菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水資源潛力分析

馬 龍

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州 272100）

菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水資源潛力分析

馬 龍

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州 272100）

對菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水資源潛力進行了分析，采用地下水開采潛力指數(shù)法分析開采程度的強弱，判定其開采潛力。全區(qū)淺層地下水尚處于正均衡狀態(tài)，屬有開采潛力區(qū)。但區(qū)內(nèi)淺層地下水資源分布與開采強度不均，開采布局不合理。為保持區(qū)內(nèi)地下水資源的可持續(xù)利用，將全區(qū)按照科學合理的采、補、控、改等原則分為增源區(qū)、增采區(qū)、節(jié)水區(qū)和咸水改造利用區(qū)。

黃泛平原；淺層地下水；潛力；對策

0 引言

菏澤黃泛平原地區(qū)位于山東省的西南部，是山東省的重要經(jīng)濟區(qū)，在全國經(jīng)濟布局中居中部過渡地帶，是南方經(jīng)濟技術發(fā)展區(qū)向華北和西北輻射的承受點，具有承東啟西、引南聯(lián)北的戰(zhàn)略地位。菏澤黃泛平原地區(qū)主要包括東明、鄄城、定陶、曹縣、鄆城、牡丹區(qū)、成武、單縣和巨野縣中西部地區(qū)。近年來隨著全區(qū)經(jīng)濟的迅速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)用水日趨增加，水資源漸感短缺，地下水供需矛盾突出。因此，摸清區(qū)內(nèi)地下水資源潛力，有利于實現(xiàn)區(qū)域地下水資源的可持續(xù)開發(fā)利用。

1 淺層地下水水文地質(zhì)條件

1.1 淺層含水巖組及富水特征

黃泛平原淺層含水巖組是由黃河多次泛濫沉積而成，底板埋深一般40m左右，最大60m，包括全新統(tǒng)的全部及更新統(tǒng)的頂部，按砂層分布及富水性等差異，分為3種地段:

（1）古河道密集帶——淡水豐富地段

含水層巖性以粉細砂、粉砂為主，粗砂和中砂次之，其中心部位以細砂和中砂為主，砂層累計厚度一般大于15m。涌水量大于40m3/h，西部及沿黃地區(qū)一帶大于1440m3/ d，以重碳酸鹽型水為主。

古河道帶具明顯的條帶狀分布：

①沿黃古河道帶：位于區(qū)域西部，分布在東明、鄄城和鄆城以西的沿黃地帶，寬約4km；

②中部古河道帶：位于區(qū)域中部，由東明縣南部馬頭起，經(jīng)馬嶺崗、菏澤向東北至鄆城黃堆集，寬約10km；

③中南部古河道帶：位于區(qū)域中南部，分布范圍小，西起曹縣城西北，向東北經(jīng)普連集、古營至成武伯樂，寬約6km。

（2）過渡帶——淡水較豐富地段

分布在古河道帶的外圍，含水層巖性仍以粉砂、細砂為主，但層數(shù)增多，單層厚度變簿，砂層累計厚度10～15m，涌水量一般在480～960m3/ d。

（3）河間帶——淡水貧乏地段

含水層巖性由粉砂、細砂及粉質(zhì)砂土組成，砂層累計厚度5～10m，一般涌水量小于480m3/ d。

淺層含水巖組所賦存的地下水，參與三水轉化積極，以垂向運動為主，埋藏淺，水質(zhì)良好，易采易補，水資源再生能力強，是比較理想的水源地。菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水富水性分區(qū)見圖1。

圖1 菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水富水性分區(qū)圖

1.2 淺層地下水補給、徑流、排泄條件

(1)補給條件

地下水補給來源主要有3個方面。

降水入滲：區(qū)內(nèi)淺層地下水主要受大氣降水滲入補給，占總補給量的85%。區(qū)內(nèi)淺層地下水水位埋深較淺，另由于飽氣帶巖性為粉砂—粉質(zhì)粘土及粉砂組成，有利于大氣降水入滲。

河流側滲補給：區(qū)內(nèi)淺層地下水的重要補給來源之一。黃河從區(qū)內(nèi)西北通過，流長約7.5km。據(jù)資料，黃河水位高出兩岸地下水位3～5m,能不斷地補給兩側淺層地下水。其補給量占沿黃區(qū)總補給量的36%，影響寬度大于6km。

農(nóng)田灌溉回滲：區(qū)內(nèi)沿黃河一帶，引黃灌區(qū)、渠道滲漏補給淺層地下水。區(qū)內(nèi)大面積進行農(nóng)田灌溉，其回滲部分也是淺層地下水補給的重要來源。

(2)徑流條件

區(qū)內(nèi)淺層地下水徑流條件受地形、地貌和補給源的影響比較明顯，區(qū)內(nèi)為黃河下游沖積平原，地形平坦。淺層地下水總體流向自西向東，水力坡度平均0.2‰，西部沿黃及南部古河流帶水力坡度稍大。雖然區(qū)內(nèi)淺層地下水徑流方向明顯，但徑流遲緩，淺層地下水是以垂向運動為主。

(3)排泄條件

區(qū)內(nèi)淺層地下水的排泄方式主要有兩種：一是蒸發(fā)排泄，二是開采排泄。其中蒸發(fā)排泄占總排泄量的45%，開采排泄占總排泄量的55%。

2 淺層地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

目前，淺層地下水是區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的主要水源，其中以農(nóng)業(yè)開采量最大，其次是城鎮(zhèn)居民生活用水和工礦企業(yè)生產(chǎn)用水。

淺層地下水是全區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水主要用水水源。區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展不平衡，沿黃一帶有引黃之利，少有機井，以引黃灌溉為主，地下水開采量較小。而鄆城南部、曹縣東南部、單縣西南及東部，農(nóng)田灌溉幾乎全部開采淺層地下水，占全市淺層地下水開采量70%左右。其余為井、渠結合灌溉地段，在引黃無保障情況下，降水量大，淺層地下水開采量就小，反之則大。

工礦企業(yè)生產(chǎn)用水以開采地下水為主，主要集中在城鎮(zhèn)附近，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)零星分布。各工礦企業(yè)用水大部分沒有與集中供水管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，往往根據(jù)自身用水需要就近打井取水，以開采淺層地下水為主，輔助開采深層地下水。淺層地下水開采井深一般小于50m,與農(nóng)業(yè)灌溉開采相似，這就逐漸形成了開采過分集中和開采層單一的格局。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)用水量不斷增加，供水緊張。

淺層地下水是區(qū)內(nèi)居民生活用水的主要水源之一。除城區(qū)居民飲用城市自來水供水水源外，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)村根據(jù)自身用水需要打有自備水井。據(jù)調(diào)查，鄉(xiāng)鎮(zhèn)村的自備水井主要開采埋深小于20m的淺層地下水，絕大多數(shù)是壓水井。

3 淺層地下水資源開采潛力分析

3.1 地下水開采潛力判定方法

地下水資源的潛力包括兩個方面：一是指現(xiàn)狀開采條件下剩余的那部分資源量，也稱為剩余資源量；另一方面主要是指激發(fā)補充量或通過人工調(diào)蓄擴大的降水補給量等。因此可以把上述剩余資源量和激發(fā)資源量（補充資源），包括其他可能擴大的資源量，統(tǒng)一稱為地下水潛力資源。在查明水文地質(zhì)條件和地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀的基礎上，按下式計算地下水開采潛力指數(shù)：

公式為：P=Q允/Q采

式中: P—潛力指數(shù)(無量綱)

Q允—允許開采量(萬m3/a)；

Q采—實際開采量(萬m3/a)。

依據(jù)P值的大小，相應地圈定地下水有開采潛力區(qū)、采補平衡區(qū)和開采潛力不足區(qū)。對開采潛力不足區(qū)和有開采潛力區(qū)，再根據(jù)開采程度和地下水剩余開采資源模數(shù)M進一步劃分亞區(qū)，參見表1。

表1 地下水開采潛力分區(qū)標準

3.2 淺層地下水資源開采潛力分析

采用地下水開采潛力指數(shù)法來分析各縣、區(qū)的開采程度的強弱，判定其開采潛力（表2）。從計算結果來看，全區(qū)淺層地下水尚處于正均衡狀態(tài)。全區(qū)平均開采潛力指數(shù)為2.46，屬有開采潛力區(qū)。但由于地下水資源分布與開采強度不均，開采布局不合理，使得地下水資源分布與開采潛力各地不同。如鄄城縣、鄆城縣、東明縣、牡丹區(qū)等沿黃縣區(qū)開采潛力較大，巨野縣、定陶縣、成武縣、曹縣、單縣淺層地下水開發(fā)利用程度高，開采潛力中等或較小。

表2 淺層地下水資源開采潛力分析計算結果及開采潛力分區(qū)表

4 淺層地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用區(qū)劃分區(qū)及對策

4.1 淺層地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用區(qū)劃分區(qū)

通過對全區(qū)地下水資源的潛力分析，摸清了區(qū)內(nèi)地下水資源及其分布特征，查明了開發(fā)利用現(xiàn)狀，并分析了地下水資源的開采潛力。全區(qū)淺層地下水均劃分為增強開采區(qū)。再根據(jù)開采潛力的大小，將該區(qū)劃分為大量增強開采亞區(qū)、中等增強開采亞區(qū)和少量增強開采亞區(qū)（圖2）。

(1)大量增強開采亞區(qū)

淺層地下水大量增強開采亞區(qū)主要分布在沿黃的東明、鄄城、鄆城、牡丹四縣（區(qū)）的引黃區(qū)及井渠結合灌區(qū)。今后，此區(qū)內(nèi)各縣可加大開采量20000萬m3/a。

(2) 中等增強開采亞區(qū)

淺層地下水中等增強開采亞區(qū)分布于南四縣井灌區(qū)，即曹縣、定陶、成武、巨野，淺層地下水開發(fā)利用程度高，可擴大開采潛力中等，可中等增強開采。各縣可增強開采量在4000～14000萬m3/a不等。若局部地段井群布置不合理，形成季節(jié)性漏斗，可視漏斗發(fā)展情況調(diào)節(jié)開采量達到采補平衡。

(3)少量增強開采亞區(qū)

淺層地下水少量增強開采亞區(qū)主要分布于單縣。該區(qū)淺層地下水開發(fā)利用程度較高，擴大開采潛力較小，可少量增強開采。目前實際開采量為13376.00m3/a，允許開采量為17551.55萬m3/a，剩余開采資源量為4175.55萬m3/a。由于該區(qū)遠離黃河，大氣降水為該區(qū)淺層地下水的主要補給來源。豐水年區(qū)內(nèi)淺層地下水可得到有效的補給，枯水年份可能出現(xiàn)超采現(xiàn)象。因此，該區(qū)允許適量增加一部分開采量，以分散開采為宜。

圖2 菏澤黃泛平原地區(qū)淺層地下水開發(fā)利用區(qū)劃分區(qū)圖

4.2 淺層地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用對策

通過對本區(qū)水文地質(zhì)條件和開發(fā)利用現(xiàn)狀分析，本著科學合理的采、補、控、改等原則進行分區(qū)，并提出了相應的具體對策。

(1)增源區(qū)

沿黃的東明、牡丹、鄄城、鄆城屬于增源區(qū)。該區(qū)位于本區(qū)上游，黃河側滲和引黃灌溉回滲水可大量補給淺層地下水，是本區(qū)淺層地下水補源條件最好的地區(qū)。今后該區(qū)要搞好綠化，擴大黃灌區(qū)，增加淺層地下水的補給量。

(2)增采區(qū)

本區(qū)南部的定陶、巨野、成武、曹縣、單縣為增采區(qū)。該區(qū)淺層地下水補給條件較好，開采潛力較大。在不致引起環(huán)境地質(zhì)問題的前提下，今后要在充分引用黃河水的基礎上，加大對淺層地下水的開發(fā)利用。

(3)節(jié)水區(qū)

節(jié)水區(qū)主要分布在各縣城區(qū)附近和井灌區(qū)。這些地區(qū)淺層地下水開發(fā)利用程度較高，形成淺層地下水位降落漏斗，如牡丹城區(qū)、鄄城城區(qū)、鄆城武安鎮(zhèn)、成武南魯鎮(zhèn)以及單縣城區(qū)以東地區(qū)。多年監(jiān)測資料顯示，雖然在雨季和豐水年份這些地區(qū)地下水能得到有效補充，但由于多處于城區(qū)附近，易引發(fā)環(huán)境地質(zhì)問題，因此應減少地下水開采。

(4)咸水改造利用區(qū)

主要分布于巨野縣區(qū)域內(nèi)。本區(qū)淺層地下水為微咸水和咸水，應改造和利用這些咸水資源，咸水改造是對淺層咸水通過抽排咸水，自然和人為補淡的手段，逐步使咸水淡化的過程，由于投資大，成本高，在目前全面開展咸水改造工作是不現(xiàn)實的。咸水改造要立足于利用，以用促改，采用改造利用相結合的方法，在生產(chǎn)上不把抽出的咸水都排掉，而盡量加以利用。據(jù)以往咸水灌溉試驗表明，在良好的排水條件下，利用5g/l的咸水在作物關鍵時刻澆灌，有顯著增產(chǎn)效果。因此，在干旱缺水季節(jié)，大量提取微咸水灌溉，或與河水、淺層淡水混灌，不但能擴大水資源，而且在利用中能有效的騰出地下庫容，為雨季補淡創(chuàng)造條件，這對咸水改造，以及綜合治理旱、澇、咸、堿都至關重要。

［1］徐軍祥，康鳳新.山東省地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用研究M.北京：海洋出版社，2001，242～254.

［2］馮尚友.水資源持續(xù)利用與管理導論M.北京：科學出版社，2000，35～37.

［3］徐建國，衛(wèi)政潤等.環(huán)渤海山東地區(qū)淺層地下水資源潛力分析及利用對策［J］.地質(zhì)調(diào)查與研究，2004，27（3）；203～207.

［4］山東省魯南地質(zhì)工程勘察院.山東省菏澤市地下水資源潛力研究報告R.兗州：山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，2007.

［5］山東省地礦工程勘察院.山東省菏澤市地下水資源調(diào)查評價與保護研究報告R.濟南：山東省地礦工程勘察院，2009.

［6］山東省地礦局第三水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊.山東省菏澤市地下水及地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測報告R.2009.

Shallow Groundwater Resource Potential Analysis of Heze Yellow River Flood Plain, Shandong Province

MA Long

（Lunan Geo-Engineering Exploration Institute of Shandong Province，Yanzhou, Shandong，272100）

This paper studies the shallow groundwater resource potential of Heze Yellow River fl ood plain, Shandong province. It mainly utilizes the groundwater mining potential index method to estimate the strength of the exploitation degree, and determine the exploration potential. The study result shows that, the shallow groundwater in the whole area still keeps the equilibrium state, belongs to the potential mining area. But the shallow groundwater distribution and mining intensity in different areas are very different, and the mining layout is not reasonable. According to the mining, fi lling, change, and control principles, the groundwater resources in the study area may be divided into source-adding area, development-adding area, water-saving area, and saltwater-improving area.

the Yellow Riverplain；shallow groundwater；potential；countermeasures

P641.74

A

1007-1903（2013）03-0026-04

馬 龍（1985- ），男，助理工程師，從事地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測及水工環(huán)地質(zhì)技術工作。E-mail:malongh@163.com。