北方地區(qū)利用農(nóng)村廢棄井群回灌淺層地下水可行性初探

褚永軍，原 彪

（河北省張家口市水文水資源勘測(cè)局，河北 張家口 075000）

北方地區(qū)利用農(nóng)村廢棄井群回灌淺層地下水可行性初探

褚永軍，原 彪

（河北省張家口市水文水資源勘測(cè)局，河北 張家口 075000）

通過(guò)分析比較國(guó)內(nèi)外回灌淺層地下水的各種方法，簡(jiǎn)明闡述其具備的一些優(yōu)點(diǎn)及不足，借鑒其中的一些成功經(jīng)驗(yàn)，論述北方地區(qū)利用農(nóng)村廢棄井群回灌淺層地下水所具備的基本地質(zhì)地理?xiàng)l件，并進(jìn)一步分析論證在回灌過(guò)程中對(duì)水質(zhì)控制的要求，為各項(xiàng)工程有效回灌地下水提供參考。

廢棄井；地下水；回灌

我國(guó)地表水資源總量很大，但人均遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界平均水平，一直以來(lái)，我國(guó)相當(dāng)大的一部分地區(qū)都是將地下水作為主要的水資源來(lái)源，近幾年造成地下水的嚴(yán)重超采，甚至不少地區(qū)出現(xiàn)了地下水漏斗，大量超采地下水也引發(fā)了許多生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，特別是近一個(gè)時(shí)期的持續(xù)干旱，進(jìn)一步加劇了供需矛盾，而隨著社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)水的需求將持續(xù)增大，沒(méi)有持續(xù)穩(wěn)定的供水水源，勢(shì)必會(huì)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展和影響人民生活的瓶頸。

一個(gè)地區(qū)地下水的豐沛程度根本上取決于該地區(qū)降水量的多少，降水量的自然去向大體可分為3部分：地表徑流、地下入滲和蒸發(fā)損耗。蒸發(fā)損耗往往難以控制，而地表徑流如果在一個(gè)地區(qū)沒(méi)有得到充分利用就會(huì)白白流失，所以如何盡可能將地表水轉(zhuǎn)化為地下水蓄存起來(lái)是未來(lái)一個(gè)很重要的研究課題。

1 國(guó)內(nèi)外地下水用水及回補(bǔ)情況

目前，國(guó)外采用的地下水人工補(bǔ)給模式可概括為：①利用滲水池、坑塘、溝渠或稍加整理的天然河道等地面設(shè)施，使水滲入地下。此類(lèi)模式適用于沖積扇和沖積平原由松散沉積物組成的潛水含水層。②通過(guò)管井、大口井、輻射井和廊道等輸水設(shè)施補(bǔ)給地下水。這類(lèi)模式占地少，且可以向深部承壓含水層注水，但投資高、設(shè)備復(fù)雜、注水需預(yù)處理，泥沙渾濁度必須小于0.1%。

20世紀(jì)90年代，由于用水矛盾的加劇，地下水開(kāi)發(fā)程度越來(lái)越高，甚至有些地區(qū)已出現(xiàn)淺層地下水枯竭現(xiàn)象，由此導(dǎo)致大量農(nóng)戶(hù)自用吃水井、農(nóng)用澆灌大口井、機(jī)井遭廢棄，部分地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始打井抽取深層地下水。然而深層地下水多為承壓水，雖然儲(chǔ)量多且水量年際變化不大，能保證一定的取水用量，但隨著人們開(kāi)發(fā)量的加大，承壓水也將面臨枯竭的危險(xiǎn)。因此，更加有效地利用當(dāng)?shù)刈匀唤邓畞?lái)回補(bǔ)地下水，從而達(dá)到涵養(yǎng)地下水資源的目的，不失為解決回補(bǔ)地下水的一個(gè)有效方法。

目前，我國(guó)主要采取降水自然滲漏的方法來(lái)回補(bǔ)淺層地下水，但此方法補(bǔ)給率低，受降雨強(qiáng)度和下墊面的影響較大。能夠長(zhǎng)時(shí)間的有效補(bǔ)給地下水的降雨類(lèi)型為蓄滿(mǎn)產(chǎn)流，而北方大部分地區(qū)一年的降水量主要集中在夏季且降雨類(lèi)型多為持續(xù)時(shí)間較短的暴雨，極易形成大的地表徑流，很難對(duì)地下水形成有效補(bǔ)給，對(duì)于某一流域來(lái)說(shuō)，就造成水量的地表流失。以張家口地區(qū)為例，夏季降雨對(duì)地下水的補(bǔ)給作用并不明顯，補(bǔ)給量較少，對(duì)于每年張家口工農(nóng)業(yè)龐大的地下水開(kāi)采量，顯得微不足道，從而造成該地區(qū)地下水位的持續(xù)下降。

我國(guó)回補(bǔ)地下水的方法主要為回灌承壓水漏斗區(qū)，從而達(dá)到回補(bǔ)地下水的目的。就這種方法實(shí)踐效果來(lái)看，其工程投資大，回灌效率低，往往還會(huì)形成地表的鹽漬化等環(huán)境問(wèn)題，且回灌后不宜再次大量的抽取利用，因此這種方法不是優(yōu)化地下水的補(bǔ)給方法。

2 利用農(nóng)村廢棄井回灌地下水的可行性分析

考慮到上述回灌方法諸多不利因素后，改用大量農(nóng)村廢棄的吃水井、機(jī)井作為回灌點(diǎn)，采用分布點(diǎn)式回補(bǔ)法預(yù)期會(huì)有很好的預(yù)期效果。首先，這些農(nóng)村廢棄井都是已成井，如今大多已枯竭或廢棄不用，后期改造工程花費(fèi)少；其次，這些井群多位于農(nóng)戶(hù)聚居區(qū)，便于人為控制每次降水的回灌量，以防造成后期的漬化效應(yīng)。同時(shí)，回灌的地區(qū)面積也比較廣，每次降水能夠補(bǔ)給淺層地下水的水量較大。如果對(duì)回灌井群的數(shù)量和分布加以科學(xué)規(guī)劃，就可以在更大程度上使淺層地下水資源得到恢復(fù)。

2.1 回灌地區(qū)及回灌井的選擇

一般選擇為北方的沖積洪積扇地區(qū)，因其有較好的地下水賦存條件。沖洪積扇區(qū)含水層沙礫粒度粗、厚度大，巖性以卵石、礫石、粗砂為主，垂向、水平連通性較好，地下水的水力性質(zhì)屬潛水或微承壓水類(lèi)型。扇間地帶多為季節(jié)性溪流或山區(qū)面狀水流形成的沖擊物構(gòu)成，因水動(dòng)力條件變差，形成較穩(wěn)定分布的黏性土層，從而在扇間形成良好的隔水帶。20世紀(jì)70年代，農(nóng)村主要使用淺井取水，隨著取水量加大，到了80年代末，大部分井在后期都抽不到水了。建造吃水工程后，這些井就沒(méi)有利用價(jià)值了。但其中大部分井尚未填埋，對(duì)此可采取一些改造措施，使其專(zhuān)門(mén)用于集水，并定期清淤，以保證這些回灌井的長(zhǎng)期利用。

2.2 回灌量的確定

回灌量主要由天然降水決定，其補(bǔ)給隨季節(jié)變化很不穩(wěn)定，一般集中在夏秋兩季。在每次回灌過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制回灌量，以不致產(chǎn)生地面鹽漬化為界（不同地區(qū)的回灌量可通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定），且回灌井內(nèi)的回灌水位不能超過(guò)井內(nèi)原有水時(shí)的最高水位，原因是井壁的滲透率由井壁周?chē)嗌车目紫读?、孔隙的大小及周?chē)貙语柡秃蕸Q定，而淺層地下水層中的黏土在釋水后很難恢復(fù)到原有含水水平，使淺層地下水的飽和含水率降低，孔隙度的降低也會(huì)導(dǎo)致水的側(cè)向運(yùn)移速率減慢，從而使井壁周?chē)目紫锻杆越档汀Ｈ粢淮位毓嗨刻?，井?nèi)的回灌水沒(méi)有足夠時(shí)間側(cè)向運(yùn)移，雨后的土壤蒸發(fā)作用就會(huì)使水分向上運(yùn)移，將水中的鹽分留在地表，從而產(chǎn)生地表土壤鹽漬化。

如果需要一次增加補(bǔ)給，可以通過(guò)增加井深來(lái)增加回灌量。另外，地面植被覆蓋率也會(huì)影響井的回灌水量，因此在地面植被蒸騰量大的地區(qū)可相應(yīng)增加回灌水量。在特殊的地形地貌區(qū)也可因地制宜，采取不同的回灌措施。

2.3 回灌水水質(zhì)的控制

對(duì)于農(nóng)村廣大地區(qū)而言，天然降雨一般可以直接回灌到地下，但在降水流經(jīng)的特殊地表，例如：農(nóng)村養(yǎng)殖專(zhuān)業(yè)戶(hù)堆放動(dòng)物糞便和廢棄物的地方（常攜帶各種病毒）；礦區(qū)堆放礦渣的地方（極易造成水源重金屬的超標(biāo)）等等，嚴(yán)禁此類(lèi)降水直接回灌，此類(lèi)水經(jīng)過(guò)特殊處理，再經(jīng)有關(guān)部門(mén)檢驗(yàn)合格后，方可用于回補(bǔ)地下水。

3 結(jié)語(yǔ)

上述回補(bǔ)淺層地下水的方法需要一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，可以在有條件的地區(qū)進(jìn)行小區(qū)試驗(yàn)，并通過(guò)一系列的實(shí)踐不斷改進(jìn)，并進(jìn)行淺層地下水、水質(zhì)、水量的監(jiān)測(cè)，能保質(zhì)保量地補(bǔ)給地下水，而地下水恢復(fù)則需要幾年甚至幾十年的時(shí)間，切勿急功近利，造成不必要的次生環(huán)境污染。

［1］李明良，馬俊梅，陳勝鎖.河北省太行山前平原區(qū)建立地下水庫(kù)的可行性初探［J］.南水北調(diào)與水利科技，2009（2）：121－123.

Feasibility Analysis on Recharging Shallow Groundwater by the Use of Abandoned Wells in Rural Northern Area

CHU Yong－jun， YUAN Biao
（Hydrology Water resources Survey Bureau of Zhangjiakou city， Zhangjiakou 075000， china）

Through the analysis and comparison of various methods of recharging shallow groundwater of home and abroad，concisely set out the advantages and the lack they possess， referring some of their successful experience， discussing basic geological and geographical conditions of recharging shallow groundwater by the use of abandoned wells in rural areas in the northern region，and further analysis and evaluate process the claims of recharging water of controlling quality，providing reference on recharging groundwater effectively for the various projects.

abandoned well；groundwater；injection

S273.4

A

1672-9900（2011）01-0064-02

2010－11－22

褚永軍（1983－），男（漢族），河北張家口人，助理工程師，主要從事水文水資源研究工作，（Tel）13483311431。