平頂山市地下水資源分布及開采潛力研究

黃繼超，榮富強

（河南省地質礦產勘查開發礦局第二地質環境調查院，河南 鄭州 450003）

1 前言

20世紀80年代初，地下水逐步成為平頂山市重要的供水水源，對保障全市飲水安全、糧食安全和生態安全等發揮了十分重要的作用。研究區地下水分布廣泛，資源量大，開發利用程度高，隨著社會經濟的快速發展，目前存在地下水資源家底不清，開采潛力不明等問題。文章旨在查明了地下水資源的家底，掌握各縣市區開發利用現狀及存在問題，對其開采潛力作出評價，為地下水資源的開發利用與保護工作提供強有力的技術支撐。

2 研究區概況

研究區位于河南省中部，全境東西長約140 km，南北寬約133 km，地理坐標為東經112°14′～113°45′，北緯33°08′～34°20′，總面積7 882 km2，轄汝州市和舞鋼市等2市，葉縣、郟縣、寶豐縣和魯山縣等4縣，新華區、衛東區、湛河區和石龍區等4區以及新城區、高新區。

研究區境內河流密布，切割作用較強烈，地貌類型多樣，地層巖性組合復雜，決定了區內水文地質條件的特殊性和復雜性。在不同的地層、巖性組合，不同構造和地貌條件下，輔以水文、氣象等因素的共同作用，全區共形成了四種類型的地下水，即松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水、碎屑巖類裂隙孔隙水和基巖裂隙水。

3 地下水資源量分析評價

地下水資源評價采用近年資料，除降水量選用1956-2017年系列資料以外，其它如地下水位埋深、開采量、灌溉面積、灌溉用水量等均選用2017年資料。主要水文地質參數參考區域水文地質資料，并結合近期資料分析研究，或利用動態資料計算而綜合確定。地下水天然資源包括補給資源和儲存資源。

3.1 評價方法

3.1.1 淺層地下水

淺層地下水資源量計算采用水量均衡模型，該法是利用評價區地下水動力平衡的基本原理，通過逐個分析并確定各均衡要素，進行水均衡計算和評價。評價區總面積4 242.14 km2。劃分為4個大區，即Ⅰ區：汝河、沙河河谷及沖積平原強富水區，Ⅱ區：汝河二級階地及澧河沖積平原中等富水區，Ⅲ區：汝河南部山前傾斜平原及平頂山南部沖積平原弱富水區，Ⅳ區：山前傾斜平原貧水區；再根據地形地貌條件、包氣帶巖性、含水層巖性等，將Ⅰ區進一步劃分為Ⅰ1～Ⅰ8等8個亞區，Ⅱ區進一步劃分為Ⅱ1～Ⅱ8等8個亞區，Ⅲ區進一步劃分為Ⅲ1～Ⅲ3等3個亞區，Ⅳ區進一步劃分為Ⅳ1～Ⅳ6等6個亞區，共計25個亞區。

3.1.2 中深層地下水

中深層地下水資源量主要由側向徑流補給量、淺層地下水越流量和彈性釋水量三部分組成，其中彈性釋水量是其資源量的主要來源，一般約占總資源量的一半以上。側向徑流補給量采用達西公式進行計算，中深層地下水越流補給量即淺層地下水越流排泄量，彈性釋水量采用彈性釋水系數法進行計算。評價區總面積2 808.69 km2，劃分為2個大區，即Ⅰ區：汝河、沙河河谷及沖積平原強富水區、Ⅱ區：汝河、沙河、滾河山前傾斜平原及澧河沖積平原中等富水區；再根據地形地貌及水文地質條件，將Ⅰ區進一步劃分為Ⅰ1～Ⅰ5等5個評價單元，Ⅱ區進一步劃分為Ⅱ1～Ⅱ11等11個評價單元，共計16個評價單元。

3.1.3 基巖地下水

基巖地下水補給量主要來自大氣降水，因此采用大氣降水入滲法進行天然補給資源量的計算。評價區總面積3 639.91 km2，劃分為4個大區，即Ⅰ區：碎屑巖類、Ⅱ區：層狀巖類、Ⅲ區：塊狀巖類、Ⅳ區：碳酸巖巖類；再根據地形地貌及水文地質條件，將Ⅰ區進一步劃分為Ⅰ1～Ⅰ3等3個亞區，Ⅱ區進一步劃分為Ⅱ1～Ⅱ3等3個亞區，Ⅲ區進一步劃分為Ⅲ1～Ⅲ8等8個亞區，Ⅳ區進一步劃分為Ⅳ1～Ⅳ5等5個亞區，共計19個亞區。

3.2 計算結果

根據前面計算的淺層、中深層和基巖山區地下水資源量，對各計算分區的地下水資源量進行匯總統計，詳見表1。

表1 研究區各計算分區地下水資源量統計表

3.3 地下水資源的分布特征

根據前面計算的淺層、中深層和基巖山區地下水資源量，計算出各縣（市）區的地下水天然資源量和可開采資源量，詳見表2。

表2 研究區各縣（市）區地下水資源量統計表

研究區地下水天然資源總量為8.24億m3，地下水可采資源總量為7.20億m3，由表2可以看出，地下水天然資源總量存在空間部分不均，總體呈現西北（魯山縣）向東南（舞鋼）逐漸減少的趨勢，這是由于西北地區河流水系發育為地下水的主要匯聚區和流通區，東南地區由于地勢較緩主要為地下水流通排泄區，這點和區內地下水流向呈正相關關系。由其行政分布來看，魯山縣天然水資源總量＞汝州＞葉縣＞郟縣＞寶豐＞市區＞舞鋼；淺層地下水天然水資源總量為4.54億m3，主要集中分布在汝河、沙河河谷平原及東部平原，因其地貌單元含水層的成因與巖性結構均不相同，其水資源儲量差異很大，河谷平原及沖積平原富水性較強，河流南北兩側崗地富水性較弱；砂、砂礫石和卵石層厚度大的區域富水性強，厚度小的區域富水性弱；中深層地下水天然水資源總量為0.48億m3，主要分布在汝河沖積平原、沙澧河沖積平原，寶、郟凹陷盆地、沙河斷陷槽地中、保安、墳臺，張良、谷店南部一帶地下水資源量則較一般；基巖山區地下水天然水資源總量為3.23億m3，受地貌影響主要分布在區內西南部的低山丘陵區。由各類地下水可采資源組成來看，存在分布不均的問題，其中淺層地下水可采資源量占總量的53%，其次為基巖山區地下水占40%，中深層地下水僅占總量的7%。

4 地下水開采潛力分析

4.1 地下水開發利用現狀

研究區現有農業灌溉規模以上供水的機電井約32 500眼，開采量為2.90億m3/a，村民自建供水井約17 500眼，開采量為0.19億m3/a；廠礦自備供水井約544眼，開采量為0.16億m3/a；農村安全飲水工程供水井約577眼，開采量為0.14億m3/a；各類自備井約320眼，開采量為0.10億m3/a。

4.2 地下水開發潛力評價

地下水開發利用潛力，可利用地下水開采系數作為判定標準，計算公式如式（1）：

地下水開采潛力的大小依據下列值判定：

k＞1.00潛力不足，已超采；0.75≤k≤1.00采補基本平衡；k＜0.75有開采潛力，可擴大開采。

根據地下水的現狀開采量和可開采量計算結果，按照上述方法計算出各區地下水開采系數，并對其開發利用潛力進行評價，詳見表3。

由表3可以看出，在多年平均條件下，全區地下水開采系數為0.85，處于采補基本平衡狀態。

表3 地下水開發利用潛力評價一覽表

4.3 評價結果

4.3.1 有開采潛力區

主要分布在河流沖積平原和部分山前傾斜平原，面積1 306.11 km2。其中Ⅰ1、Ⅰ3、Ⅰ7、Ⅰ8、Ⅱ8、Ⅲ1區屬于汝河、沙河（河谷）沖積平原區，河水與地下水聯系密切，現狀條件下地下水主要接受降水入滲補給，在開采條件下，可以激發河水的側滲補給；Ⅱ3、Ⅱ8、Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅳ4區屬于山前傾斜平原，地下水易接受山前側滲及地表河流補給，現狀條件下地下水主要接受降水入滲補給，在開采條件下，可以激發山前側滲補給及河水的側滲補給；目前上述區內僅散布少量自備井和農灌機井，具備較大的開采潛力。

4.3.2 采補基本平衡區

主要分布在郟縣縣城（Ⅰ2）、魯山縣城（Ⅰ4）、汝州市南部（Ⅱ2）、葉縣南部（Ⅱ6）、汝州市北部山前（Ⅳ1）等區域，面積1 443.29 km2。該區內地下水主要接受大氣降水補給，地下水側向徑流條件一般，主要開采為農業灌溉、生活飲用及少量工業用水。由于其水文地質條件較平原區差，砂層厚度一般在8～15 m，地表降水入滲補給河谷平原區，區內水位埋深15～20 m。

4.3.3 潛力不足區

主要分布在葉縣縣城（Ⅰ5）、舞鋼北部八臺鎮（Ⅰ6）、汝州市北部（Ⅱ1）、寶豐東部（Ⅱ4）、舞鋼市北部棗林（Ⅱ7）、平頂山市北部（Ⅲ3）舞鋼市南部（Ⅳ5、Ⅳ6）等區域，面積1 492.74 km2。由于該區域多分布在縣城或鄉鎮，人口密度大，居民生活及工業用水量較其他區域明顯增大。

5 結論

研究區地下水資源總量8.24億m3，可開采資源量7.24億m3，其中淺層地下水總補給量為4.54億m3，可開采量為3.86億m3，總排泄量為4.45億m3，補給量大于排泄量，整體來看全區處于正均衡狀態，總儲存量為156.71億m3，是總補給量的40倍；中深層地下水可開采資源量為0.48億m3，總儲存量為8.62億m3，是可開采資源量的近20倍；基巖山區地下水資源量為3.23億m3/a，可開采資源量為2.90億m3/a；地下水開采系數為0.85，處于采補基本平衡狀態。建議進一步完善地下水監測網絡，實現對全市地下水監測工作的全覆蓋，及時分析并掌握地下水水位、水量、水質等動態變化信息，為地下水資源管理決策提供技術數據支撐。