洛陽市地下水資源開發(fā)利用與保護對策研究

王 輝，楊寶中，于晶晶，韓麗紅

(華北水利水電大學(xué)，河南鄭州 450045)

在地表水資源短缺和水環(huán)境日益惡化的嚴(yán)峻條件下，研究地下水資源開發(fā)利用與保護對促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，因此尋求合理的地下水資源開發(fā)利用方式和恰當(dāng)?shù)谋Ｗo對策形式極具重要性與緊迫感。Jain，Ashu等[1]研究結(jié)果顯示人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型一直優(yōu)于回歸和時間序列模型。Marhaba，T.等[2]分析了新澤西州供水用水能力。 Cai，Y.等[3]提出了IQP二次規(guī)劃模型，并利用其來解決多種不確定因素影響的可持續(xù)供水問題。張巧玉、楊寶中等[4]根據(jù)遷安市地下水資源開采程度不均衡且地下水位急劇下降的現(xiàn)狀，提出適合該地區(qū)地下水資源開采形式和優(yōu)化配置方式。林學(xué)鈺[5]等針對黃河流域內(nèi)缺水和水質(zhì)問題對城市工農(nóng)業(yè)供需水量平衡進行預(yù)測，并對黃河流域地下水可更新能力及地下水可持續(xù)開發(fā)利用對策進行了深入研究。鹿海員等[6]通過對新疆鄯善縣水資源優(yōu)化配置模型和地下水?dāng)?shù)值模擬模型的耦合迭代研究提出了合理的水資源利用形式和保護措施。

隨著我國地下水開發(fā)利用程度不斷加劇[7]，深層地下水過量開采形成降落漏斗現(xiàn)象明顯[8]，筆者依據(jù)洛陽市人口規(guī)模和水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，對洛陽市地下水資源進行開采分析。根據(jù)研究區(qū)地形、地貌和水文地質(zhì)條件，將均衡區(qū)劃分為6個開采小區(qū)，從而分析出可增強開采區(qū)、控制開采區(qū)和調(diào)減開采區(qū)的劃分結(jié)果，為洛陽市地下水資源保護及合理開發(fā)地下水資源提供科學(xué)支撐。

1 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1人口現(xiàn)狀洛陽轄7個區(qū)、1個縣級市、8個縣，分別為澗西區(qū)、西工區(qū)、老城區(qū)、瀍河回族區(qū)、洛龍區(qū)、伊濱區(qū)、吉利區(qū)、偃師市、孟津縣、新安縣、洛寧縣、宜陽縣、伊川縣、嵩縣、欒川縣、汝陽縣。洛陽下轄經(jīng)濟功能區(qū)：伊濱區(qū)、洛陽新區(qū)、洛陽國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、國家洛陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)。各區(qū)實際人口及人口比例見圖1。

圖1 2010年洛陽市各轄區(qū)人口分布圖

1.2水資源現(xiàn)狀洛陽市由于水文地質(zhì)條件差異，地下水開發(fā)利用程度不盡相同。在伊河、洛河河谷地區(qū)，工農(nóng)業(yè)用水多以開采淺層地下水為主，開采量相對較大；工業(yè)開采用水及城市供水以集中開采伊河、洛河兩岸的淺層地下水為主；在邙山黃土丘陵前緣，中深層地下水自備井密度大，全市自備井中深層地下水總開采量為0.132億～0.185億m3/a。洛陽市年供水情況見表1、2。

表1 2010年洛陽市取水量 ×108 m3

表2 2010年洛陽市供水量 ×108 m3

可見，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城市的不斷發(fā)展，供水量不斷增加，開采規(guī)模不斷擴大。洛陽市目前已形成地下水多水源環(huán)狀管網(wǎng)供水規(guī)模。因此，目前洛陽市區(qū)年開采總量為2.8億～3.0億m3，其中有0.3億m3的地下水來自非潛水含水層系統(tǒng)。洛陽市集中供水水源地分布及開采情況見表3。

2 水資源開采分析

由于淺層地下水具有補給條件好、更新快、水位埋深小、易開采等特點，所以均衡區(qū)范圍以洛陽市淺層地下水分布邊界為主，均衡區(qū)面積為266.44 km3。根據(jù)研究區(qū)地形、地貌和水文地質(zhì)條件，將均衡區(qū)劃分為6個開采小區(qū)(表4)。

表3 2010年洛陽市集中供水水源地分布及開采情況 萬m3/d

表4 地下水資源開采區(qū)劃分

2.1可增強開采區(qū)Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)淺層地下水資源較豐富，開采潛力指數(shù)均大于1.2。這2個區(qū)位于洛河和伊河的漫灘及河間地塊，含水層巖性為砂卵石，厚度大，地下水與河水聯(lián)系緊密，加上水面工程的影響，地下水接受河水的補給較為充分，淺層地下水資源豐富，開采潛力較大。

2.2控制開采區(qū)Ⅲ區(qū)分布于研究區(qū)洛河西側(cè)河谷區(qū)，淺層地下水可開采量為2 526.87萬m3/a，現(xiàn)狀開采量為2 856萬m3/a，已處于負(fù)均衡狀態(tài)。究其原因，主要是該區(qū)小型企業(yè)林立，自備井較多。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于該地段長期地下水長期開采，現(xiàn)已產(chǎn)生明顯的降落漏斗。目前洛河水面工程蓄水還沒有影響到該區(qū)，因此對該區(qū)應(yīng)控制開采。Ⅴ區(qū)分布于洛河北岸二級階地，也即是洛陽市區(qū)，淺層地下水可開采量為2 568.03萬m3/a，現(xiàn)狀開采量為2 007.6萬m3/a，可增開采量為560.43萬m3/a。地下水資源處于正均衡狀態(tài)，有開采潛力。目前正在開采的水源地有4個，日開采量為10.13萬m3/a。該區(qū)局部受到洛河水面工程蓄水的影響，地下水能夠接受河水的補給，但現(xiàn)有水源地的開采量偏大，在張莊水源地附近，形成多年的降落漏斗并沒有修復(fù)，因此應(yīng)控制開采。根據(jù)計算Ⅵ區(qū)地下水可開采量為947.78萬m3/a，現(xiàn)狀開采量為580.3萬m3/a，可增開采量為367.48萬m3/a，有開采潛力。但根據(jù)近5年等水位線圖，機車工廠附近多年形成的降落漏斗并沒有完全修復(fù)，因此對本區(qū)應(yīng)控制開采。

2.3調(diào)減開采區(qū)Ⅳ區(qū)主要分布于洛河北岸二級階地，位于洛陽市澗西區(qū)，洛陽市絕大部分大型廠礦企業(yè)均分布于該區(qū)，地下水開采量較大。該區(qū)淺層地下水可開采量為6 081.54萬m3/a，現(xiàn)狀開采量為4 649.57萬m3/a，可增開采量為10 100 m3，因此該區(qū)還有一定的開采潛力。但由于該地區(qū)水位均略有下降，下降幅度平均為0.09 m，因此應(yīng)調(diào)減地下水開采。

3 水資源保護對策

3.1合理開采由于研究區(qū)水資源時空分布不均，為建設(shè)和保護洛陽市良好的生態(tài)環(huán)境，保護水資源的可持續(xù)開發(fā)利用，必須進行合理調(diào)配，堅持做到合理開采、綜合利用、科學(xué)管理、嚴(yán)格保護、避免盲目開采帶來的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害，實現(xiàn)人工開采與自然補給基本平衡的目標(biāo)。為達到采補平衡，可通過地下水的調(diào)蓄功能，實現(xiàn)年內(nèi)或年際調(diào)節(jié)，做到以豐補欠。同時，要做好地表水和地下水的聯(lián)合運用，而且要運用經(jīng)濟杠桿來制約，以保證合理、優(yōu)化供水和用水。

3.2節(jié)水保護工業(yè)上，大力發(fā)展并推廣工業(yè)用水重復(fù)利用技術(shù)，提高水資源的利用率。發(fā)展并推廣蒸汽冷凝水再利用技術(shù)。農(nóng)業(yè)上，進行農(nóng)業(yè)用水優(yōu)化。加強并改進計量設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，推行農(nóng)業(yè)總用水量限定與管理，調(diào)整并優(yōu)化農(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)用水比例。對于灌區(qū)全面實施節(jié)水改造，加強灌區(qū)配套改造工程建設(shè)，改進并優(yōu)化地面灌水方式，推廣小畦灌溉、細(xì)流溝灌等技術(shù)，科學(xué)控制入畦流量、水頭、灌水定額等灌水要素。

3.3降污保護水資源保護工作應(yīng)從根源抓起，絕對禁止未經(jīng)處理的廢、污水排入河道，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，必須確保生態(tài)環(huán)境用水，防止灌溉農(nóng)業(yè)的盲目發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的進一步惡化。加大環(huán)境治理措施，防止和杜絕新的污染產(chǎn)生，對研究區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水嚴(yán)格達標(biāo)排放，盡早使伊洛河河水達到Ⅲ類水功能區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)，使廢水的水質(zhì)改善，保護河水不受污染，或使污水資源化而被重新利用，從而使水環(huán)境得到改善。

3.4實現(xiàn)水資源的統(tǒng)一管理水資源統(tǒng)一管理是進行地下水保護的前提。實行水資源的統(tǒng)一、科學(xué)的管理應(yīng)實施由供定需的方針。由于各部門之間存在職能交叉、缺乏必要的協(xié)調(diào)機制，從而存在不利于地下水保護工作順利開展的現(xiàn)狀事實，由此提出水務(wù)統(tǒng)管機制。因此，必須改革現(xiàn)行的水資源管理體制，實現(xiàn)真正意義上的水務(wù)一體化，統(tǒng)一管理全市水資源。以流域管理與區(qū)域管理相結(jié)合。水資源權(quán)屬與開發(fā)利用權(quán)屬相分開為原則，實現(xiàn)包括城市與農(nóng)村、水量與水質(zhì)、地表水和地下水、供水與需水在內(nèi)的水資源統(tǒng)一管理。

4 結(jié)語

隨著人類社會的進步和社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，水資源需求不斷增長，供需矛盾日益突出，水資源危機日趨嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重影響了社會經(jīng)濟的發(fā)展和人類的生存。因此加強水資源保護與管理、改善地下水資源利用方式、控制地下水水位下降及保護水資源可持續(xù)利用至關(guān)重要。本文綜合考慮洛陽市現(xiàn)狀開采量及地下水可開采量的互饋效應(yīng)，對洛陽市地下水資源進行開采區(qū)劃分，據(jù)此提出洛陽市地下水資源的合理保護對策，為本地區(qū)地下水資源的開發(fā)利用規(guī)劃提供技術(shù)支持與理論支撐。

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