洛陽市地下水資源開發(fā)利用與保護(hù)對(duì)策研究

王 輝，楊寶中，于晶晶，韓麗紅

(華北水利水電大學(xué)，河南鄭州 450045)

在地表水資源短缺和水環(huán)境日益惡化的嚴(yán)峻條件下，研究地下水資源開發(fā)利用與保護(hù)對(duì)促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，因此尋求合理的地下水資源開發(fā)利用方式和恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)對(duì)策形式極具重要性與緊迫感。Jain，Ashu等[1]研究結(jié)果顯示人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型一直優(yōu)于回歸和時(shí)間序列模型。Marhaba，T.等[2]分析了新澤西州供水用水能力。 Cai，Y.等[3]提出了IQP二次規(guī)劃模型，并利用其來解決多種不確定因素影響的可持續(xù)供水問題。張巧玉、楊寶中等[4]根據(jù)遷安市地下水資源開采程度不均衡且地下水位急劇下降的現(xiàn)狀，提出適合該地區(qū)地下水資源開采形式和優(yōu)化配置方式。林學(xué)鈺[5]等針對(duì)黃河流域內(nèi)缺水和水質(zhì)問題對(duì)城市工農(nóng)業(yè)供需水量平衡進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)黃河流域地下水可更新能力及地下水可持續(xù)開發(fā)利用對(duì)策進(jìn)行了深入研究。鹿海員等[6]通過對(duì)新疆鄯善縣水資源優(yōu)化配置模型和地下水?dāng)?shù)值模擬模型的耦合迭代研究提出了合理的水資源利用形式和保護(hù)措施。

隨著我國(guó)地下水開發(fā)利用程度不斷加劇[7]，深層地下水過量開采形成降落漏斗現(xiàn)象明顯[8]，筆者依據(jù)洛陽市人口規(guī)模和水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，對(duì)洛陽市地下水資源進(jìn)行開采分析。根據(jù)研究區(qū)地形、地貌和水文地質(zhì)條件，將均衡區(qū)劃分為6個(gè)開采小區(qū)，從而分析出可增強(qiáng)開采區(qū)、控制開采區(qū)和調(diào)減開采區(qū)的劃分結(jié)果，為洛陽市地下水資源保護(hù)及合理開發(fā)地下水資源提供科學(xué)支撐。

1 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1人口現(xiàn)狀洛陽轄7個(gè)區(qū)、1個(gè)縣級(jí)市、8個(gè)縣，分別為澗西區(qū)、西工區(qū)、老城區(qū)、瀍河回族區(qū)、洛龍區(qū)、伊濱區(qū)、吉利區(qū)、偃師市、孟津縣、新安縣、洛寧縣、宜陽縣、伊川縣、嵩縣、欒川縣、汝陽縣。洛陽下轄經(jīng)濟(jì)功能區(qū)：伊濱區(qū)、洛陽新區(qū)、洛陽國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、國(guó)家洛陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。各區(qū)實(shí)際人口及人口比例見圖1。

圖1 2010年洛陽市各轄區(qū)人口分布圖

1.2水資源現(xiàn)狀洛陽市由于水文地質(zhì)條件差異，地下水開發(fā)利用程度不盡相同。在伊河、洛河河谷地區(qū)，工農(nóng)業(yè)用水多以開采淺層地下水為主，開采量相對(duì)較大；工業(yè)開采用水及城市供水以集中開采伊河、洛河兩岸的淺層地下水為主；在邙山黃土丘陵前緣，中深層地下水自備井密度大，全市自備井中深層地下水總開采量為0.132億～0.185億m3/a。洛陽市年供水情況見表1、2。

表1 2010年洛陽市取水量 ×108 m3

表2 2010年洛陽市供水量 ×108 m3

可見，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城市的不斷發(fā)展，供水量不斷增加，開采規(guī)模不斷擴(kuò)大。洛陽市目前已形成地下水多水源環(huán)狀管網(wǎng)供水規(guī)模。因此，目前洛陽市區(qū)年開采總量為2.8億～3.0億m3，其中有0.3億m3的地下水來自非潛水含水層系統(tǒng)。洛陽市集中供水水源地分布及開采情況見表3。

2 水資源開采分析

由于淺層地下水具有補(bǔ)給條件好、更新快、水位埋深小、易開采等特點(diǎn)，所以均衡區(qū)范圍以洛陽市淺層地下水分布邊界為主，均衡區(qū)面積為266.44 km3。根據(jù)研究區(qū)地形、地貌和水文地質(zhì)條件，將均衡區(qū)劃分為6個(gè)開采小區(qū)(表4)。

表3 2010年洛陽市集中供水水源地分布及開采情況 萬m3/d

表4 地下水資源開采區(qū)劃分

2.1可增強(qiáng)開采區(qū)Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)淺層地下水資源較豐富，開采潛力指數(shù)均大于1.2。這2個(gè)區(qū)位于洛河和伊河的漫灘及河間地塊，含水層巖性為砂卵石，厚度大，地下水與河水聯(lián)系緊密，加上水面工程的影響，地下水接受河水的補(bǔ)給較為充分，淺層地下水資源豐富，開采潛力較大。

2.2控制開采區(qū)Ⅲ區(qū)分布于研究區(qū)洛河西側(cè)河谷區(qū)，淺層地下水可開采量為2 526.87萬m3/a，現(xiàn)狀開采量為2 856萬m3/a，已處于負(fù)均衡狀態(tài)。究其原因，主要是該區(qū)小型企業(yè)林立，自備井較多。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于該地段長(zhǎng)期地下水長(zhǎng)期開采，現(xiàn)已產(chǎn)生明顯的降落漏斗。目前洛河水面工程蓄水還沒有影響到該區(qū)，因此對(duì)該區(qū)應(yīng)控制開采。Ⅴ區(qū)分布于洛河北岸二級(jí)階地，也即是洛陽市區(qū)，淺層地下水可開采量為2 568.03萬m3/a，現(xiàn)狀開采量為2 007.6萬m3/a，可增開采量為560.43萬m3/a。地下水資源處于正均衡狀態(tài)，有開采潛力。目前正在開采的水源地有4個(gè)，日開采量為10.13萬m3/a。該區(qū)局部受到洛河水面工程蓄水的影響，地下水能夠接受河水的補(bǔ)給，但現(xiàn)有水源地的開采量偏大，在張莊水源地附近，形成多年的降落漏斗并沒有修復(fù)，因此應(yīng)控制開采。根據(jù)計(jì)算Ⅵ區(qū)地下水可開采量為947.78萬m3/a，現(xiàn)狀開采量為580.3萬m3/a，可增開采量為367.48萬m3/a，有開采潛力。但根據(jù)近5年等水位線圖，機(jī)車工廠附近多年形成的降落漏斗并沒有完全修復(fù)，因此對(duì)本區(qū)應(yīng)控制開采。

2.3調(diào)減開采區(qū)Ⅳ區(qū)主要分布于洛河北岸二級(jí)階地，位于洛陽市澗西區(qū)，洛陽市絕大部分大型廠礦企業(yè)均分布于該區(qū)，地下水開采量較大。該區(qū)淺層地下水可開采量為6 081.54萬m3/a，現(xiàn)狀開采量為4 649.57萬m3/a，可增開采量為10 100 m3，因此該區(qū)還有一定的開采潛力。但由于該地區(qū)水位均略有下降，下降幅度平均為0.09 m，因此應(yīng)調(diào)減地下水開采。

3 水資源保護(hù)對(duì)策

3.1合理開采由于研究區(qū)水資源時(shí)空分布不均，為建設(shè)和保護(hù)洛陽市良好的生態(tài)環(huán)境，保護(hù)水資源的可持續(xù)開發(fā)利用，必須進(jìn)行合理調(diào)配，堅(jiān)持做到合理開采、綜合利用、科學(xué)管理、嚴(yán)格保護(hù)、避免盲目開采帶來的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)人工開采與自然補(bǔ)給基本平衡的目標(biāo)。為達(dá)到采補(bǔ)平衡，可通過地下水的調(diào)蓄功能，實(shí)現(xiàn)年內(nèi)或年際調(diào)節(jié)，做到以豐補(bǔ)欠。同時(shí)，要做好地表水和地下水的聯(lián)合運(yùn)用，而且要運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿來制約，以保證合理、優(yōu)化供水和用水。

3.2節(jié)水保護(hù)工業(yè)上，大力發(fā)展并推廣工業(yè)用水重復(fù)利用技術(shù)，提高水資源的利用率。發(fā)展并推廣蒸汽冷凝水再利用技術(shù)。農(nóng)業(yè)上，進(jìn)行農(nóng)業(yè)用水優(yōu)化。加強(qiáng)并改進(jìn)計(jì)量設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，推行農(nóng)業(yè)總用水量限定與管理，調(diào)整并優(yōu)化農(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)用水比例。對(duì)于灌區(qū)全面實(shí)施節(jié)水改造，加強(qiáng)灌區(qū)配套改造工程建設(shè)，改進(jìn)并優(yōu)化地面灌水方式，推廣小畦灌溉、細(xì)流溝灌等技術(shù)，科學(xué)控制入畦流量、水頭、灌水定額等灌水要素。

3.3降污保護(hù)水資源保護(hù)工作應(yīng)從根源抓起，絕對(duì)禁止未經(jīng)處理的廢、污水排入河道，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，必須確保生態(tài)環(huán)境用水，防止灌溉農(nóng)業(yè)的盲目發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化。加大環(huán)境治理措施，防止和杜絕新的污染產(chǎn)生，對(duì)研究區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水嚴(yán)格達(dá)標(biāo)排放，盡早使伊洛河河水達(dá)到Ⅲ類水功能區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)，使廢水的水質(zhì)改善，保護(hù)河水不受污染，或使污水資源化而被重新利用，從而使水環(huán)境得到改善。

3.4實(shí)現(xiàn)水資源的統(tǒng)一管理水資源統(tǒng)一管理是進(jìn)行地下水保護(hù)的前提。實(shí)行水資源的統(tǒng)一、科學(xué)的管理應(yīng)實(shí)施由供定需的方針。由于各部門之間存在職能交叉、缺乏必要的協(xié)調(diào)機(jī)制，從而存在不利于地下水保護(hù)工作順利開展的現(xiàn)狀事實(shí)，由此提出水務(wù)統(tǒng)管機(jī)制。因此，必須改革現(xiàn)行的水資源管理體制，實(shí)現(xiàn)真正意義上的水務(wù)一體化，統(tǒng)一管理全市水資源。以流域管理與區(qū)域管理相結(jié)合。水資源權(quán)屬與開發(fā)利用權(quán)屬相分開為原則，實(shí)現(xiàn)包括城市與農(nóng)村、水量與水質(zhì)、地表水和地下水、供水與需水在內(nèi)的水資源統(tǒng)一管理。

4 結(jié)語

隨著人類社會(huì)的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水資源需求不斷增長(zhǎng)，供需矛盾日益突出，水資源危機(jī)日趨嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類的生存。因此加強(qiáng)水資源保護(hù)與管理、改善地下水資源利用方式、控制地下水水位下降及保護(hù)水資源可持續(xù)利用至關(guān)重要。本文綜合考慮洛陽市現(xiàn)狀開采量及地下水可開采量的互饋效應(yīng)，對(duì)洛陽市地下水資源進(jìn)行開采區(qū)劃分，據(jù)此提出洛陽市地下水資源的合理保護(hù)對(duì)策，為本地區(qū)地下水資源的開發(fā)利用規(guī)劃提供技術(shù)支持與理論支撐。

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