山东省优质地下水资源评价研究

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(山东省地矿局第三水文地质工程地质大队，山东 兖州 272100)

地下水是水资源的重要组成部分，是人类赖以生存和发展的宝贵的、不可取代的自然资源[1]。我国的地下水资源量约占全国水资源量的1/3，其中，北方地区(占全国总面积的64%)地下水资源量为2 458亿 m3，约占全国地下水资源量的30%[2]。作为我国北方的文化大省和经济强省，山东省优质地下水资源的评价研究对地区社会稳定、水资源保护和经济社会可持续发展具有重要意义。

近年来，随着人口的增加和经济的发展，山东省地下水环境问题日渐突出[3-14]，主要表现为水质型缺水和水源型缺水两方面。

(1)水质型缺水

包括人为水质型缺水和天然水质型缺水两方面。人为水质型缺水是指在人类活动影响下，地下水各组分含量逐渐增加，导致局部地区地下水水质不符合饮用水标准的现象，如大武水源地现状[15]；天然水质型缺水是指在天然状态下，由于水岩相互作用以及其他水文地球化学反应的影响，地下水水质不符合饮用水标准的现象，如鲁西南地区地氟病现象[16]。

(2)水源型缺水

水源型缺水是指由于地形地貌、地层岩性以及地质构造等的影响，地下水富水性差，从而造成区域上缺水的现象，主要表现在鲁东低山丘陵变质岩、火成岩分布区及沂蒙山区变质岩、火成岩、碳酸盐岩低山丘陵区。

基于此，为评价研究山东省优质地下水资源现状，结合山东省不同地区地下水环境背景差异，鲁中南和鲁东低山丘陵区，将水质符合国土资源部2015年发布的《地下水水质标准》(DZ/T0290--2015)Ⅲ类水标准的地下水作为优质地下水资源；鲁西北平原区，地下水水质背景较差，根据现状用水状况，将TDS小于2 g/L、其它水质指标符合Ⅲ类水标准的地下水，纳入本次工作研究范围。

富水地段是指含水层空间发育、富水性强，地下水补给、汇集条件较好，适宜集中开采的地段。一般发育在地形地貌和补给条件有利、且分布区域性主要含水岩层的区域或区段。鲁东地区，以剩余开采量为标准，将剩余开采量大于3 000 m3/d的范围圈定为富水地段；省内其他地区，将剩余开采量大于5 000 m3/d的范围圈定为富水地段。地质构造、地层岩性及地形地貌组合，决定了地下水的补径排蓄条件和赋存、富集特征，不同的地层岩性直接决定不同地下水类型富水地段。鲁西北平原由黄河冲积平原和山前冲洪积平原两部分组成，地下水类型以孔隙水为主；鲁中南中低山丘陵处于鲁西北平原与沂沭断裂带之间，广泛分布碳酸盐岩，地下水类型以岩溶水为主；鲁东低山丘陵为沂沭断裂带以东的低山丘陵区，广泛分布变质岩、岩浆岩和碎屑岩，山间平原分布冲洪积层，地下水类型主要为孔隙水和裂隙水。

1 数据获取

在充分收集利用山东省17地市地质环境监测资料的基础上，主要进行水化学测试和抽水试验等原始数据获取方法。

水化学分析的测试是在山东省鲁南地质工程勘察院甲级实验测试中心运用火焰光度计和紫外可见分光光度计测试完成的。取样之前，先观察记录其颜色、气味等物理指标，再用便携式水质分析仪测试其pH、EH、TEP、TDS和电导率等指标，用待采水对2 L聚乙烯瓶进行2～3次润洗，采样完成后保证取样瓶内不留气泡并密封保存，用野外记号笔对其编号并注明取样日期、取样地点和化验项目，HCO3-含量是取样之后24 h之内用滴定法测定的。

富水性是通过开展简易抽水试验获得的。抽水开始前，观测其静止水位，开泵初期1 h进行水位、水量加密观测，其后每隔30 min观测一次，抽水静止后观测恢复水位，直到完全恢复自然状态为止；水位观测采用电测水位计，出水量使用水表或TDS-100H超声波流量计计量；抽水结束后，及时进行观测资料整理，绘制了水位降深、出水量随抽水时间的变化过程曲线、单位涌水量与水位降深关系曲线，计算含水层水文地质参数。抽水试验全程由水文地质技术人员亲自参与完成，观测、记录数据真实、可靠，水位、水量稳定延续时间符合要求，取得了反映含水层客观富水性的试验资料，满足了区域含水岩组富水性分析和部分水文地质参数计算要求。

2 评价流程

2.1 水质评价

选择表1所示29项指标作为评价因子，采用《地下水水质标准》中推荐的“单指标评价法”，先进行单指标评价确定特定指标地下水水质类别，然后按其评价结果的最高类别确定地下水的水质类别。

表1 地下水水质评价因子表

通过分析收集及新采集的529个地下水样品发现，25个样品符合地下水Ⅰ类水标准，占4.73%；130个符合Ⅱ类水标准，占24.57%；107个符合Ⅲ类水标准，占20.23%；131个属于Ⅳ类水，占24.76%；136个属于Ⅴ类水，占25.71%。水样超标率达50.47%，主要超标水点集中分布于鲁西北地区，优质水主要分布在鲁中南山区和鲁东低山丘陵区。

2.2 可开采量计算

2.2.1 水源地可开采量计算

水源地可开采量的计算主要用到水量均衡法(如清泥沟水源地、羊里水源地和望城水源地等)、数值法(如孔村水源地、桓台水源地、刘征水源地和沭河水源地等)和补偿疏干法(如大南铺水源地、潍寒水源地和大沽夹河水源地等)等方法，各计算结果准确可靠。

2.2.2 富水地段可开采量计算

富水地段可开采量是在充分开展水文地质基础工作的基础上，用水量均衡法及水位动态法(如麻兰富水地段、马牧池富水地段、姚店子富水地段、泉头富水地段和税郭富水地段等)计算获取的。

2.3 实际开采量计算

主要统计了各水源地实际开采量、工矿企业生产生活用水开采量、农业灌溉用水开采量以及农村分散式用水开采量。

各水源地实际开采量和工矿企业生产生活用水开采量在山东省17地市地下水环境监测站及水利主管部门获取；农业灌溉用水开采量和农村分散式用水开采量的获取是在野外实际调查资料的基础上，通过灌溉面积、灌溉定额以及人口数量、人均定额计算获取。

2.4 开采程度评价

在计算可开采量和实际开采量的基础上，按照《水文地质调查规范(1:50 000)》(DZ/T0282—2015)规定方法，进行评价指标计算和开采程度分级，分级标准见表2。计算公式为：

式中：Q潜为地下水开采潜力，(m3/d)；Q可为地下水可开采资源量，(m3/d)；Q开为地下水实际开采量，(m3/d)；β为地下水开采程度。

表2 地下水开采程度分级表

分析发现，具开采潜力地区主要分布在鲁中南、鲁东及鲁北地区的山前平原区、沿黄地带。以水文地质区来看，鲁西北平原区优质地下水开采潜力为7.51×108m3/a，鲁中南中低山丘陵区地下水开采潜力为23.63×108m3/a，鲁东低山丘陵区开采潜力为9.81×108m3/a；以行政区来看，临沂市、烟台市剩余可采资源量较大，分别达到了9.62×108m3/a、6.43×108m3/a，东营市最小，开采潜力仅为0.03×108m3/a。

3 综合评价

在综合考虑水质和开采潜力的基础上，共圈定富水地段及具开采潜力水源地88处，其中富水地段28处，具开采潜力水源地60处，见表3。

表3 水文地质亚区优质地下水富水地段/水源地开采潜力评价表 104 m3/d

续表3

续表3

注：表中加黑字体为有潜力水源地，其它为新增富水地段

由上述可知，全省88处新圈定富水地段及具开采潜力水源地地下水允许开采资源量为339.099×104m3/d，其中孔隙水富水地段(水源地)26处，允许开采量135.516×104m3/d，裂隙水富水地段10处，允许开采量18.49×104m3/d，岩溶水富水地段52处，允许开采量185.098×104m3/d。富水地段剩余开采量为184.095×104m3/d，其中孔隙水剩余开采量为57.342×104m3/d，裂隙水剩余开采量11.62×104m3/d，岩溶水剩余开采量为115.133×104m3/d。Ⅰ～Ⅱ类水剩余开采量42.36×104m3/d，Ⅲ类水剩余开采量141.735×104m3/d。全省优质地下水富水地段(水源地)剩余开采量可满足一千余万人生活饮用需求，应急情况下富水地段(水源地)允许开采量为434.299×104m3/d，应急开采潜力为279.295×104m3/d，可解决两千余万人生活用水困难。

4 结语

(1)山东省水质超标率达50.47%，主要超标水点集中分布于鲁西北地区；优质水占49.53%，主要分布在鲁中南山区和鲁东低山丘陵区。

(2)新圈定优质地下水富水地段及有开采潜力水源地共计88处，评价优质地下水允许开采量184.095×104m3/d，可满足一千余万居民生活用水需求。