淮北市地下水資源可持續(xù)利用

李 莉，吳道祥，楊遠杰，張 弓，華仁兵

（合肥工業(yè)大學 資源與環(huán)境工程學院,合肥 230009）

淮北市位于安徽省淮北平原北部，由于距離淮河的主干流較遠，其水資源比較貧乏,是安徽省缺水地區(qū)之一。國內(nèi)已有不少學者對淮北市的水資源利用狀況進行了研究，提出了水資源可持續(xù)利用的看法與對策，但針對其地下水資源的利用研究較少。而淮北市的地下水是該區(qū)主要的供水水源，由于長時間對巖溶水超采嚴重，導致地下水降落漏斗不斷擴大。因此，合理利用和保護該地區(qū)的地下水資源，對維持該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 淮北市概況

1.1 自然概況

淮北市位于安徽北部，地處蘇、魯、豫、皖四省交界，華東地區(qū)腹地。淮北市地勢由西北向東南呈緩緩傾斜，海拔在15～40m之間，坡降為萬分之一，主要地形包括低山丘陵、山間盆地和沖積平原。其中平原主要分布于區(qū)內(nèi)的中南部地區(qū)，面積2383km2，平均海拔在22.5～32.0m 之間。屬暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū)，多年平均降水量844.3mm 。新汴河、王引河、新濉河3條季節(jié)性河流自北向南流經(jīng)本區(qū)。適量的降水，發(fā)育的河網(wǎng)及裸露的低山和廣大平原構成了良好的自然地理環(huán)境，是地下水形成的基本要素［1］。

1.2 社會經(jīng)濟現(xiàn)狀

淮北下轄濉溪縣和相山、杜集、烈山3個區(qū)，面積2741km2，其中市轄3 區(qū)面積543km2，濉溪縣面積2198km2。截至2010年底，全市共有人口220.3萬人，人口密度804人/km2，為全國平均人口密度6倍左右。

淮北位處淮海經(jīng)濟區(qū)中心位置，是經(jīng)濟區(qū)的商務和流通中心，同時是安徽省重要的煤電和化工產(chǎn)業(yè)基地。從工業(yè)方面看，是以煤炭和火電為主的工業(yè)城市，建市多年來，逐步形成了煤炭、電力、紡織、釀酒4大行業(yè)為支柱，輕工、建材、化工、冶金、機械、電子、醫(yī)藥等行業(yè)共同發(fā)展的工業(yè)格局。淮北市的礦產(chǎn)資源豐富，以煤炭資源為主。在“十二五”期間以煤炭資源為基礎，實現(xiàn)轉型發(fā)展，已使淮北市成為中國重要的能源、農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)、紡織品出口及箔材加工基地。目前，隨著淮北市全面推進工業(yè)化進程，人口規(guī)模正持續(xù)增長，同時對水資源的需求將進一步增加。

2 水資源現(xiàn)狀分析

2.1 水資源可利用量分析

淮北市多年平均水資源總量8.341億m3，其中地表水資源量3.951 億m3、淺層地下水降雨入滲補給量4.791億m3，地下水資源占總水資源量的61.64%，淺層地下水可開采量2.878億m3，巖溶裂隙水的可開采量0.828億m3，除去重復計算量，每年地下水的可開采量3.208億m3。相對于地表水來說比較豐富，所以形成以地下水供給為主的局面：①開采中深層巖溶裂隙地下水為主的工業(yè)生產(chǎn)、城市生活用水；②開采淺層地下水和地表水為主的農(nóng)田灌溉、林牧漁業(yè)、生態(tài)環(huán)境、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水［2］。

2010年人均水資源量275m3，低于國際通用人均500 m3的極度缺水地區(qū)標準，因此淮北市屬于資源型缺水為主的資源型、工程型和水質型缺水城市。

2.2 水環(huán)境分析

淮北市地表水系較為發(fā)育，屬于淮河洪澤湖水系，自北向南依次分布有閘河、龍岱河、肖濉新河、王引河、南沱河、澮河、澥河等河流，水流由西北流向東南注入洪澤湖，主干河道總長378km，兩岸配套大溝140余條，河道平均寬度50～60m。北部的閘河、龍岱河、肖濉新河等均為季節(jié)性河流，一般偏旱及干旱年份及枯水季節(jié)常常干枯見底，偏豐及豐水年份及汛期洪水泛濫，洪澇旱災較為嚴重，降水量年際年內(nèi)變化大使河流可利用量不足。中南部的南沱河、澮河等面積較大，地表水資源相對較豐富，但實際可供水量小于地表水資源總量。淮北市淺層地下水、巖溶裂隙水開采不均，地下水資源沒有充分利用。全市河道設有節(jié)制閘14座，蓄水總庫容4790萬m3，興利庫容3610萬m3；大、中溝上建有涵閘251處，蓄水總庫容2550萬m3，興利庫容1780萬m3。2010年澮河、南沱河、蕭濉新河、龍岱河等污染較重，閘河水質較好。華家湖、楊莊礦和劉橋二礦沉陷區(qū)及東湖公園水質較好；而朔里礦、張莊礦、海孜礦和北陳莊沉陷區(qū)以及龍湖、乾隆湖等，水質較差。淺層地下水普遍達不到飲用水標準，巖溶水水質普遍優(yōu)良。

3 地下水資源利用存在的問題

3.1 地下水開發(fā)利用不合理

淮北市作為皖北地區(qū)的中心城市和全國重要的能源基地，境內(nèi)無穩(wěn)定的地表水資源可供利用。城市生活和絕大部分工業(yè)用水單一依靠地下水資源，地下水資源的開發(fā)和利用先天不足，超量開采，地下水位持續(xù)下降，形成了區(qū)域性的地下水漏斗區(qū)，導致城市用水日趨緊張。

（1）深層地下水嚴重超采，地下水位逐年下降，其影響范圍已涉及到規(guī)劃區(qū)整個深層地下水分布區(qū)域。據(jù)現(xiàn)有資料，淮北市水源地地下水開采A級儲量為19.17萬m3/d，B級儲量僅為8.5萬m3/d，而巖溶水開采量從20世紀70年代中期的4萬m3/d增長到目前的30萬m3/d。嚴重超采使水源地中心地下水水位大幅下降，形成的降落漏斗中心水位標高最低已達-18.23m，水位年均下降1.5～2.0m［2］。

近20年來，淮北市地下水位呈持續(xù)下降趨勢，到2008年淮北市地下水降落漏斗面積已達280km2，影響波及整個巖溶裂隙水分布區(qū)。如果繼續(xù)開采，將導致巖溶塌陷和地面沉降等一系列環(huán)境地質問題。

（2）嚴重超采深層地下水造成上覆孔隙水位下降，孔隙水被疏干后，大范圍的農(nóng)用機井、手壓井抽不出水，造成人畜飲水困難，而漏斗區(qū)內(nèi)農(nóng)用淺井逐步被深井所取代，深井越打越多，而抽取的水量卻越來越少。

（3）開采地下水的條件惡化，水資源迅速消耗，地下水位大幅下降，破壞了水資源與周圍介質平衡，日益惡化地下水質。

3.2 水污染嚴重，生態(tài)環(huán)境惡化

水資源受到嚴重污染不能繼續(xù)作為供水水源也是出現(xiàn)供水不足局面的重要原因。2009年淮北市市區(qū)工業(yè)廢水排放量1749.45萬t，工業(yè)廢水排放達標量1720.53萬t。由于雨洪及污水分排工程系統(tǒng)不配套，廢水排放到河流及蓄水洼地后，和雨水交織在一起流入河流及低洼地中。城市附近的河流或河段已多成為排污溝渠，并且污水下滲，污染地下水源。城市地區(qū)的地表水和地下水已嚴重惡化。嚴重的水污染問題不僅使水資源無法使用，也污染農(nóng)產(chǎn)品，嚴重影響人民健康。同時，過度開量地下水和地表水的嚴重污染及其功能的喪失，形成地下水位快速下降和漏斗規(guī)模擴大的惡性循環(huán)。

3.3 水資源浪費嚴重，工業(yè)城鎮(zhèn)生活及農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力較大

淮北市水資源開發(fā)利用水平不高、利用效率較低。在2009年淮北市的用水構成中，所占比例最重的是居民家庭用水和生產(chǎn)運營用水。居民家庭生活用水方面,人們節(jié)水觀念淡薄，水資源浪費現(xiàn)象非常嚴重。生產(chǎn)運營用水中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，主要表現(xiàn)為灌溉方式落后，灌溉水的有效利用系數(shù)小，單位水資源生產(chǎn)率低；工業(yè)生產(chǎn)方面，浪費水現(xiàn)象很普遍，表現(xiàn)為中水回用率低，節(jié)約用水工作還不完善。

3.4 水資源監(jiān)測工作滯后，管理水平低

近年來，淮北市水資源管理工作開始走上法制化軌道，政府相繼出臺了一系列水資源管理法規(guī)，但由于某些方面問題導致在水資源管理中仍不能實現(xiàn)真正的城鄉(xiāng)水務一體化，造成“管水源地不管供水”、“管污水排放不管污水處理”、“管污水處理不管回用”等現(xiàn)狀，嚴重影響了地表水與地下水的有機結合、地表水與地下水統(tǒng)一調度和統(tǒng)一分配、污水資源化方案的實施。在征收水資源費管理上，城市公共供水和一些用水大戶不能按時足額交納水資源費，造成水資源費大量流失。另外，水的價格與其價值嚴重背離，優(yōu)質水價低于污水處理成本，這種價格倒掛現(xiàn)象的存在，不利于分質供水方案的實施。

4 地下水資源利用問題解決對策

4.1 在塌陷區(qū)增加調控庫容

4.1.1 缺少地表水的調蓄空間

豐水期產(chǎn)生的地表徑流大多白白流走，無法儲存。然而淮北市南界有隔水的宿北斷層，巖溶裂隙發(fā)育而成的含水層從東北向接收降水補給在斷層外賦集，在地質構造上已經(jīng)形成較為完整的儲水構造即天然地下水庫。同時地下水超采形成的降落漏斗及采煤沉陷區(qū)都為水資源提供了滯蓄空間，為水資源開發(fā)利用與優(yōu)化調度創(chuàng)造了條件，因此可以通過必要的工程技術手段，連片串通這些區(qū)域，并與附近河流連為一體。同時建成平原區(qū)人工湖泊，最大限度地攔蓄地表徑流，并合理利用這些區(qū)域的蓄水功能。另外，可以通過增加地表植物的覆蓋率，即植樹造林，在延長雨水及地表水在地表滯留時間的同時，提高水頭壓力，增強地表水與地下水之間聯(lián)系，間接增加地下水資源量。

4.1.2 降落漏斗形成增加蓄水空間

可截取更多的地下水徑流量，也可以更多地接受地表水入滲補給，從而增加地下水可開采量，對于降落漏斗塌陷區(qū)進行回灌。

4.1.3 雨水、廢水收集

經(jīng)過處理，回灌至地下的蓄水空間，待枯水期時抽取并利用。人工回灌既可以緩解地下水嚴重超采所造成的生態(tài)不平衡和環(huán)境地質等一系列問題，同時也是解決淮北市水資源短缺的一項有效措施。

4.1.4 以暴雨形式出現(xiàn)

淮北市年內(nèi)降水量最大連續(xù)4個月降水量出現(xiàn)于6～9月，占年降水量70%以上。通過修建蓄水建筑物，將其引入地下水庫。采礦沉陷區(qū)的礦井廢水也可以通過混凝、沉淀、過濾、消毒等進行處理，到達水質要求。經(jīng)井下水倉初步沉淀后,水質基本上不含有毒物質，稍加處理后人工回灌井中，利用土壤自靜能力，可達到污水處理和資源再利用的雙重目的［1］。

4.2 節(jié)水措施

4.2.1 工業(yè)污水處理回用工程措施

淮北市是能源城市，工業(yè)用水占城市總用水量的82%。應采取循環(huán)用水措施，提高重復利用率。2008年3月市污水處理廠二期正式建成運行，濉溪縣污水處理廠、劉橋污水處理廠進水試運行。充分利用污水廠尾水，建成尾水再生回用工程，經(jīng)過深度處理使出水總體達到火電廠循環(huán)冷卻水的水質標準，同時滿足城市生態(tài)景觀和市政回用的要求［3］。工業(yè)耗水大戶應推廣使用工業(yè)節(jié)水、“零排放”、廢水資源化和中水回用等新技術，逐漸用中水或地表水替換地下巖溶水。

4.2.2 農(nóng)業(yè)節(jié)水規(guī)劃

2001～2005年以來，淮北市的節(jié)水灌溉面積占有效灌溉面積的50%。灌溉節(jié)水是通過減少灌溉渠系（管道）輸水過程中的水量發(fā)與滲漏損失，來提高農(nóng)田灌溉水的利用率，主要有節(jié)水型地面灌、小白龍、涌泉灌、滲灌、噴灌、微噴灌、滴灌等。

農(nóng)田應發(fā)展低壓管道輸水灌溉技術和渠道襯砌防滲技術。果樹、經(jīng)濟林、溫室大棚等農(nóng)業(yè)設施應大力普及滴灌、精確灌溉技術。農(nóng)業(yè)節(jié)水技術措施主要包括田間節(jié)水灌溉、農(nóng)藝節(jié)水、調整農(nóng)業(yè)結構、提高土壤水分調蓄能力等技術；農(nóng)業(yè)節(jié)水管理措施包括研究和制定合理的水價政策，實行水資源的統(tǒng)一管理，制定節(jié)水灌溉的政策法規(guī)，加強組織管理、宣傳教育并推廣節(jié)水灌溉技術等管理措施［4］。

4.2.3 城市生活節(jié)水措施

加強公共建筑和住宅節(jié)水設施建設，全面推行使用節(jié)水器具改善城市生活用水管網(wǎng)，降低管網(wǎng)漏失率。自來水管網(wǎng)更新改造后，年均可節(jié)水147.7萬元。同時提高居民節(jié)水意識，實行計劃用水和定額管理，加強節(jié)水宣傳與教育，建設節(jié)水型社會［5］。

4.3 健全配套法規(guī)政策，改革水資源管理體制

針對目前水資源的管理規(guī)程和標準的薄弱現(xiàn)狀，制定并規(guī)范落實供水、用水、節(jié)水和水資源保護及管理的一系列規(guī)范和標準，以水資源的可持續(xù)利用保障淮北市社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。其主要指導思想是建立全市水資源供需平衡、防洪蓄洪及水生態(tài)環(huán)境保護的城鄉(xiāng)統(tǒng)一的管理體制，并逐步建立3個補償機制：即誰消耗水量誰補償，誰污染水質誰補償，誰破壞水生態(tài)環(huán)境誰補償；同時利用補償機制逐步建立恢復機制：即保證水量供需平衡，保證水質達到需水標準，保證水環(huán)境與生態(tài)達到要求。集中統(tǒng)一管理全市一切水事行為，包括蓄水、供水、用水、節(jié)水、排水、污水處理及回用、防洪、水資源保護等。實行計劃取水，全面推行取水許可制度，強化節(jié)約用水，建設節(jié)水型城市。

5 結語

合理規(guī)劃、開發(fā)和使用水資源是實現(xiàn)淮北市工農(nóng)業(yè)和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的關鍵。從淮北市的實際情況出發(fā)，實行多種水源的優(yōu)化分配，提高污水處理回用率，盡快進行人工回灌，協(xié)調地表水與地下水的調蓄，促進水資源可持續(xù)開發(fā)利用和水環(huán)境生態(tài)修復的良性循環(huán)［6］，實現(xiàn)淮北市經(jīng)濟與水資源利用的同步發(fā)展。

［1］趙宏海.淮北市地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用的探討［J］.地下水,2002,24（3）：154-156 .

［2］牛軍安,袁明菊.淮北市水資源現(xiàn)狀與可持續(xù)利用［J］.中國水利,2010（11）:40-41 .

［3］陳見,李俊,王明.淮北市污水處理廠中水回用工程的設計［J］.中國給水排水,2010,26（10）:73-75.

［4］李瑞,吳亞軍.淮北市水資源狀況及節(jié)水措施研究［J］.治淮,2008（11）：10-12.

［5］牛永紅,張云鵬,孫義奎.水資源問題及可持續(xù)利用對策研究［J］.內(nèi)蒙古水利,2008（4）：62-63.

［6］徐智敏,孫亞軍,劉沂軒,等.徐州市水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及可持續(xù)利用研究［J］.地質災害與環(huán)境保護，2008，16（3）：38-41.