大慶市開發(fā)利用淺層地下水探討

□ 李 偉 姚章村

黑龍江省大慶市與河北省衡水市同屬半濕潤半干旱氣候，有許多類似的自然與社會條件，地下淺含水層皆為洪積湖積形成，多細砂與沙泥互層，開采條件較差，淺層地下水得不到開發(fā)利用，而長期超采深層承壓地下水，目前已出現(xiàn)地下水埋深50m左右深層地下水漏斗。但衡水市通過研究與實踐，開發(fā)淺層地下水已積累了豐富的技術(shù)與經(jīng)驗，可為我省大慶市學(xué)習(xí)借鑒。

一、淺層地下水資源可作為開采利用的主要水資源

淺層地下水資源系指與大氣降水、地表水體有直接排補關(guān)系，能參與地下水循環(huán)的可更新動態(tài)水，一般埋藏在50m以內(nèi)，包括上層滯水、潛水、弱承壓水。其特點是分布廣，埋深淺，補給快，易開采，雖有易污染、易呈堿性、礦化度偏高等缺點，但其水質(zhì)尚優(yōu)于部分地表水和生活污水，作低質(zhì)水利用用途廣泛。

衡水市淺層地下水資源自然補給量8.99×108m3，大慶市15.47×108m3，主要來源均為降水補給，分別占總補給量的89.9%與86.8%。若同樣按補給量的70%計算允許開采量，那么衡水市為6.29×108m3， 大 慶 市 為 10.83×108m3，開采量均相當(dāng)可觀。大慶市的這個開采量相當(dāng)于深層水真正補給量的5倍。衡水市淺層地下水水質(zhì)礦化度1～3g/l的占85%，多為微咸水；大慶市礦化度<1g/l的占 82.4%，<1.5g/l的占 9.5%，多為淡水。衡水市用淺層地下水灌溉，其中采取咸淡混澆每年用水量達1×108m3，大大緩解了淡水資源的短缺。大慶市也可以直接開采淺層地下水用于灌溉，在全部耕地面積63.4×104hm2中，計劃至2012年建設(shè)46.7×104hm2旱澇保收田，其中噴灌20×104hm2、滴灌 20×104hm2、水田 6.67×104hm2，分別需坰年灌溉定額1500m3、1050m3、4500m3， 共 需水資源量8.1×108m3，尚比淺層地下水資源允許開采量少。衡水市的淺層地下水質(zhì)僅限于不能直接飲用，而完全可以用作農(nóng)業(yè)灌溉、生活雜用、市政環(huán)衛(wèi)、景觀娛樂及部分工業(yè)及建筑用水，可大大節(jié)約深層戰(zhàn)略水資源。衡水市單是用于城市綠化一項，按人均綠地面積6.371m2、每1m2綠地年需水1m3、全市40萬人計算，每年需用淺層地下水資源量即達255×104m3。大慶市如按同樣綠化與需水標(biāo)準(zhǔn)，140萬人即需水 891.8×104m3。而生活雜用水、部分工業(yè)（非食品）用水，按住宅小區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)人均日用水量300L計算，除去用于人飲的每天人均不超5L的水量，絕大部分消耗于沖洗便廁、景觀娛樂、衣物食物洗滌、清洗地面及汽車等項事物之中，其中不直接接觸人體的用水即達50%以上。所以，在保證生活質(zhì)量的情況下，開采淺層地下可以節(jié)約大量自來水。按衡水市標(biāo)準(zhǔn)，大慶市若按50%利用淺層地下水，則140萬人年需水0.75×108m3。綜合以上三項用水，大慶市共約用水9×108m3，少于大慶市淺層地下水允許開采量（10.83×108m3）。由此可見，大慶市淺層地下水開發(fā)利用潛力更大，可支撐大慶地區(qū)90%以上的農(nóng)業(yè)和城市用水。開發(fā)淺層地下水足以承擔(dān)大慶市主要水資源需求的重任。

二、開發(fā)淺層地下水可實現(xiàn)綜合治理

上世紀50年代末，華北平原大量引水蓄水，發(fā)展灌溉，抬高了地下水位，引發(fā)了大面積灌區(qū)土壤次生鹽堿化。黃淮海平原鹽堿地面積由 1958年的 237×104hm2，到 1961年擴展到413×104hm2，增加了近50%。而通過60～70年代的廢渠興井，發(fā)展井灌，大量開采地下水，降低了地下水位，不但使次生鹽堿化得到控制，而且使大面積原有鹽堿地也得到了治理，至80年代末鹽堿地面積降至207×104hm2，比1961年減少了一半。至今除濱海地區(qū)外，其余廣大鹽堿地近乎奇跡般地自然消失。

河北省水利科學(xué)研究所在綜合治理上提出的調(diào)控模式是：以開發(fā)利用淺層地下淡水及微咸水為重點，以地表水為補充，以土壤根層鹽漬度的作物耐鹽臨界值和地下水埋深臨界動態(tài)為指標(biāo)，以地下水含水層空間作為地下水庫，調(diào)控“四水”（降水、地表水、地下水、土壤水），最大可能利用天然降水，促使淋溶脫鹽大于蒸發(fā)積鹽，實現(xiàn)旱澇漬堿綜合治理和水資源與水環(huán)境的可持續(xù)利用與有效保護。

在水的運行體系中，以調(diào)控地下水埋深在臨界動態(tài)為核心，其關(guān)鍵是開發(fā)利用淺層地下水。地下水臨界動態(tài)指標(biāo)是，旱季防治鹽漬化的地下水臨界深度在2～3m(少蒸發(fā)，不返鹽)；雨季前防澇蓄雨深度在4～6m(增入滲，少逕流，防澇漬， 淡洗鹽)；雨季抗過濕的臨界深度在0.5～1m(要求在一定時間內(nèi)使地表積水滲入或排出，并把抬高的滯水或地下水降至抗?jié)裆疃纫韵?。

衡水市開發(fā)利用淺層地下水，已使地下水位平均降至12.31m，完全可以滿足綜合治理方案提出的各項要求。我省三江平原近十幾年來打井種稻，降低了地下水位約1.5m，使地下水埋深平均為5～6m，大大緩解了澇漬災(zāi)害。近年來，三江平原干旱地區(qū)的集賢縣、友誼縣、寶清縣一帶鹽堿地自消自滅，就證明開發(fā)淺層地下水是綜合治理的主要措施。

由于長期以來大慶地區(qū)的淺層地下水未能合理開發(fā)利用，再加上引嫩建庫，使地下水位居高不下，鹽堿化趨勢不僅得不到遏制，而且還以年均3%的速度擴展。因此，大慶市開發(fā)利用淺層地下水具有迫切的現(xiàn)時意義和深遠的戰(zhàn)略意義。大慶市應(yīng)向河北省衡水市學(xué)習(xí)，和我省三江平原一樣采用這一關(guān)鍵技術(shù)，調(diào)控淺層地下水臨界動態(tài)水位，盡快實現(xiàn)大慶地區(qū)的旱澇漬堿綜合治理。

三、開發(fā)淺層地下水建設(shè)地下水庫

開發(fā)淺層地下水，降低地下水位到蒸發(fā)臨界深度(3～5m)以下，不僅能防治鹽堿，而且可以減少水資源浪費，使之變?yōu)榭衫玫乃Y源。大慶地區(qū)地下水位高，經(jīng)分析計算，在15億方補給水資源中有10億方消耗于地下水蒸發(fā)。若淺層地下水位降至臨界深度以下，即可變?yōu)榭捎盟Y源，滿足建設(shè)大慶46.67×104hm2旱澇保收田的需水。

通過開發(fā)利用淺層地下水來降低地下水位，并像衡水市那樣平均降至12m以下，大慶市就能建成巨大的地下水庫，實現(xiàn)降水調(diào)節(jié)。經(jīng)過分析計算，大慶多年平均降水450mm，只要能有地下水庫調(diào)節(jié)，即可滿足一定水旱種植比的作物需水，實現(xiàn)“雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)”的水資源合理高效利用。

開發(fā)淺層地下水，降低地下水水位，地面污染物會隨降雨進入包氣帶，增加污染物在包氣帶停留的時間，并與介質(zhì)充分接觸，起到復(fù)雜的物理化學(xué)及生物作用，使其降解與吸收，增加地下環(huán)境容量，保護地下水。有關(guān)研究成果顯示，當(dāng)?shù)叵滤唤抵?0m以下時，受污染的危險程度最低。

大慶市開發(fā)淺層地下水，可像衡水市那樣采取咸淡混澆，這可大大減少對深層地下水的開采，使已形成的深層地下水漏斗得以自我修復(fù)，防止地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害發(fā)生。

四、開發(fā)淺層地下水建設(shè)地下水庫經(jīng)濟可行

開發(fā)利用淺層地下水成井造價低。衡水市開發(fā)利用深層地下水，機井深一般已達250～350m，成井配套每井達十幾萬元，而成井深30～40m的淺井，包括地下管道更新改造在內(nèi)僅需1萬元，不到深井的10%。大慶地區(qū)與衡水市的情況類似，深度大于100m的深井造價需5萬元以上；60～80m的中淺井，平均需3萬元； 30～50m的淺井，需0.5～1萬元。而且大慶地區(qū)單井出水量比衡水市大，衡水30～40m的淺井出水量為10t/h，而大慶可達10～40t/h，可見在大慶市開發(fā)利用淺層地下水更經(jīng)濟可行。

開發(fā)利用淺層地下水提水成本低。衡水市深層地下水埋深56.72m，淺層地下水埋深平均12.31m，可節(jié)約提水成本近80%。而大慶市淺層地下水埋深僅5～6m，相比衡水市開發(fā)利用深層地下水的提水成本還可節(jié)省50%。

開發(fā)利用淺層地下水可以替代大量自來水和中水，其價格、造價、占地、運營費用更低，水質(zhì)比處理后的污水更有保證。衡水市自來水每立方米價格，生活用水2.85元，行政事業(yè)用水3.4元，工商企業(yè)用水3.85元，餐飲用水7.4元，特殊行業(yè)用水22.3元。污水處理量按日20萬立方米計算，總造價3.09億元，營運成本為0.54元/ m3。而淺層地下水價格，以單井出水量10m3/h，每天工作10h，建設(shè)一個日供水100t的水源工程，所需造價僅8萬元，占地10m2，運營費用0.2元/ m3，節(jié)支50%以上，且水質(zhì)也比經(jīng)過處理后的中水要好。

建設(shè)這樣的地下水庫，無需建壩，沒有地面水庫淹沒浸潤占地和庫區(qū)動遷移民等巨大的經(jīng)濟負擔(dān)，也沒有誘發(fā)地震、山體滑坡、泥石流、垮壩洪災(zāi)等重大地質(zhì)隱患，造價低，更為經(jīng)濟可行。

五、結(jié)語

衡水市開發(fā)利用淺層地下水，甚至用微咸水灌溉，降低地下水水位，建設(shè)地下水庫，實現(xiàn)了水資源合理有效利用和旱澇漬堿綜合治理。大慶市開發(fā)利用淺層地下水、建設(shè)地下水庫的基本條件，無論從保護水資源、維護生態(tài)平衡還是從經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)上講，均比衡水市更優(yōu)越，更經(jīng)濟可行。因此，大慶市應(yīng)借鑒衡水市的經(jīng)驗，科學(xué)合理地開發(fā)利用淺層地下水。