滄州市地下環(huán)境現(xiàn)狀及修復(fù)措施探討

孫 寧，黃樹義

(1.河北省滄州市引大入港輸水有限公司，河北滄州 061000;2.河北省滄州市供排水集團(tuán)，河北滄州 061001)

滄州是我國(guó)水資源嚴(yán)重短缺的地區(qū)之一。全市多年平均水資源總量為11.94億 m3。全市人均水資源占有量183 m3，為全國(guó)平均值的8%，河北省平均值的61%，不足國(guó)際公認(rèn)的絕對(duì)貧水標(biāo)準(zhǔn)(人均水資源量少于500 m3的為絕對(duì)貧水)的40%。為維持本地區(qū)人民的正常生活和生產(chǎn)，自上個(gè)世紀(jì)七十年代以來，主要依賴于超采地下水維持生活、生產(chǎn)和生態(tài)，并由此引發(fā)了地下水位下降、地下水漏斗擴(kuò)展、地面沉降等一系列水環(huán)境問題。

1 滄州市地下水環(huán)境現(xiàn)狀

近年來，滄州為維持日益增長(zhǎng)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要，每年不得不超采約5.0億m3深層地下水，超采地下水帶來的地質(zhì)環(huán)境問題主要表現(xiàn)為以下3個(gè)方面。

1.1 地面沉降

我國(guó)4個(gè)地面沉降超過2 m的城市中，滄州名列其中，其沉降中心累計(jì)沉降量已達(dá)2 236 mm，年平均下降100.4 mm。全市現(xiàn)有滄州市區(qū)沉降區(qū)、黃驊沉降區(qū)、河間沉降區(qū)、任丘沉降區(qū)4個(gè)較嚴(yán)重沉降區(qū)。

地面的大幅度沉降給滄州帶來了一系列社會(huì)和環(huán)境危害。其主要有城區(qū)內(nèi)澇積水嚴(yán)重，對(duì)水利工程防洪、測(cè)量標(biāo)志造成嚴(yán)重危害;對(duì)樓房、鐵路、公路、橋梁等地面建筑物的安全造成的危害，地面的沉降又進(jìn)一步導(dǎo)致了地裂縫和風(fēng)暴潮危害的進(jìn)一步加重等。

1.2 咸淡水界面下移

由于深層地下水的嚴(yán)重超采引起咸淡水界面明顯下移。據(jù)滄縣典型區(qū)研究資料顯示，咸淡水界面平均下移18 m，最小下移10 m，最大下移50 m。

1.3 機(jī)井報(bào)廢加快，提水成本增加

地下水位埋深的連年增加，造成水井提水泵揚(yáng)程不斷加大，單井出水量減少，水井運(yùn)行費(fèi)用大幅度增加，機(jī)井報(bào)廢加快，提水費(fèi)用增高。

2 地下水環(huán)境惡化原因分析

地面沉降是動(dòng)用地下水儲(chǔ)存資源引起的一種惡果，是采大于補(bǔ)，造成水資源枯竭的一種外部表現(xiàn)。

深層含水層開采早期，開采資源主要由含水層彈性釋水、越流補(bǔ)給和側(cè)向補(bǔ)給三部分組成，粘性土壓密釋水所占比例很小;隨著開采的繼續(xù)，水位降落漏斗的擴(kuò)展，地面沉降的產(chǎn)生，粘性土壓密釋水所占比重越來越大。

伴隨著含水層的彈性釋水和粘性土的壓密，地面沉降隨之產(chǎn)生。當(dāng)水位降深較小時(shí)，含水層與粘性土隔水層之間的水頭差所產(chǎn)生的應(yīng)力小于土層的前期固結(jié)壓力，地面沉降發(fā)展緩慢;而當(dāng)水位降深較大時(shí)，若含水層與粘性土隔水層之間的水頭差所產(chǎn)生的應(yīng)力大于土層前期固結(jié)壓力，甚至造成土層結(jié)構(gòu)破壞時(shí)，地面沉降的沉降速率必將加快。地面沉降速率與地下水位下降速率、地面沉降量與地下水位降幅有很好的相關(guān)性，沉降面積與承壓水水位下降漏斗在時(shí)空分布上基本相符。當(dāng)抽取地下水時(shí)，地下水位下降，等于孔隙水承壓力減小，在上覆地層壓力不變的情況下，孔隙水承壓減小部分轉(zhuǎn)嫁給巖土顆粒骨架，使其壓力增大，導(dǎo)致土體壓密而地面下沉。

3 地下水環(huán)境修復(fù)措施探討

3.1 充分利用外調(diào)水

外調(diào)水是解決滄州水資源不足的主要途徑。自1994年以來，我市外調(diào)水量累計(jì)已超過18億 m3，并充分利用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、生態(tài)等各個(gè)領(lǐng)域，大大緩解了滄州水資源危機(jī)現(xiàn)狀。南水北調(diào)工程全部通水后，其供水量為3.58億 m3，能夠使受水區(qū)有相對(duì)充足可靠的水源，工業(yè)、居民生活和城市環(huán)境用水將切換為地表水(外調(diào)水)，從而保護(hù)地下水源，修復(fù)地下水環(huán)境。

3.2 充分利用非常規(guī)水

滄州區(qū)域的非常規(guī)水主要包括咸水、微咸水、再生水、海水、雨洪資源等。

3.2.1 咸水、微咸水利用技術(shù)

1)咸淡混澆

咸淡混澆就是在現(xiàn)有深井(淡水井)旁，打一眼淺機(jī)井(咸水井)，利用管道一體化技術(shù)，將淡水和咸水通過一個(gè)混合罐，按一定比例混合后，由輸水管道輸至田間，進(jìn)行農(nóng)田灌溉。不但可以節(jié)約淡水資源，還能保證農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。目前，年可利用微咸水約6 600萬(wàn) m3。

2)苦咸水淡化

受水資源和經(jīng)濟(jì)條件影響，滄州運(yùn)東地區(qū)群眾多以苦咸水度日，苦咸水淡化技術(shù)成功解決了他們的生活飲用水問題。目前，滄州市已發(fā)展苦咸水淡化站151處，每年約可提供淡化水10萬(wàn)m3，可解決滄州市東部地區(qū)農(nóng)村15萬(wàn)人的飲水困難問題。

3)用于工業(yè)生產(chǎn)

根據(jù)工業(yè)用水的用途不同，對(duì)水質(zhì)的要求不同，咸水、微咸水可用于對(duì)水質(zhì)要求不高的工業(yè)循環(huán)冷卻水。目前，年利用量約達(dá)600萬(wàn) m3。

4)用于城鎮(zhèn)生活

如果將咸水、微咸水用于居民生活的洗滌、沖廁、洗車等，可減少50%生活用水量，僅滄州市區(qū)每年約可減少用750萬(wàn) m3自來水。

咸水、微咸水的充分利用，一是緩解滄州地區(qū)水資源緊缺狀況;二是可減少深層地下水的開采，抑制地下水降落漏斗的發(fā)展，緩解地下水環(huán)境惡化現(xiàn)象。

3.2.2 再生水利用技術(shù)

滄州現(xiàn)有污水處理廠出水水質(zhì)主要指標(biāo)均優(yōu)于工業(yè)循環(huán)冷卻用水、市政雜用水、景觀用水的再生水回用綜合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。并應(yīng)用于發(fā)電廠的生產(chǎn)用水，全市可節(jié)約深層地下水0.1億 m3。我市還建成了頤和莊園社區(qū)、滄州師專等中水回用試點(diǎn)，并運(yùn)行良好。

再生水的充分利用，既可減少對(duì)深層地下水的開采，增加水資源可供量，還能減輕污水直接排放造成的環(huán)境污染，對(duì)于促進(jìn)滄州區(qū)域水環(huán)境和地下水環(huán)境的改善具有重要意義。

3.2.3 海水的利用技術(shù)

1)海水淡化

河北國(guó)華滄東發(fā)電有限公司應(yīng)用最先進(jìn)的海水淡化技術(shù)，為水電聯(lián)產(chǎn)與低溫多效技術(shù)集成模式，發(fā)電機(jī)組利用海水進(jìn)行發(fā)電的同時(shí)，利用熱電廠余熱加熱海水，既生產(chǎn)了淡水，又降低淡化成本。該公司一期發(fā)電機(jī)組可日產(chǎn)淡水3.25萬(wàn) m3，并全部利用。

2)海水直接利用

滄州渤海新區(qū)作為一個(gè)以化工和港口為主的新建城區(qū)，無(wú)論是工業(yè)園區(qū)建設(shè)還是生活小區(qū)建設(shè)，建議同時(shí)鋪設(shè)海水、淡水兩套管網(wǎng)系統(tǒng)，工業(yè)冷卻水及部分生活雜用水直接使用海水。

海水的利用，既可解決沿海淡水資源短缺的矛盾，又可加快新區(qū)建設(shè)步伐，確保工業(yè)項(xiàng)目的上馬，促進(jìn)當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，又保護(hù)地下水，改善地下水環(huán)境。

3.2.4 雨洪資源利用技術(shù)

滄州地處九河下稍，既有對(duì)雨洪資源利用的需求，又有利用條件?？赏ㄟ^提高水庫(kù)、洼淀蓄水位、恢復(fù)部分坑塘洼淀、建立水系網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制、建立蓄滯洪區(qū)雨洪資源化適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、利用透水材料鋪設(shè)道路、建設(shè)下凹式綠地、修建蓄水池?cái)r、改建雨污排水系統(tǒng)等措施攔蓄雨洪資源。

3.2.5 建設(shè)地下水管理信息系統(tǒng)

為提高滄州市地下水資源管理的信息化、現(xiàn)代化水平，在收集、整理現(xiàn)有資料、信息的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)以及水資源管理方面的方法、模型，集成一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、方法創(chuàng)新的地下水管理信息系統(tǒng)。既能真實(shí)、形象地反映滄州市地下水資源狀況及開發(fā)利用情況，又能進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，方便快捷地為水資源管理以及水資源優(yōu)化配置提供科學(xué)決策支持。

3.3 加強(qiáng)地下水保護(hù)和政策法規(guī)建設(shè) 落實(shí)政府責(zé)任制

通過全面實(shí)行用水總量控制和定額管理、制定非常規(guī)水源利用相關(guān)政策、實(shí)行嚴(yán)格的取水許可和水資源論證制度、嚴(yán)格控制地下水的開采規(guī)模、形成合理的水價(jià)機(jī)制、適時(shí)開征農(nóng)業(yè)水資源費(fèi)、加強(qiáng)水資源監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水環(huán)境的綜合治理。

3.4 制定相應(yīng)的保障措施

通過加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，明確責(zé)任、健全機(jī)制，保障投入、運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿，促進(jìn)節(jié)約用水、完善法規(guī)，強(qiáng)化監(jiān)督、依靠科技進(jìn)步，提高管理水平等措施，為地下水環(huán)境的綜合治理提供保障。

3.5 水資源合理配置

滄州將本著“節(jié)水是根本、調(diào)水是關(guān)鍵、治污是前提、管理是保障”的原則，以充分利用淺層地下淡水，控制開采深層地下水、強(qiáng)化水資源一體化管理，轉(zhuǎn)變用水觀念，科學(xué)利用非常規(guī)水、合理利用外調(diào)水，緩解當(dāng)?shù)厮Y源短缺矛盾，形成外調(diào)水、本地水、非常規(guī)水、深層地下水的統(tǒng)一水價(jià)機(jī)制，聯(lián)合調(diào)度、優(yōu)水優(yōu)用、整體協(xié)調(diào)、合理配置，減少對(duì)深層地下水的開采。

5 結(jié)論與建議

為更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水環(huán)境的的修復(fù)，在做好以上工作的同時(shí)，進(jìn)一步做好以下工作:

(1)落實(shí)政府責(zé)任制，把地下水保護(hù)工作做為一項(xiàng)考核指標(biāo)，并做為一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作來做;

(2)加強(qiáng)當(dāng)?shù)厮?、非常?guī)水、外調(diào)水并用技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置;

(3)加大地下水保護(hù)的資金和科研投入;

(4)形成外調(diào)水、當(dāng)?shù)厮?、非常?guī)水、深層地下水的統(tǒng)一水價(jià)機(jī)制，促進(jìn)水資源的綜合利用;

(5)加大地下水保護(hù)的宣傳和教育力度。

［1］胡榮花，王婧雅等.淺議滄州地表水環(huán)境綜合修復(fù)技術(shù)及應(yīng)用［J］.地下水，2009，(1):115.

［2］滄州市水務(wù)局.南水北調(diào)滄州受水區(qū)地下水環(huán)境綜合治理研究.［R］，2010.