齊齊哈爾市中心城區(qū)開發(fā)利用潛水可行性分析

張國棟，欒曉燕

(齊齊哈爾市水資源管理處，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

齊齊哈爾市中心城區(qū)開發(fā)利用潛水可行性分析

張國棟，欒曉燕

(齊齊哈爾市水資源管理處，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

文章介紹了齊齊哈爾市中心城區(qū)地下水資源分布特征、變化規(guī)律和水資源現(xiàn)狀，采用最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析了齊齊哈爾市中心城區(qū)上層潛水的污染狀況及水資源潛力，針對水資源開發(fā)利用中存在的問題，闡述了合理開發(fā)利用潛水的必要性、可行性以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為今后齊齊哈爾市中心城區(qū)合理開發(fā)利用淺層地下水提供了基礎(chǔ)性依據(jù)，同時提出相應(yīng)的建議。

潛水；資源現(xiàn)狀；開發(fā)利用；必要性；可行性

水資源作為基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源，是人類賴以生存、發(fā)展及進(jìn)步之本，是生態(tài)環(huán)境控制因素之一，是關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會長遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略問題。如何在了解地下水補(bǔ)給、更新條件差異及開發(fā)利用狀況前提下，合理制定相應(yīng)的科學(xué)開發(fā)利用方案，而不產(chǎn)生任何不良的環(huán)境問題，則是水資源管理追求的目標(biāo)。

1 概 況

1.1 自然、水文地質(zhì)及水環(huán)境概況

齊齊哈爾市中心城區(qū)位于松嫩平原西部、嫩江中游，為中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。嫩江自北東向南西流經(jīng)城區(qū)西部，流經(jīng)長度約16km。供水水源地之一的瀏園水廠位于嫩江瀏園江段。較大的湖泊有勞動湖和扎龍濕地，兩者水質(zhì)均處于有機(jī)污染和富營養(yǎng)化較重狀態(tài)，其垂直入滲補(bǔ)給是潛水的補(bǔ)給源之一[1]。

中心城區(qū)用水主要取自上層潛水含水層和下層承壓水含水層。潛水含水層厚度一般25～45m，巖性以圓礫和礫砂為主，水位埋深2～5m，滲透系數(shù)180～240m/d，主要接受大氣降水滲入補(bǔ)給、上游側(cè)向徑流補(bǔ)給、嫩江豐水期的側(cè)向補(bǔ)給、湖泊及其它地表水體的垂直入滲補(bǔ)給，其排泄方式主要是向地下水下游的徑流排泄、向下部承壓水含水層的越流、潛水面蒸發(fā)和人工開采。

承壓含水層厚度一般70～150m，巖性以礫砂、中粗砂、中細(xì)砂為主，平均壓力水頭高出含水層頂板35m，壓力水頭埋深3～6m，滲透系數(shù)20～60m/d，水量豐富，地下水的補(bǔ)給主要是上層潛水通過弱透水層的越流補(bǔ)給及區(qū)外地下水向區(qū)內(nèi)的側(cè)向徑流補(bǔ)給，排泄主要是人工開采。

潛水含水層與承壓水含水層之間被厚度2～7m、起相對隔水作用的粉質(zhì)黏土、粉土弱透水層分隔，局部地帶隔水層缺失[2]。

1.2 水資源量、水質(zhì)及水資源供需平衡狀況

1.2.1 水資源量

中心城區(qū)地下水多年平均總補(bǔ)給量10411.48萬m3，其中上層潛水8271.48萬m3，下層承壓水7741.93萬m3；地下水多年平均可開采量10092.31萬m3，其中上層潛水7740.31萬m3，下層承壓水7741.93萬m3。

1.2.2 水質(zhì)狀況

由于人類活動嚴(yán)重污染了潛水，使不同區(qū)域潛水水化學(xué)成分發(fā)生不同程度的改變，硝酸根、氯離子、硫酸根明顯增高，局部地帶成為潛水主要化學(xué)成分，有毒污染物明顯增加。另外，潛水中鐵、錳和有機(jī)質(zhì)含量普遍較高，鐵含量一般在3.2～28.75mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，中心城區(qū)潛水已不宜生活飲用。

承壓含水層水質(zhì)除含鐵量偏高外，其水質(zhì)優(yōu)良，大部分地區(qū)偏硅酸含量達(dá)到或超過國家頒布的礦泉水標(biāo)準(zhǔn)，是中心城區(qū)生活用水和生產(chǎn)用水的主要開采目的層。

1.2.3 供需平衡狀況

根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)與不同行業(yè)用水定額分析，規(guī)劃2020年各業(yè)總需水量39114萬m3；水資源可供水總量40300萬m3,其中地下水可供水量按歷年地下水開采量最大值確定，可供水量9300萬m3,地表水可供水量31000萬m3,其中瀏園水廠擴(kuò)建后供水能力為7300萬m3,其它工程擴(kuò)建后供水能力為23700萬m3。

具體見表1、表2。

表1 中心城區(qū)2020年各業(yè)需水量預(yù)測表 萬m3

表2 中心城區(qū)2020年水資源供需平衡表 萬m3

2 開發(fā)利用潛水的必要性

開發(fā)利用潛水的必要性有以下4點(diǎn)：

1)中心城區(qū)地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀是承壓水過于集中開采、潛水資源未能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。中心城區(qū)供水方式由市政供水和企業(yè)自備井供水兩大供水系統(tǒng)組成，主要開采第四系中、下更新統(tǒng)孔隙承壓水，年開采量5004.28萬m3，用于工業(yè)、生活及其它行業(yè)用水；近郊區(qū)供水用于農(nóng)田灌溉及農(nóng)村人畜用水，主要開采第四系上更新統(tǒng)孔隙潛水，年開采量3300萬m3；臨江部分工業(yè)、農(nóng)業(yè)以利用地表水為主。除此之外，位于嫩江的瀏園水廠年供水量1087.2萬m3，用于生活用水。詳見表3。

從潛水、承壓水水資源量、開采量對比來看，承壓水補(bǔ)給量為7741.93萬m3，可開采量7741.93萬m3，年總開采量5244.28萬m3，承壓水開采量占可開采量的67.74%。潛水補(bǔ)給量為8274.48萬m3，可開采量7740.31萬m3，年總開采量約3090萬m3，開采量僅占可開采量的39.92%。承壓水開發(fā)過于集中，潛水的利用率偏低，其資源優(yōu)勢未能得到有效利用。

表3 中心城區(qū)地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀表

2)中心城區(qū)承壓水開采降落漏斗的形成產(chǎn)生環(huán)境水文地質(zhì)問題。由于中心城區(qū)長期大量集中開采承壓含水層，承壓含水層的天然狀態(tài)已發(fā)生根本改變，形成地下水開采降落漏斗，漏斗呈南北向的橢圓形，漏斗中心多年平均水位降深4.29m，漏斗面積約92km2。開采降落漏斗的形成，改變了地下水的天然流場，使原來單一的北部側(cè)向補(bǔ)給變?yōu)樗闹墉h(huán)狀補(bǔ)給，同時，加大了水力坡度和補(bǔ)給帶的長度，側(cè)向補(bǔ)給量得到增加，使位于漏斗中心南部的氧化塘成為威脅地下水水質(zhì)的隱患，據(jù)動態(tài)監(jiān)測，漏斗中心一帶地下水中氨氮、亞硝酸鹽等指標(biāo)都不同程度的超過飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，呈現(xiàn)污染趨勢。此外，隨著承壓水開采量的增大，導(dǎo)致承壓含水層水位與上部潛水水位差加大，增加了上部潛水向下部承壓含水層的越流補(bǔ)給量，從而加快已污染的潛水進(jìn)入承壓含水層的越流速度，污染承壓水水質(zhì)。

3)大量經(jīng)過處理、凈化的優(yōu)質(zhì)承壓水被用于澆灌綠地、除塵、降溫、建筑施工、消防等對水質(zhì)要求不高的用水上，造成優(yōu)質(zhì)資源的浪費(fèi)，與國家創(chuàng)建節(jié)約型社會的宗旨相悖。創(chuàng)建節(jié)水型社會不單純是靠節(jié)水工程、設(shè)施、器具和技術(shù)等措施發(fā)展生產(chǎn)力，也不單純是靠宣傳教育推動全社會增強(qiáng)節(jié)水意識、自覺節(jié)約用水，更重要的是在開源的同時如何對針對不同層位、不同水質(zhì)、不同用水目的來合理確定開采方案，科學(xué)開源節(jié)流，奠定創(chuàng)建節(jié)水型社會的堅實基礎(chǔ)。

4)潛水與承壓水資源特點(diǎn)決定了潛水在水資源可持續(xù)利用中所占有的優(yōu)勢。潛水含水層因其賦存條件決定了其資源的變化受地形、氣候等多種外界因素的控制，資源量在開采過程中可以不斷得到恢復(fù)和補(bǔ)償，可以持續(xù)利用的。具有以下特點(diǎn)：①含水層厚度大，地下水儲存功能、傳輸功能和調(diào)節(jié)功能強(qiáng)，滲透系數(shù)大，水量極其豐富；②積極參與水循環(huán)，資源易于補(bǔ)充恢復(fù)；③含水層埋藏淺，可用淺井開采，工程造價低，降低生產(chǎn)成本；④潛水含水層的給水度(μ=0.28)遠(yuǎn)大于深層承壓水含水層(μ=0.07～0.18)，相同開采水量條件下水位下降小，運(yùn)行費(fèi)用低于深層承壓水。

承壓含水層受上覆潛水含水層和隔水層的限制，具有5個特點(diǎn)：①含水層砂層厚，導(dǎo)水性強(qiáng)，水井出水量大；②參與水循環(huán)不如潛水積極，氣候、水文因素的變化對承壓水影響很小；③水質(zhì)好，不易受到污染，但一旦水質(zhì)污染，難以治理；④水資源不易補(bǔ)充、恢復(fù)，但由于含水層厚度大，具有良好的多年調(diào)節(jié)性能；⑤成井造價遠(yuǎn)高于潛水水井。

3 開發(fā)利用潛水的可行性

開發(fā)利用潛水的可行性有以下4點(diǎn)：

1)加大開發(fā)利用潛水水資源的力度，加速潛水與大氣降水等各個補(bǔ)給源相互循環(huán)交替，降低污染濃度，促使已污染水質(zhì)向良性方向轉(zhuǎn)化。

2)開發(fā)利用潛水對保護(hù)承壓含水層起到至關(guān)重要的作用。中心城區(qū)承壓含水層的補(bǔ)給源69%來自上層潛水含水層的越流補(bǔ)給，為解決已污染潛水越流補(bǔ)給承壓水的強(qiáng)度，一方面嚴(yán)格控制承壓水開采量，另一方面，加大潛水開采量，使?jié)撍畬铀幌陆担瑴p小上、下層之間的水頭差，減緩潛水向承壓含水層的越流補(bǔ)給速度，起到保護(hù)下層承壓含水層水質(zhì)的作用，同時對降落漏斗的繼續(xù)擴(kuò)大和加深起到遏止作用[3]。

3)開發(fā)利用潛水是提高用水效率，建設(shè)節(jié)約型社會的需要。提高水資源的利用效率就要在遵從自然規(guī)律、遵從社會發(fā)展規(guī)律的前提下，盡可能增加城市可供水量，不斷提高用水效率。增加可供水量就是在對潛水和承壓水各類資源的利用上，要充分考慮用水目的的不同實施分質(zhì)供水，嫩江江水做為生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)用水的首選，將承壓水用于城市居民生活及對水質(zhì)要求較高的特殊行業(yè)，潛水用于對水質(zhì)需求不高的用水行業(yè)，建立合理的用水格局，充分發(fā)揮水資源效率。

4)開發(fā)利用潛水應(yīng)試行按質(zhì)論價，以價格為經(jīng)濟(jì)杠桿，建立合理的水價體系，按水質(zhì)不同制定水價，優(yōu)質(zhì)飲用水采用較高水價，低質(zhì)用水采用較低水價，這樣，在給用水企業(yè)和居民帶來直接經(jīng)濟(jì)效益的同時，提高全社會不斷節(jié)約用水的積極性[4]。

綜上所述，開發(fā)利用潛水不僅充分發(fā)揮了潛水在水循環(huán)中的重要作用，提高用水效率，而且從根本上保護(hù)了承壓水，使其成為永續(xù)利用的水資源。開發(fā)利用潛水是必要的，也是可行的。

[1]韓錫文，高津.齊齊哈爾市中心城區(qū)地下水資源評價及合理開發(fā)利用研究報告[R].齊齊哈爾：齊齊哈爾市地下水資源管理辦公室，黑龍江省第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查院，1993.

[2]宋力敏.齊齊哈爾市環(huán)境質(zhì)量報告書[R].齊齊哈爾：齊齊哈爾市環(huán)境監(jiān)測中心，2009.

[3]胡秀華.齊齊哈爾市水資源開發(fā)利用規(guī)劃報告[R].齊齊哈爾：齊齊哈爾市水利勘測設(shè)計研究院，2005.

[4]姜文志，欒曉燕.黑龍江省齊齊哈爾市區(qū)地下水超采區(qū)調(diào)查與評價報告[R].齊齊哈爾:齊齊哈爾市水利勘測設(shè)計研究院，2004.

DiscussiononFeasibilityofDevelopingandUtilizingPhreaticWaterinCentreAreaofQigiharCity

ZHANG Guo-dong and LUAN Xiao-yan

(Heilongjiang Province Qigihar City Water Resources Management Office，Qigihar 161005，China)

Water resources distribution, variation law, present water resources situation and the newest statistics data are introduced, and the pollution situation and potency of the upper phreatic water are analyzed.In terms of the existing problems of water resources development and utilization,the necessity, feasibility, and economic and social benefits of developing and utilizing phreatic water are explained, providing foundation basis for reasonable development and utilization of the shadow groundwater in center area of Qigihar City in the future.Meanwhile relevant suggestions are put forward.

phreatic water；present resources situation；development and utilization；ecessity；feasibility

1007-7596(2014)10-0033-03

2014-05-06

張國棟(1972-)，男，遼寧遼陽人，工程師；欒曉燕(1964-)，女，黑龍江齊齊哈爾人，高級工程師。

TV213.9

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