青風(fēng)嶺漏斗區(qū)地下水資源問題及治理措施

□王道春（溫縣水利局）

□李鵬輝 □馮金銘（清華大學(xué)水利水電工程系）

1.水資源概況

溫縣位于豫北平原西鄰，南臨黃河，北靠沁河。土地面積481.3km2。人均水資源占有量?jī)H有223m3，是河南省嚴(yán)重干旱缺水地區(qū)。多年平均降雨量為553mm，最大年降水量為932.8mm，最小281.5mm，年降雨的變差系數(shù)為0.32，降雨的年內(nèi)分配也不均勻，降雨量多集中在夏秋季的6-9月，一般占全年的65%以上，年蒸發(fā)量為1763mm。

由于黃河、沁河歷史上多次泛濫，溫縣形成西高東低、南灘北洼、中間崗的地貌特點(diǎn)。溫縣中部自西向東有青風(fēng)嶺橫貫全縣，青風(fēng)嶺為黃河二級(jí)階地，是由古黃河長(zhǎng)期泛濫形成的自然堤，面積為59km2。由于地勢(shì)高，長(zhǎng)期以來形成了黃河有水難用、沁河用水時(shí)間短的局面。可利用的地表水資源匱乏，地下水自然補(bǔ)充除天然降雨外，主要依靠北部的沁河和南部的黃河側(cè)滲。農(nóng)田灌溉、工業(yè)用水和城鄉(xiāng)居民生活用水長(zhǎng)期依靠機(jī)井抽取地下水。全縣地下水總可采量為0.89億m3，而每年實(shí)際開采地下水達(dá)1.3～1.5億m3，年超采地下水0.41～0.6億m3。綜合多年的地下水觀測(cè)資料，地下水位年均下降速度為0.51m。地下水埋深在13～38m。

2.地下水漏斗成因及影響

2.1 地下水嚴(yán)重超采，補(bǔ)給困難。溫縣及其周邊地區(qū)地下水資源的過度開發(fā)，產(chǎn)生了大范圍的漏斗區(qū)。溫縣的地下水早在1973年發(fā)現(xiàn)形成區(qū)域漏斗，全縣設(shè)立地下水位觀測(cè)點(diǎn)后，1975年經(jīng)對(duì)觀測(cè)資料分析，降落漏斗中心位于古賢至南張羌一線，漏斗呈橢圓形，東西向長(zhǎng)軸28km，南北向短軸14km，長(zhǎng)寬比2:1，面積284km2，漏斗體積7.57億m3，具有較平坦的底部，地下水位平均埋深8.3m，最大埋深15m。以后漏斗區(qū)面積逐年擴(kuò)大，向西擴(kuò)大的面積大于向東。目前的漏斗區(qū)呈一寬約16km的帶狀分布，大致平行于黃河走向，涉及武陟、溫縣、孟州市等，為河南省最大的地下水漏斗區(qū)之一。溫縣縣域內(nèi)位于青風(fēng)嶺地下水漏斗區(qū)的漏斗面積達(dá)415km2,地下水位平均埋深23m，最大埋深達(dá)45m，漏斗區(qū)面積占全縣總面積的89.8%。

對(duì)溫縣境內(nèi)現(xiàn)有30個(gè)地下水位觀測(cè)井的實(shí)測(cè)資料繪制的地下水等水位線可知，目前溫縣地下水漏斗最低水位位于楊壘—林召—小南張一帶，呈東西向分布；番田—大吳—南張倫為南北向漏斗帶。東西向長(zhǎng)漏斗是因?yàn)闇乜h特有的地形及河流條件所致，溫縣地處南邊有黃河，北邊有沁河之間，二河幾乎平行，相距約25km，這種特殊的區(qū)域條件，造成了溫縣淺層地下水的補(bǔ)給、徑流的特殊性。

2.1.1 北部地勢(shì)高，地面高程在109～110m之間，由沁河補(bǔ)給地下水，補(bǔ)給比降為1/300～1/500，地下水位較高，地下水面坡降較陡，靠漏斗中心較近，等水位線較密。

2.1.2 南部地勢(shì)較低，地面高程在103～105m之間，由黃河補(bǔ)給地下水，實(shí)測(cè)補(bǔ)給比降為1/6000，距離漏斗中心區(qū)較遠(yuǎn)，地下水位低于北部，地下水坡降較緩。黃河地勢(shì)低，距漏斗中心稍遠(yuǎn)，所以等水位線較疏，坡降較緩。

2.1.3 南北向漏斗是受孟州地下水漏斗區(qū)的影響。溫縣西部番田一帶的地下水位線較復(fù)雜，主要受孟州地下水漏斗區(qū)的影響。

2.1.4 東部受武陟地下水影響，溫縣縣域封閉的等水位線的面積較小，大面積的處于孟州—溫縣—武陟漏斗之中。將來大力進(jìn)行引水補(bǔ)源，溫縣的地下水位升高后，會(huì)補(bǔ)給孟州、武陟漏斗區(qū)。同時(shí)，周邊補(bǔ)給也會(huì)有一部分地下水東流。

2.2 補(bǔ)源工程老化，過境水資源未充分利用。為遏制地下水漏斗區(qū)的水位下降，1974年，水利部新鄉(xiāng)農(nóng)田灌溉研究所在溫縣建立了人工回灌試驗(yàn)基地，著重解決青風(fēng)嶺漏斗區(qū)地下水的入滲技術(shù)。在地下水漏斗較為嚴(yán)重的西部地區(qū)相繼修建了一些引水補(bǔ)源工程，同時(shí)在內(nèi)澇河上建節(jié)制閘攔蓄回補(bǔ)地下水。但由于受上游來水時(shí)間和空間的限制，加之補(bǔ)源渠道運(yùn)行多年來，淤積堵塞嚴(yán)重，功能性老化，效益衰減；利用沁河水源所建的亢村引沁灌區(qū)因沁河河床下切，無法自流引水，現(xiàn)依靠提灌灌溉不足667hm2，占設(shè)計(jì)面積的25%；近年來利用黃河水源建設(shè)的引黃補(bǔ)源工程僅開挖建成了干渠工程，由于末級(jí)渠系建設(shè)工程不配套，年引水量只有3000萬m3，僅占年設(shè)計(jì)引水總量1.3億m3的23%，過境水資源未充分利用。其它補(bǔ)源工程的水源主要是利用廣利灌區(qū)的灌溉尾水，廣利灌區(qū)規(guī)劃分配給溫縣的年引水量3000萬m3，但80%集中在汛期，實(shí)際年可利用灌溉水量?jī)H600萬m3左右，來水時(shí)間和空間受較大的局限性。

2.3 部分河流地表水污染，有效利用率較低。除黃河、沁河外，溫縣境內(nèi)有10條內(nèi)澇河道全長(zhǎng)153km，河道密度較大，部分河道污染嚴(yán)重，造成了污水側(cè)滲地下水的影響。尤其是新蟒河等入境河流，流域面積大，非汛期來水量少，水體中的化學(xué)需氧量（COD）和氨氮含量為劣Ⅴ類。同時(shí)城區(qū)排水系統(tǒng)不完善，導(dǎo)致城區(qū)水體受到污染，目前城區(qū)建有截留式合流制排水系統(tǒng)較少，部分區(qū)域的生活污水就近排入水體，污染了環(huán)境。加劇了水資源的短缺和地下水漏斗區(qū)面積的擴(kuò)大。

由于地下水位逐年下降，給溫縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了一系列的負(fù)面影響。機(jī)井越打越深，由原來的40～60m，發(fā)展到80～100m；單井控制面積由原來的5.33～8.0hm2，縮減為2.0～3.33 hm2；提水機(jī)具不得不更新，由離心泵改為離心泵下臥，后又換為深井泵、潛水泵；出水管徑越來越小，由152、101mm改為76、50、38mm；打井費(fèi)用越來越高，由原來500～2000元，發(fā)展到10000～13000元以上；農(nóng)民增產(chǎn)不增收。目前，取水日趨困難，遇到干旱天氣，還造成糧食減產(chǎn)。

3.水生態(tài)措施

水資源的合理開發(fā)利用要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，充分利用過境水和地表水資源，因地制宜建造蓄水工程以攔蓄汛期雨洪和灌溉結(jié)余用水，同時(shí)加強(qiáng)水環(huán)境整治，避免地表水資源的污染。遏制溫縣青風(fēng)嶺漏斗區(qū)地下水下降應(yīng)采取的主要措施是開源節(jié)流，地下水在規(guī)劃年限內(nèi)主要發(fā)展補(bǔ)源灌溉，補(bǔ)源水量將大于開采量，待地下水位回復(fù)后，地下水可開采量將是一重要水源。

3.1 發(fā)展坑塘補(bǔ)水?？犹林卫砝檬钦{(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變和補(bǔ)充區(qū)域性地下水的有效途徑，雖然比較分散,整修挖深并與河渠網(wǎng)絡(luò)相連以后,調(diào)蓄能力是很大的。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，溫縣境內(nèi)現(xiàn)有大小坑塘133個(gè)，面積約270.9萬m2，將這些廢棄的坑塘加以整治，與河道和補(bǔ)源渠道相互貫通，形成“長(zhǎng)藤結(jié)瓜”、水源互濟(jì)的補(bǔ)水網(wǎng)絡(luò)。若按平均2m水深，一次性可蓄水541.8萬m3，可減少項(xiàng)目區(qū)周邊70km2范圍內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地下水開采量，對(duì)緩解溫縣日益突出的水資源具有重要的積極作用。其中，最大的坑塘為南水北調(diào)中線總干渠形成的取土坑，三個(gè)位于青風(fēng)嶺地下水漏斗區(qū)，坑塘的面積達(dá)95.6萬m2，平均深4.9m，占全縣坑塘面積的35%，且相對(duì)集中，與引黃干渠相距800m，通過適當(dāng)加以工程改造利用，建設(shè)形成平原小水庫，可形成較大的引黃調(diào)蓄工程。工程區(qū)地下水為低，不僅可以儲(chǔ)蓄匯集雨水、灌溉期的退水，還可在黃河高水位和將來建成的小浪底北岸灌區(qū)高水位時(shí)蓄水補(bǔ)源，有效增加地下水補(bǔ)源面積，實(shí)現(xiàn)溫縣城東地下水補(bǔ)源、水生態(tài)匯集、景觀綠化和各方面實(shí)現(xiàn)功能。

3.2 利用黃河、沁河水源搞好灌溉補(bǔ)源和河道補(bǔ)水。利用地表水灌溉補(bǔ)源不僅可減少地下水的開采，而且還可通過土壤入滲的方式補(bǔ)充地下水。溫縣南臨黃河，北靠沁河，具有較豐富的過境水資源，充分利用好引黃和引沁兩大灌溉補(bǔ)源工程。據(jù)觀察，溫縣引黃工程2008年通水以來，補(bǔ)源區(qū)內(nèi)地下平均水回升2.8m，補(bǔ)水效果顯著。目前只有30km的干渠和13km支渠工程，黃河水的利用率偏低，應(yīng)加快引黃灌區(qū)末級(jí)渠系工程建設(shè)，擴(kuò)大灌溉補(bǔ)源面積。位于溫縣北部的引沁灌溉補(bǔ)源干渠穿越濟(jì)河、護(hù)城河等多條內(nèi)澇河流，河道平均相距不到2km，但目前大多數(shù)內(nèi)澇河幾近干涸，有的河道萎縮嚴(yán)重，急需拓寬清淤，修建閘壩進(jìn)行攔蓄雨洪及灌溉末期剩余用水。同時(shí)利用沁河高水位時(shí)將河道中充滿水，可以大面積的平面下滲，補(bǔ)源效果較好,并建立河道與補(bǔ)源渠相互貫通的補(bǔ)水網(wǎng)絡(luò)。

3.3 加強(qiáng)水環(huán)境整治

3.3.1 實(shí)行污水資源化供水。污水處理廠處理后的再生水，可用來灌溉或景觀用水。目前，溫縣污水處理廠采用氧化溝處理工藝，現(xiàn)狀處理能力2.0萬m3/d，《溫縣城市總體規(guī)劃》預(yù)測(cè)2020年規(guī)模為9.5萬m3/d。按現(xiàn)狀處理能力每天2萬m3，處理后的再生水每年將近650萬m3，2020年可達(dá)3000萬m3，同時(shí)應(yīng)搞好中水回用工程建設(shè)，充分利用達(dá)標(biāo)排放的再生水，實(shí)現(xiàn)污水資源化供水，將是一個(gè)較大的水資源利用。

3.3.2 實(shí)行雨、污分流制。對(duì)污水的再生利用應(yīng)實(shí)行雨、污分流制，新建地區(qū)的排水系統(tǒng)一律采用分流制，城區(qū)現(xiàn)有的雨污合流制排水系統(tǒng)，逐步更新改造為分流制。雨水進(jìn)入河道后，適當(dāng)攔蓄，就近利用自然河道坑塘和引黃補(bǔ)水渠調(diào)蓄雨水，根據(jù)溫縣地形、地貌現(xiàn)狀，可將溫縣分為南、東兩個(gè)排水分區(qū)。分別為東側(cè)的榮澇河、南側(cè)的老蟒河,用作農(nóng)灌或其他利用。

3.3.3 建設(shè)人工濕地。目前，溫縣河道內(nèi)的污水主要集中在新蟒河、豬龍河等入境河道，來自上游的污染量較大?？稍谏嫌谓ㄔO(shè)人工濕地，經(jīng)人工濕地處理后的污水，可直接排入下游河道作為景觀用水。對(duì)工業(yè)污染源，要求企業(yè)對(duì)污染進(jìn)行處理，實(shí)行總量控制達(dá)標(biāo)排放，甚至實(shí)現(xiàn)零排放。對(duì)農(nóng)村生活污水和生產(chǎn)污水，結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)，可采取以戶為單位分散治理。

4.結(jié)論

在全球氣候條件變化的大背景下，地下水漏斗的形成具有一定的自然因素。溫縣常年降水量較少，多年平均降雨量為553mm，近些年降雨量有顯著減少的趨勢(shì)，如2007年和2008年年平均降雨量均少于400mm，僅為正常年的70%。通常情況下降水入滲占地下水補(bǔ)給總量的70%，造成地下水補(bǔ)給資源大幅度減少。但人類生產(chǎn)生活超采地下水，在一個(gè)水文周期內(nèi)地下水資源得不到及時(shí)補(bǔ)給，是地下水漏斗形成的主要原因。青風(fēng)嶺地下水漏斗主要是由于經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量加劇，過度超采地下水，同時(shí)補(bǔ)源工程老化、過境水資源未充分利用，使地下水資源不能有效補(bǔ)給而形成的。

遏制地下水漏斗發(fā)展的根本之策還是用好地下水，科學(xué)評(píng)價(jià)、統(tǒng)籌管理、合理利用，主要措施是“開源節(jié)流”。對(duì)溫縣而言，充分利用黃河和沁河兩大過境水資源進(jìn)行灌溉補(bǔ)源，整治豐富的內(nèi)澇河水系和廢棄坑塘，打造長(zhǎng)藤結(jié)瓜式的水利體系，是有效調(diào)控水資源切實(shí)可行的措施。同時(shí)，提倡節(jié)約用水，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)，依法進(jìn)行水資源管理，加強(qiáng)水環(huán)境治理也是必不可少的措施。

[1]李曉明，李凱.世界上最大地下水漏斗 華北危機(jī)怎解？[N].科學(xué)時(shí)報(bào)，2009年12月15日.

[2]孫雪峰，張建祿，杜泉楷.溫縣水資源綜合開發(fā)利用試驗(yàn)簡(jiǎn)述[J].灌溉科技，1980，（1-2 期）：8-13.

[3]趙衛(wèi)東，李云霞，劉詠.平原區(qū)增加有效地下水資源的途徑—以河南省焦作市郇封地下水漏斗區(qū)為例[J].焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，22（5）：375-378.