菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用潛力分析

馬龍，馮超臣

(山東省魯南地質工程勘察院，山東 兗州 272100)

菏澤黃泛平原地區(qū)位于山東省的西南部，是山東省的重要經濟區(qū)，也是中原經濟區(qū)的重要組成部分，在全國經濟布局中居中部過渡地帶，具有承東啟西、引南聯北的戰(zhàn)略地位。菏澤黃泛平原地區(qū)主要是包括東明、鄄城、定陶、曹縣、鄆城、牡丹區(qū)、成武、單縣和巨野縣中西部地區(qū)。近年來，隨著全區(qū)經濟的迅速發(fā)展，工農業(yè)用水日趨增加，地下水水資源開發(fā)利用和供需矛盾比較突出。因此，摸清區(qū)內淺層地下水資源潛力，有利于實現區(qū)域淺層地下水資源的可持續(xù)開發(fā)利用。

1 淺層地下水水文地質條件

1.1 淺層含水巖組及富水特征[注]①山東省魯南地質工程勘察院，山東省菏澤市地下水資源潛力研究報告，2007年。

黃泛平原淺層含水巖組是由黃河多次泛濫沉積而成，底板埋深一般40m左右，按砂層分布及富水性等差異，分為3種地段:

1.1.1 古河道密集帶——淡水豐富地段

含水層巖性以粉細砂、粉砂為主，粗砂和中砂次之，其中心部位以細砂和中砂為主，砂層累計厚度一般大于15m。涌水量大于40m3/h，西部及沿黃一帶大于1440m3/d，以重碳酸鹽型水為主。古河道帶具明顯的條帶狀分布。

(1)沿黃古河道帶：位于區(qū)域西部，分布在東明、鄄城和鄆城以西的沿黃地帶，寬約4km。

(2)中部古河道帶：位于區(qū)域中部，由東明縣南部馬頭起，經馬嶺崗、菏澤向東北至鄆城黃堆集，寬約10km。

(3)中南部古河道帶：位于區(qū)域中南部，分布范圍小，西起曹縣城西北，向東北經普連集、古營至成武伯樂，寬約6km。

1.1.2 過渡帶——淡水較豐富地段

分布在古河道帶的外圍，含水層巖性仍以粉砂、細砂為主，但層數增多，單層厚度變簿，砂層累計厚度10～15m，涌水量一般在480～960m3/d。

1.1.3 河間帶——淡水貧乏地段

含水層巖性由粉砂、細砂及粉質砂土組成，砂層累計厚度5～10m，一般涌水量小于480m3/d。

淺層含水巖組所賦存的地下水，參與三水轉化，以垂向運動為主，埋藏淺，水質良好，易采易補，水資源再生能力強，是比較理想的水源地。菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水富水性分區(qū)見圖1。

圖1 菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水富水性分區(qū)圖

1.2 淺層地下水補給徑流排泄條件

1.2.1 補給條件

地下水補給來源主要有3個方面：

降水入滲：區(qū)內淺層地下水主要受大氣降水滲入補給，占總補給量的85%。區(qū)內淺層地下水水位埋深較淺，另由于飽氣帶巖性為粉砂—粉質粘土及粉砂組成，有利于大氣降水入滲。

河流側滲補給：區(qū)內淺層地下水的重要補給來源之一。黃河從區(qū)內西北通過，流長約7.5km。據資料，黃河水位高出兩岸地下水位3～5m,能不斷地補給兩側淺層地下水。側滲補給的河流主要是黃河，其補給量占沿黃區(qū)總補給量的36%，影響寬度大于6km。

農田灌溉回滲：區(qū)內沿黃河一帶，引黃灌區(qū)、渠道滲漏補給淺層地下水。區(qū)內大面積進行農田灌溉，其回滲部分也是淺層地下水補給的重要來源[1-4]。

1.2.2 徑流條件

區(qū)內淺層地下水徑流條件受地形、地貌和補給源的影響比較明顯，區(qū)內為黃河下游沖積平原，地形平坦。淺層地下水總流向自西向東，水力坡度平均0.2×10-3，西部沿黃及南部古河流帶水力坡度稍大。雖然區(qū)內淺層地下水徑流方向明顯，但徑流遲緩，淺層地下水是以垂向運動為主。

1.2.3 排泄條件

區(qū)內淺層地下水的排泄方式主要有2種：一是蒸發(fā)排泄，二是開采排泄。其中蒸發(fā)排泄占總排泄量的45%，開采排泄占總排泄量的55%。

2 淺層地下水資源開發(fā)利用現狀

目前，淺層地下水是區(qū)內工農業(yè)生產和生活的主要水源之一，其中以農業(yè)開采量最大，其次是城鎮(zhèn)居民生活用水和工礦企業(yè)生產用水。2009年全區(qū)淺層地下水總開采量81854.00萬m3，其中農業(yè)用水開采量占全區(qū)淺層地下水總開采量的78.99%；工業(yè)用水占10.47%；居民生活用水占10.54%[注]山東省魯南地質工程勘查院，山東省菏澤市地下水及地質環(huán)境監(jiān)測報告，2009年。。

淺層地下水是全區(qū)農業(yè)灌溉用水主要用水水源。區(qū)內農業(yè)灌溉發(fā)展不平衡，沿黃一帶有引黃之利，少有機井，以引黃灌溉為主，地下水開采量較小。而鄆城南部、曹縣東南部、單縣西南及東部，農田灌溉幾乎全部開采淺層地下水，占全市淺層地下水開采量70%左右。其余為井、渠結合灌溉地段，在引黃無保障情況下，降水量大，淺層地下水開采量就小，反之則大。

工礦企業(yè)生產用水以開采地下水為主，主要集中在城鎮(zhèn)附近，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)零星分布。各工礦企業(yè)用水大部分沒與集中供水管網聯網，往往根據自身用水需要就近打井取水，以開采淺層地下水為主，輔助開采深層地下水。淺層地下水開采井深一般小于50m,與農業(yè)灌溉開采相似，這就逐漸形成了開采過分集中和開采層單一的格局。

淺層地下水是區(qū)內居民生活用水的主要水源之一。除城區(qū)居民飲用城市自來水供水水源外，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)村根據自身用水需要打有自備水井。據調查，鄉(xiāng)鎮(zhèn)村的自備水井主要開采埋深小于20m的淺層地下水，絕大多數是壓水井。

3 淺層地下水資源開采潛力分析

3.1 地下水開采潛力判定方法

地下水資源的潛力包括2個方面：一是指現狀開采條件下剩余的那部分資源量，也稱為剩余資源量；另一方面主要是指激發(fā)補充量或通過人工調蓄擴大的降水補給量等。因此可以把上述剩余資源量和激發(fā)資源量(補充資源)，包括其他可能擴大的資源量，統一稱為地下水潛力資源。在查明水文地質條件和地下水開發(fā)利用現狀的基礎上，按下式計算地下水開采潛力指數：

P=Q允/Q采

式中:P—潛力指數(無量綱);Q允—允許開采量(萬m3/a)；Q采—實際開采量(萬m3/a)。

表1 地下水開采潛力分區(qū)標準

依據P值的大小，相應地圈定地下水有開采潛力區(qū)、采補平衡區(qū)和開采潛力不足區(qū)。對開采潛力不足區(qū)和有開采潛力區(qū)，再根據開采程度和地下水剩余開采資源模數M進一步劃分亞區(qū)(表1)。

3.2 淺層地下水資源開采潛力分析

采用地下水開采潛力指數法來分析各縣、區(qū)的開采程度的強弱，判定其開采潛力(表2)。從計算結果來看，全區(qū)淺層地下水尚處于正均衡狀態(tài)。全區(qū)平均開采潛力指數為2.46，屬有開采潛力區(qū)。但由于地下水資源分布與開采強度不均，開采布局不合理，使得地下水資源分布與開采潛力各地不同。如鄄城縣、鄆城縣、東明縣、牡丹區(qū)沿黃縣區(qū)開采潛力較大，巨野縣、定陶縣、成武縣、曹縣、單縣淺層地下水開發(fā)利用程度高，開采潛力中等或較小。

表2 淺層地下水資源開采潛力分析計算結果及開采潛力分區(qū)

4 開發(fā)利用區(qū)劃分區(qū)及對策

4.1 淺層地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用區(qū)劃分區(qū)

通過對全區(qū)地下水資源的潛力分析，全區(qū)淺層地下水劃分為增強開采區(qū)。再根據開采潛力的大小，將該區(qū)劃為大量增強開采亞區(qū)、中等增強開采亞區(qū)和少量增強開采亞區(qū)(圖2)。

圖2 菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水開發(fā)利用區(qū)劃分區(qū)圖

4.1.1 大量增強開采亞區(qū)

淺層地下水大量增強開采亞區(qū)主要分布在沿黃的東明、鄄城、鄆城、牡丹區(qū)四縣(區(qū))的引黃區(qū)及井渠結合灌區(qū)。

4.1.2 中等增強開采亞區(qū)

淺層地下水少量增強開采亞區(qū)分布于曹縣、定陶、成武和巨野縣井灌區(qū)，淺層地下水開發(fā)利用程度高，可擴大開采潛力中等，可中等增強開采。若局部地段井群布置不合理，形成季節(jié)性漏斗，可視漏斗發(fā)展情況調節(jié)開采量達到采補平衡。

4.1.3 少量增強開采亞區(qū)

淺層地下水少量增強開采亞區(qū)主要分布于單縣。該區(qū)淺層地下水開發(fā)利用程度較高，擴大開采潛力較小，可少量增強開采。由于該區(qū)遠離黃河，大氣降水為該區(qū)淺層地下水的主要補給來源。豐水年區(qū)內淺層地下水可得到有利的補充，枯水年份可能出現超采現象。因此，該區(qū)允許適量增加一部分開采量，以分散開采為宜。

4.2 淺層地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用對策

通過對研究區(qū)水文地質條件和開發(fā)利用現狀分析，本著科學合理的采、補、控、改等原則進行分區(qū)，并提出了相應的對策。

4.2.1 增源區(qū)

沿黃的東明、牡丹、鄄城、鄆城屬于增源區(qū)，位于該區(qū)上游，黃河測滲和引黃灌溉回滲水可大量補給淺層地下水，是該區(qū)淺層地下水補源條件最好的地區(qū)。該區(qū)要搞好綠化，擴大黃灌區(qū)，增加淺層地下水的補給量。

4.2.2 增采區(qū)

研究區(qū)南部的定陶、巨野、成武、曹縣、單縣為增采區(qū)。該區(qū)淺層地下水補給條件較好，開采潛力較大。在不致引起環(huán)境地質問題的前提下，今后要在充分引用黃河水的基礎上，加大對淺層地下水的開發(fā)利用。

4.2.3 節(jié)水區(qū)

節(jié)水區(qū)主要分布在各縣城區(qū)附近和井灌區(qū)。這些地區(qū)淺層地下水開發(fā)利用程度較高，形成淺層地下水位降落漏斗，如牡丹城區(qū)、鄄城城區(qū)以及單縣城區(qū)以東地區(qū)。從多年監(jiān)測資料顯示，雖然在雨季和豐水年份這些地區(qū)地下水能得到有效補充，但由于多處于城區(qū)附近，易引發(fā)環(huán)境地質問題，因此應減少地下水開采。

4.2.4 咸水改造利用區(qū)

主要分布于巨野縣區(qū)域內。該區(qū)淺層地下水為微咸水和咸水，應改造和利用這些咸水資源，咸水改造是對淺層咸水通過抽排咸水，自然和人為補淡的手段，逐步使咸水淡化的過程，由于投資大、成本高，在目前全面開展咸水改造工作是不現實的。據以往咸水灌溉試驗表明，在良好的排水條件下，利用5g/L的咸水在作物關鍵時刻澆灌，有顯著增產效果。因此，在干旱缺水季節(jié)，大量提取微咸水灌溉，或與河水、淺層淡水混灌，不但能擴大水資源，而且在利用中能有效的騰出地下庫容，為雨季補淡創(chuàng)造條件，這對咸水改造，以及綜合治理旱、澇、咸、堿都是至關重要的。

參考文獻：

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