鶴壁市巖溶水后備水源地水資源量評價

河南理工大學 徐郅杰

（1.河南理工大學，河南 焦作454000；2.河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，河南 鄭州450016）

0 前言

鶴壁市是一個以煤炭工業(yè)為主的新興重工業(yè)城市。根據(jù)《鶴壁市城市總體規(guī)劃》，未來將加速發(fā)展淇濱區(qū)，努力提高山城區(qū)、鶴山區(qū)，積極發(fā)展兩縣城，點軸開發(fā)，帶動全面。到2015年城市人口將達40.4萬人，其中山城、鶴山區(qū)人口為30.3萬人，淇濱區(qū)作為新成區(qū)，人口將達10.1萬人[1]。逐步形成與市域經(jīng)濟、社會發(fā)展相適應的規(guī)模有序、分工合理、布局順暢、協(xié)調(diào)發(fā)展的區(qū)域城鎮(zhèn)網(wǎng)絡。

隨著鶴壁市工業(yè)的快速發(fā)展，城市規(guī)模的增大、人口的增加，對水資源的需求將越來越大。鶴壁市發(fā)展已向新區(qū)轉(zhuǎn)移，據(jù)預測到2015年城市市區(qū)面積達到767km2，建成區(qū)面積達到106.4km2，總需水量預測36683萬m3/a[2]。按照規(guī)劃盤石頭水庫可向鶴壁市供水13500萬m3/a，淇河供水量2454萬m3/a，地下水可供水量3701萬m3/a，礦坑水可利用量1388萬m3/a，中水回用量3000萬m3/a，南水北調(diào)分配水量7596萬m3/a，總可供水水量達31639萬m3/a。仍然缺水5044萬m3/a[3]。因此，尋找穩(wěn)定可靠的后備地下水供水水源地，對鶴壁市國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 自然地理概況及地質(zhì)概況

1.1 氣象

本區(qū)屬北溫帶大陸性季風氣候區(qū)，四季分明，多年平均氣溫14.2℃，最高氣溫42.2℃，最低氣溫-17.5℃；多年平均蒸發(fā)量1467.7 mm。根據(jù)區(qū)內(nèi)及其周邊發(fā)布的9個雨量站1956～2004年共49年雨量資料統(tǒng)計，本區(qū)多年平均降水量651.4 mm，歷年最大降水量1324.4 mm，歷年最小降水量305.0 mm。因受季風與地形影響，降水四季分配不均，夏季6、7、8三個月降水量占全年降水量的57%，降水量依地勢由西向東遞減。

1.2 水文

區(qū)內(nèi)河流均屬海河流域衛(wèi)河水系，除淇河為常年性河流外，其它均為季節(jié)性河流。

淇河是區(qū)內(nèi)最大河流，發(fā)源于山西省陵川縣方腦嶺，流經(jīng)河南輝縣、林縣、鶴壁、?？h，于?？h淇門入衛(wèi)河，流域面積2141.5km2，年徑流量以地下水為主，其徑流過程基本平緩，引起河水大幅度漲落主要為大氣降水，且多集中在汛期6、7、8三個月。多年平均流量12.53 m3/s，歷年瞬間最大流量5590 m3/s，歷年最小瞬間流量0.68 m3/s。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

普查區(qū)構(gòu)造部位處于新華夏系華北坳陷之西部和太行山隆起的東南邊緣，南鄰秦嶺東西復雜構(gòu)造帶，西與晉東南山字型東翼反射弧相接，地質(zhì)構(gòu)造比較復雜。

普查區(qū)經(jīng)歷了長期、多次的構(gòu)造運動，尤以燕山—喜山期表現(xiàn)最為強烈。構(gòu)造形跡以斷裂為主，褶曲不發(fā)育。西部基巖區(qū)除太古代地層外，巖層產(chǎn)狀平緩，傾角多在5°～10°左右，總體向北東和北傾斜，基本組成一略具波狀起伏的單斜構(gòu)造。各類斷裂力學性質(zhì)復雜，一般具有多次活動的特點。按其所歸屬的體系，分別組成東西向構(gòu)造、南北向構(gòu)造、北東向構(gòu)造（華夏系）、新華夏系四種主要構(gòu)造體系。

1.4 區(qū)域水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水賦存介質(zhì)的性質(zhì)及其空隙特征，將普查區(qū)地下水劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶地下水和基巖裂隙水。不同類型的地下水，賦存于不同的含水層當中，這些含水層又有各自的水理特性。按照含水層大體一致的水理特性，將普查區(qū)劃分為第四系含水巖組、新近系含水巖組、石炭～二疊系含水巖組、寒武～奧陶系含水巖組和巖漿巖含水巖組。

2 巖溶地下水資源評價

地下水資源計算與評價的常用方法有水量均衡法、解析法、數(shù)值模擬法和抽水試驗法。水量均衡法建立在水量均衡原理上，它通過對地下水補給量、排泄量和含水層儲存量變化反映水資源量，計算原理簡單，適用性強，不受地域和水文地質(zhì)條件復雜程度限制，在地下水資源評價中得到廣泛的應用。數(shù)值法是一種比較先進的計算方法，借助于計算機可以求解大型及任何復雜的地下水水流計算與預測問題。根據(jù)本次工作情況，采用均衡法計算和評價區(qū)域巖溶水多年補給量和排泄量；采用解析法、數(shù)值模擬法計算和評價普查區(qū)后備水源地的允許開采量。

根據(jù)水量均衡計算結(jié)果，廟口泉域天然條件下巖溶水多年平均補給量為3049.13萬m3/a（0.97m3/s），巖溶地下水總排泄量為3062.57萬m3/a，其中自備井開采量1168萬m3/a、逕流排泄量為1894.57m3/a（5.19m3/d）。根據(jù)允許開采量評價原則，天然排泄量尚未加以利用時，可以利用天然排泄量作為開采截取量。廟口泉域現(xiàn)狀1894.57萬m3/a（5.19m3/d）的天然排泄量可作為可采資源量進行開采是可行的，確定后備水源地5萬m3/d允許開采量是有保證的。

在大李莊—郭灣一帶以50000m3/d開采量進行開采計算，通過數(shù)值模擬方法模擬計算出后備水源地降落漏斗中心水位降深最大為46.8m（2020年3月）；非穩(wěn)定解析法預測距抽水點500m水位降深為82.1m，說明降落漏斗中心降深大于82.1m，大井法預測水源地降落漏斗中心水位降深為48.4m。數(shù)值模擬方法和大井法預測結(jié)果相近，而非穩(wěn)定解析法預測結(jié)果卻相差很大，原因是用非穩(wěn)定解析法預測時，假設只有一口井以50000m3/d的開采量抽水，使巖溶水水位降深較大，這不符合水源地開采的實際情況，因此數(shù)值模擬方法和大井法兩種方法預測的結(jié)果比較可靠。開采條件下的動態(tài)預測分析，說明了后備水源地允許開采量5萬m3/d是可性的。

綜上所述，在掌握地下水動態(tài)與開采現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，經(jīng)多種評價方法計算，后備水源地5萬m3/d允許開采量是有保證的。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

1）通過對普查區(qū)進行調(diào)查，并在重點普查區(qū)開展物探、鉆探、抽水試驗、地下水動態(tài)觀測、水質(zhì)分析等工作，大李莊—郭灣一帶上部第四系厚度10-20m，其下部為巖溶較發(fā)育的奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r，涌水量處于強富水區(qū)；該帶還處于地質(zhì)構(gòu)造破碎帶及斷層的交匯地帶，有利于巖溶水的賦存及運移；該帶主要接收廟口泉域大氣降水補給和地下逕流補給，多年天然補給量達0.97 m3/s，地下水逕流及交替強烈；該帶巖溶地下水開采不影響許家溝泉的溢出。確定大李莊—郭灣一帶為鶴壁市巖溶地下水后備水源地。

2）采用水量均衡法計算，許家溝泉域巖溶水多年平均補給量為7428.43萬m3/a（2.36 m3/s），多年平均排泄量7438.43萬m3/a（2.36m3/s），廟口泉域巖溶水多年平均補給量為3049.13萬m3/a（0.97m3/s），多年平均排泄量3062.57萬m3/a（0.97 m3/s），多年巖溶水量處于均衡狀態(tài)；采用數(shù)值法、解析法進行區(qū)域和普查區(qū)模擬和預測，認為在后備水源地增加5萬m3/d開采量情況下，巖溶水中心水位降深45-48.4m能滿足開采要求，確定后備水源地5萬m3/d允許開采量可作為鶴壁市巖溶水開發(fā)利用規(guī)劃的依據(jù)。

3.2 建議

1）加強后備水源地保護，控制廟口、土門、形盆一帶工廠廢水、生活污水排泄，確保水源地巖溶水不受污染。

2）后備水源地巖溶水開發(fā)利用要統(tǒng)一規(guī)劃、科學管理。廟口鎮(zhèn)供水、后備水源地農(nóng)村居民用水及水源地開采，要進行統(tǒng)一規(guī)劃，分配開采水量。

3）開展廟口泉域地下水庫調(diào)蓄試驗工作，為后備水源地提供水源保證。

4）本次工作為普查階段，在后備水源地開采前要進一步進行詳細勘查，為后備水源地開發(fā)利用提供科學依據(jù)。

4 結(jié)束語

鶴壁市巖溶屬于北方巖溶的一部分，鶴壁市巖溶地下水評價對中國北方地區(qū)巖溶地下水有積極的示范作用，適用于裸露型及覆蓋型巖溶。在相似的氣候及水文地質(zhì)條件下，報告的評價方法有著廣泛的應用前景。

［1］鶴壁市人民政府.鶴壁市城市總體規(guī)劃[Z].鶴壁,2006.

［2］鶴壁市水資源管理計劃節(jié)約用水辦公室.鶴壁市區(qū)水資源評價及規(guī)劃報告[Z].鶴壁,1985.

［3］河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院.河南省鶴壁市供水水文地質(zhì)勘察報告[Z].鶴壁,2012.