貴安新區(qū)地下水環(huán)境現(xiàn)狀及保護對策*

羅 維， 楊秀麗， 羅 偉

(貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院， 貴陽 550004)

貴安新區(qū)是我國新一輪西部大開發(fā)重點建設(shè)的五個城市新區(qū)之一，也是貴州省全力打造的內(nèi)陸開放型經(jīng)濟示范區(qū)。新區(qū)的建設(shè)發(fā)展離不開地下水資源的支持，同時也將對地下水環(huán)境產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響，如何合理開發(fā)和保護新區(qū)的地下水資源是現(xiàn)階段急需解決的問題。此外貴安新區(qū)位于貴陽西南“一湖五庫”上游，保持其良好的地下水環(huán)境，對貴陽市的飲水安全和生態(tài)安全均具有重要意義。本文在充分收集、分析貴安新區(qū)已有地質(zhì)、水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來開展的地下水污染調(diào)查、地下水資源勘查等項目，總結(jié)了新區(qū)的地下水環(huán)境現(xiàn)狀，結(jié)合新區(qū)的開發(fā)建設(shè)，分析了地下水環(huán)境將受到的影響，綜合以上成果繪制了新區(qū)地下水開發(fā)利用及保護分區(qū)建議圖，并有針對性的提出了保護對策。其成果將為貴安新區(qū)的地下水資源合理開發(fā)利用和地下水環(huán)境保護提供科學(xué)依據(jù)。

1 新區(qū)水文地質(zhì)條件概況

貴安新區(qū)位于貴州省中部，長江水系和珠江水系的分水嶺地帶，地理坐標為東經(jīng)106°00′～106°45′，北緯26°20′～26°40′，控制總面積為1 848 km2，規(guī)劃行政區(qū)涵蓋了貴陽市花溪區(qū)、清鎮(zhèn)市，安順市平壩縣、西秀區(qū)部分地區(qū)。貴安新區(qū)的最低點為東部的紅楓湖，屬于貴陽西南“一湖五庫”流域范圍。

區(qū)內(nèi)地層分布以三疊系最廣，二疊系次之，其中碳酸鹽巖類分布面積占區(qū)內(nèi)總面積的88%。巖溶水是區(qū)內(nèi)儲量最大最具開發(fā)利用價值的地下水類型，且可細分為溶洞-管道水(主要含水巖組有∈1q、P2q-m)、孔隙-裂隙水(主要含水巖組有T1a、D3g)、裂隙-溶洞水(主要含水巖組有T2g、T1d、C1b等)三類。區(qū)內(nèi)地下水主要接受大氣降雨補給，其動態(tài)變化與降雨密切相關(guān)，豐水季節(jié)通常為每年的5～9月。新區(qū)中東部地下水埋深較淺，根據(jù)“貴州省地下水資源勘查項目”實施的探采結(jié)合孔靜止水位統(tǒng)計，區(qū)域地下水埋深均在0～50 m之間，適合人工機井開采。

貴安新區(qū)大部分地區(qū)尤其是中東部平壩-紅楓湖一帶，土層淺薄、基巖裸露、表層巖溶發(fā)育、地表地下水力聯(lián)系緊密，使得其地下水環(huán)境具有高度的敏感性和脆弱性[1]，地下水環(huán)境問題易發(fā)。

根據(jù)新區(qū)的水文地質(zhì)特征，按巖溶地下水出露條件[2]，可將工作區(qū)劃分為地下河系統(tǒng)、巖溶泉系統(tǒng)、集中排泄帶巖溶地下水系統(tǒng)以及分散排泄巖溶地下水系統(tǒng)四大類共計28個。按照該方法劃分的地下水系統(tǒng)具有獨立而完整的補給、徑流、排泄條件，邊界條件清晰，系統(tǒng)內(nèi)部水利聯(lián)系密切，是本次工作分析研究的基本單元。

2 新區(qū)地下水環(huán)境現(xiàn)狀

2.1 貴安新區(qū)地下水資源量估算

根據(jù)上節(jié)所述的新區(qū)水文地質(zhì)條件，本次工作采用降雨入滲法和枯季地下水徑流模數(shù)法分別估算了地下水天然補給量和允許開采量，具體計算過程如下。

(1) 地下水天然補給量估算

工作區(qū)大面積出露巖溶地層，巖溶水是區(qū)內(nèi)儲量最大最具開發(fā)利用價值地下水類型。根據(jù)現(xiàn)有資料可知工作區(qū)地下水最主要的補給來源為大氣降雨，在未開展地下水資源詳細勘查的前提下，可采用降雨入滲法[3]來對區(qū)域地下水天然補給量進行半定量估算，具體計算公式為：

Q天=F×α×X

式中：Q天——降雨入滲法計算的地下水天然補給量(m3/a)；

F——計算單元面積(km2)；

α——降水入滲系數(shù)；

X——降水量(mm/a)。

各變量的取值依據(jù)分別是：F是利用MAPGIS軟件統(tǒng)計的工作區(qū)內(nèi)各地層分布面積，α值主要通過收集新區(qū)各種比例尺的水文地質(zhì)調(diào)查報告[4]獲取，具體取值見表1；X降雨量采用工作區(qū)中心地帶平壩的1960—2012年50年降水量序列資料，在降雨序列概率統(tǒng)計檢驗的基礎(chǔ)上，選取皮爾遜Ⅲ型進行概率模型選配，計算得到新區(qū)50%(中等水文年)、75%(干旱年)、95%(特別干旱年)保證率降水量分別是1 217.2 mm、989.5 mm和733.5 mm。

降雨入滲法的估算結(jié)果為：新區(qū)在50%(中等水文年)、75%(干旱年)、95%(特別干旱年)保證率降水量下的地下水天然補給量分別是1×109m3/a、8.14×108m3/a、6.03×108m3/a。

表1 工作區(qū)地下水資源估算參數(shù)取值

*貴陽幅1：20萬區(qū)域水文地質(zhì)普查報告統(tǒng)計了區(qū)內(nèi)不同巖組的枯季徑流模數(shù)(M)

(2) 枯季地下水徑流模數(shù)法

枯季地下水徑流模數(shù)是指枯季時單位面積含水層內(nèi)所含地下水徑流量，在未開展地下水資源詳細勘查的巖溶地區(qū)，通常采用該參數(shù)來估算區(qū)域地下水資源的允許開采量，具體計算公式為：

Q允=86.4×130×F×M

式中：Q允——枯季徑流模數(shù)法計算的區(qū)域地下水資源允許開采量(m3/a)；

F——計算單元面積(km2)；

M——枯季徑流模數(shù)(l/s·km2)。

各變量的取值依據(jù)分別是：F是利用MAPGIS軟件統(tǒng)計的工作區(qū)內(nèi)各地層分布面積，M值主通過收集新區(qū)各種比例尺的水文地質(zhì)調(diào)查報告[4]獲取，具體取值見表1；按水文年劃分，工作區(qū)最枯時期通常為當(dāng)年12月到來年2月，因此本次計算中枯季時間按130天計。

枯季徑流模數(shù)法的估算結(jié)果：新區(qū)的地下水資源允許開采量為6.49×107m3/a。

因本次計算是以地層巖性為對象，在估算過程中還獲取了區(qū)內(nèi)不同地層的出露面積和資源量，發(fā)現(xiàn)三疊系下統(tǒng)安順組(T1a)和三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組(T2g)地層分布面積最廣含水最豐富，結(jié)合以往的水文地質(zhì)調(diào)查成果，得到貴安新區(qū)地下水富水塊段分布圖(圖1)。

圖1 貴安新區(qū)地下水富水塊段分布

2.2 地下水水質(zhì)現(xiàn)狀

為查明工作區(qū)的地下水質(zhì)量現(xiàn)狀，依托 “西南地區(qū)巖溶地下水污染調(diào)查評價(貴州)”項目，共選取95個天然水點和人工機井進行采樣分析，采樣點基本覆蓋新區(qū)的主要地下水系統(tǒng)和含水巖組。采用《地下水質(zhì)量評價標準(報批稿2007)》[5]中規(guī)定的水質(zhì)評價標準及評價方法，選取溶解性總固體、總硬度、高錳酸鹽指數(shù)、偏硅酸、硝酸根、亞硝酸根、銨根離子、硫酸根、碳酸根、重碳酸根、氯離子、氟離子、碘離子、鈉、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鉛、鋅、鎘、六價鉻、汞、砷、硒、鋁等27項進行評價，評價結(jié)果顯示95組地下水樣品中，滿足地下水質(zhì)量Ⅱ類水和Ⅲ類水的共有78組，需要處理后才可以飲用的Ⅳ類水有9組，Ⅴ類水有8組。

根據(jù)評價結(jié)果，結(jié)合工作區(qū)的水文地質(zhì)單元劃分，地下水補、徑、排條件以及污染源分布，得到工作區(qū)地下水質(zhì)量現(xiàn)狀圖(圖2)，可以看出貴安新區(qū)絕大部分地下水為可滿足飲用標準的Ⅱ類水和Ⅲ類水，水質(zhì)較差不能直接飲用的Ⅳ類水和Ⅴ類水僅零星分布于平壩縣十字鄉(xiāng)、紅楓湖鎮(zhèn)大寨、新街等地，主要的超標組分為NO2、Zn、Mn、Al、Fe等5項，主要由工業(yè)污染和生活污染引起。

圖2 2011年貴安新區(qū)地下水質(zhì)量現(xiàn)狀

2.3 地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

以2007年為界，區(qū)內(nèi)地下水開發(fā)利用情況可以劃分為兩個階段，2007年之前以地下水天然水點的利用為主；2007年后隨著“貴州省地下水資源勘查項目”的開展和推進，區(qū)內(nèi)地下水利用以天然水點和機井開發(fā)并重。根據(jù)野外調(diào)查和資料收集結(jié)果，區(qū)內(nèi)流量大于5 L/s的117處大型天然水點已開發(fā)利用的有90處，基本用于人飲和灌溉，未利用的27處主要是因為水質(zhì)較差或開發(fā)利用條件差；2007—2012年新區(qū)內(nèi)共施工成井機井58口，總涌水量約為2.86×104m3/d，大部分機井已建設(shè)好地面配套設(shè)施投入使用，小部分機井作為備用水源地，僅在缺水時期使用。據(jù)不完全統(tǒng)計，新區(qū)的地下水開發(fā)利用量約為3.5×107m3/a。

3 新區(qū)地下水環(huán)境變化趨勢分析

貴安新區(qū)的開發(fā)建設(shè)將對區(qū)域地下水環(huán)境產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響，主要體現(xiàn)在對地下水資源量和地下水水質(zhì)的影響兩大方面。

3.1 新區(qū)建設(shè)對地下水資源量的影響

根據(jù)貴安新區(qū)建設(shè)規(guī)劃，新區(qū)將新建改造各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)7個，綜合產(chǎn)業(yè)旅游科教服務(wù)中心12個，此外還有大量市政交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，各類建設(shè)對地下水資源的具體影響情況如下：

(1) 建筑基坑施工將破壞地下水賦存環(huán)境，并大量疏干基坑內(nèi)地下水，導(dǎo)致區(qū)域地下水水位大幅下降；工程施工結(jié)束后，區(qū)域地下水水位將緩慢回升，但由于地下建筑的隔水作用，其水位難以恢復(fù)到天然水平；

(2) 新區(qū)新建的房屋廣場、道路街道、停車場等建筑，將改變地表環(huán)境，城區(qū)降雨也將通過人工管道統(tǒng)一排泄，導(dǎo)致城區(qū)地下水的降雨入滲補給大幅度減少。

3.2 新區(qū)建設(shè)對地下水水質(zhì)的影響

新區(qū)內(nèi)最主要的潛在污染源為工業(yè)污染源和生活污染源，較為集中的分布在經(jīng)濟發(fā)達和人口密集區(qū)。由于缺乏保護和預(yù)防，部分污染源已經(jīng)對地下水產(chǎn)生了污染，導(dǎo)致部分地區(qū)地下水水質(zhì)持續(xù)惡化；部分污染源尚未污染地下水，但仍需高度重視、實時監(jiān)控，提前做好防護措施。

新區(qū)將新建的7個工業(yè)園區(qū)，更易對區(qū)域地下水產(chǎn)生污染。此外隨著新區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展、人口密度的增大，生活垃圾和廢水的排放也將進一步增加，加大地下水環(huán)境壓力。

4 新區(qū)地下水環(huán)境開發(fā)利用及保護分區(qū)和建議

4.1 貴安新區(qū)地下水開發(fā)利用及保護分區(qū)劃分方法

綜合分析貴安新區(qū)地下水資源現(xiàn)狀、地下水質(zhì)量現(xiàn)狀和新區(qū)建設(shè)對新區(qū)地下水環(huán)境的影響，得到貴安新區(qū)地下水開發(fā)利用及保護分區(qū)圖(圖3)，具體劃分方法如下：

(1) 將貴安新區(qū)富水塊段的分布與地下水水質(zhì)現(xiàn)狀疊加，篩選出新區(qū)內(nèi)含水豐富且水質(zhì)良好的地段，作為新區(qū)地下水重點開發(fā)利用區(qū)域。

(2) 新區(qū)建設(shè)將破壞區(qū)域地下水賦存環(huán)境、改變地下水的補、徑、排條件，從而減少地下水資源量；另外在現(xiàn)有的污染源集中分布區(qū)及污染源的下游區(qū)域，地下水更易遭受污染，將這兩部分區(qū)域一起劃分為地下水重點保護區(qū)。

圖3 貴安新區(qū)地下水環(huán)境開發(fā)利用及保護分區(qū)

(3) 將現(xiàn)有地下水水質(zhì)較差的區(qū)域直接劃分為地下水修復(fù)治理區(qū)，將地下水開發(fā)利用潛力較低、水質(zhì)較好、未來受人為活動影響程度小的地區(qū)劃為地下水自然防護區(qū)。

4.2 新區(qū)地下水環(huán)境開發(fā)利用及保護建議

(1) 根據(jù)以上方法得到的貴安新區(qū)地下水開發(fā)利用及保護分區(qū)圖，新區(qū)地下水重點開發(fā)利用區(qū)共劃分為10個，總的分布面積為481.89 km2，其枯季地下水資源量為2.402×107m3/a，這些塊段地下水豐富、水質(zhì)較好、地下水埋深淺，是新區(qū)未來地下水開發(fā)利用的主要區(qū)域，而且由于新區(qū)的天然水點的開發(fā)利用程度較高，未來開發(fā)潛力主要為機井開采，這些區(qū)域應(yīng)盡快開展大比例尺的供水水文地質(zhì)詳細勘查工作，充分使用勘查成果，開發(fā)和保護地下水資源。

(2) 新區(qū)地下水環(huán)境重點保護區(qū)(含水資源保護區(qū)和水質(zhì)保護區(qū))總面積為317.34 km2，該區(qū)受人為活動影響較大，應(yīng)提前介入做好地下水環(huán)境監(jiān)測工作，依托地下水實時監(jiān)測數(shù)據(jù)對該區(qū)的地下水環(huán)境開展科學(xué)管理和保護。

(3) 根據(jù)新區(qū)地下水水質(zhì)現(xiàn)狀，劃分了修復(fù)治理區(qū)，總面積為103.31 km2，該區(qū)受人為活動污染，導(dǎo)致地下水水質(zhì)差，應(yīng)盡快設(shè)立專項對該區(qū)開展地下水環(huán)境的修復(fù)治理工作。

(4) 地下水自然防護區(qū)，地下水開發(fā)利用潛力較低、水質(zhì)較好、未來受人為活動影響程度小，現(xiàn)階段該區(qū)無需采取措施，維持現(xiàn)狀即可。

[1]袁道先.對南方巖溶石山地區(qū)地下水資源及生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的一些意見[J].中國巖溶,2000,19(2):103-108.

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