显著上升。

另外，黄河大堤以外引黄灌区的季节性灌溉入渗补给，也是南部地下水的重要补给源之一。

3.2 浅层水的径流条件

由于黄河在水源地地段属“地上悬河”，受地形地貌控制测区浅层地下水由北西向南东方向径流，天然条件下水力坡度与地形坡度几近一致，一般在0.5‰～1‰。

3.3 浅层水的排泄条件

水源地浅层地下水排泄以农渔业开采和蒸发为主，侧向径流为次。黄河嫩滩、新滩北部及局部洼地地下水位埋深小于4 m，表层岩性以粉土、粉砂为主，蒸发强烈;开采多集中在滩地内新滩南部(人工子堤以南)、老滩及黄河大堤两侧地区，机井密度较大，开采具有明显的季节性。滩地原分布较多的砖厂，有一定的开采量，目前砖厂大部分已关闭。大堤南还分布有鱼塘，有一定的开采量。

水源地地下水径流基本上由北西向南东流动，由于含水层的导水性较强，所以天然条件下径流排泄量亦较大。

3.4 地下水的动态特征

水源地地貌条件较简单，现状条件下浅层地下水除中南部人畜饮用和灌溉少量开采外，无其他因素干扰，地下水动态主要受黄河控制，与黄河水位关系密切，同时亦受大气降水的影响。动态类型一般为单一的水文——气象型。年变幅1.4～2.4 m。年内最高水位，出现在7－10月份，与黄河行洪期一致，稍滞后于最高降水月份(7－8月);每年3月份有一个的峰值，主要与春汛和积雪融化入渗有关。最低值出现在每年黄河枯水期和降水少、蒸发强烈的5－6月份。

区内浅层水位动态表现为:距黄河愈近，水位变幅愈小，地下水位反映愈敏感;距河边线越远，由黄河水位变化所引起的浅层水位变幅越小，滞后时间越长，而降水影响的控制作用则明显增强，年变幅增大。

天然条件下，地下水动态主要受水文、气象因素制约。随着距黄河的距离由近至远，水文因素的影响由强变弱，地下水动态类型亦由水文型、水文—气象型、气象—水文型向气象型过渡。

4 开采潜力分析

在多年平均条件下，全区地下水处于采补平衡状态，开采潜力指数为0.962。其中紧邻黄河区域开采潜力最大为1.040，处于采补平衡状态，且略有盈余，该区位于黄河漫滩和一级阶地上，河水与地下水联系密切，现状条件下地下水主要接受降水入渗补给，在开采条件下，可以激发黄河水的侧渗补给，目前此区尚未有大型集中供水水源地开采，仅散布少量自备井和农灌机井，具备较大的开采潜力，可以作为重点后备水源地。

5 结语

(1)郑东新区位于黄河漫滩和堤外冲积平原近河地带，具有形成傍河水源地的有利条件。浅层水受黄河侧渗补给明显，资源储量大，调蓄能力强，是区内地下水的主要开采层段，在沿黄地区可规划建设大型水源地，有较大的开发利用价值。

(2)评价区浅层地下水均衡法计算结果表明:多年平均补给量为 143.75 ×104m3/d，排泄量为 150.18 ×104m3/d，排泄量略大于补给量。丰水年补给量大于排泄量，平水年补给量略小于排泄量，枯水年补给量小于排泄量。

(3)本次评价确定的郑东新区后备水源地，位于评价区东北中牟县东漳－狼城岗一带的黄河滩地区，该区西北、北与黄河为邻，属傍河型水源地。该水源地浅层含水层厚度大，与黄河水力联系密切，透水性好，补给条件优越，水量丰富，埋藏浅，易于开采。抽水试验表明，水位降深5m时单井出水量一般2 000～3 000 m3/d，傍河地带及西段可达3 000 m3/d以上，是水源地未来开采的目的层位。