黑龍洞泉域地下水變化特征及開采對(duì)策

馬洪林

(河北省地礦局第一地質(zhì)大隊(duì)，河北 邯鄲056001)

黑龍洞泉域地下水系統(tǒng)位于河北省邯鄲市西部，其北起北洺河，南到漳河南地下分水嶺一線，西起涉縣～長亭斷裂，東到岳城～新坡～中史村一線，其徑流排泄區(qū)為重要的鐵礦與煤礦產(chǎn)區(qū)，其補(bǔ)給區(qū)又是石灰?guī)r、白云巖、石膏礦的密集區(qū)，邯鄲市多年來的礦業(yè)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展大量抽取泉域內(nèi)的地下巖溶水，改變了泉域的自然流場(chǎng)，使地下水水位、水化學(xué)等發(fā)生了很大的變化。

1 地下水變化特征

1.1 水位動(dòng)態(tài)變化特征

七十年代以前，在天然狀態(tài)下，泉群排泄占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，地下水動(dòng)態(tài)屬典型的氣象型，影響地下水動(dòng)態(tài)變化的因素主要為大氣降水。自1979年開始，由于人為排泄量逐年增加，對(duì)奧灰水動(dòng)態(tài)的影響漸趨明顯和突出。奧灰水動(dòng)態(tài)類型由氣象型轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀笕斯ば汀Ｌ貏e是近年來，隨著人為開采量的進(jìn)一步增加，奧灰水位全面低于泉群標(biāo)高，泉群長期處于斷流狀態(tài)，開采量集中的地段形成了局部降落漏斗，已經(jīng)全面影響和控制了奧灰水的流場(chǎng)和動(dòng)態(tài)。

黑龍洞單元為具有較大調(diào)節(jié)庫容、封閉條件較好的完整泉域，地下水動(dòng)態(tài)主要受控于大氣降水強(qiáng)度，尤其當(dāng)年降水補(bǔ)給作用明顯，呈現(xiàn)年際一峰一谷的周期規(guī)律。地下水動(dòng)態(tài)隨大氣降水的變化大約每7～10 a左右為一個(gè)大周期，每年為一個(gè)小周期。大周期內(nèi)，豐水年地下水位迅速升高，泉流量迅速增大，枯水年水位持續(xù)緩慢下降，泉流量緩慢減小甚至斷流，直至下一個(gè)豐水年。其間豐水年對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響大約可持續(xù)三年左右，如1963～1965年、1973～1975年、1982～1984年水動(dòng)態(tài)相對(duì)穩(wěn)定。1963～1965年表現(xiàn)最明顯。

水文年內(nèi)，每年七、八、九月份雨季，地下水獲得集中補(bǔ)給，地下水位處于上升階段，其中七月下旬至八月中旬，降雨量大而集中，水位快速上升，泉流量迅速增大，高峰出現(xiàn)在九月下旬至十月初，表現(xiàn)出一定的滯后性。雨季過后，從十一月開始地下水位開始下降，到翌年六月末至七月中上旬出現(xiàn)最低谷，如此，歷年周而復(fù)始。這是奧灰水動(dòng)態(tài)變化的基本規(guī)律。

1.2 地下水流場(chǎng)變化特征

在七十年代以前黑龍洞泉域巖溶地下水以天然流場(chǎng)為主，東部自北向南、南部自南西向北東、北部自北西向南東流向黑龍洞泉群排泄。天然流場(chǎng)明顯受地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造和水動(dòng)力條件諸因素的制約。

鼓山以西的地下水，在西部山區(qū)接受補(bǔ)給后，自西向東徑流，在賈壁地塹受到阻隔后，主要通過幾個(gè)集中進(jìn)水口與地塹以東大氣降水補(bǔ)給一起向徑流區(qū)匯集。而后北部變?yōu)樽员蔽鞫蠔|徑流，南部變?yōu)樽阅衔飨虮睎|徑流，在羊角鋪、義張莊、通過鼓山、何莊斷層斷距變小，和村－孫莊向斜翹起和因斷裂而抬升部位流向黑龍洞泉群。鼓山以東的地下水，則是在鼓山裸露區(qū)接受補(bǔ)給后，自西向東順層流動(dòng)，受到東部地層，構(gòu)造的制約后，順層流動(dòng)的地下水匯集起來自北而南向黑龍洞泉群徑流。

進(jìn)入八十年代以后，由于大氣降水逐年減少，地下水人工開采量增大，區(qū)域地下水位下降，地下水已由天然流場(chǎng)為主逐漸演變?yōu)槿斯ら_采型流場(chǎng)為主。地下水流場(chǎng)圍繞羊角鋪、黑龍洞、峰峰幾個(gè)集中開采區(qū)(包括礦井排水)形成了區(qū)域性的人工開采降落漏斗。充分反映了巖溶地下水的排泄已由泉排型為主轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ら_采型為主的排泄方式。

據(jù)2010年調(diào)查，泉域補(bǔ)給區(qū)的地下水流場(chǎng)仍以天然流場(chǎng)為主，主要受大氣降水、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響，地下水的總體流向自西向東，自地勢(shì)高的地方向地勢(shì)低的地方流動(dòng)。豐水期和枯水期變化不大

在以天然流場(chǎng)為主的前提下，在泉域徑流區(qū)，由于大量集中的人工開采，主要形成了羊角鋪水源地、杜莊武安南部水源地和南洺河鐵礦開采中心3個(gè)區(qū)域的降落漏斗。在漏斗區(qū)形成自漏斗周圍向漏斗中心徑流的流場(chǎng)。

2 泉域地下水化學(xué)特征

泉域巖溶地下水化學(xué)特征具有在水平方向上分區(qū)性，在垂直方向上分帶性的顯著特征。

2.1 水平分區(qū)水化學(xué)特征

隨著巖溶水埋藏深度的增加，徑流條件的變差，在泉域內(nèi)自西向東，礦化度、總硬度、硫酸根、氯化物的含量呈現(xiàn)逐漸加大的趨勢(shì)，水化學(xué)類型也由重碳酸鈣鎂(或鈣)、重碳酸硫酸鈣鎂(或鈣)型水轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩嶂靥妓徕}鎂(或鈣鈉)及氯化物硫酸鈣鈉型水。

在九山、鼓山及鼓山山前地帶，巖溶地下水水化學(xué)類型以重碳酸鈣鎂(或鈣)水為主，礦化度一般小于500 mg/L，總硬度小于350 mg/L，硫酸鹽含量小于150 mg/L，屬于低礦化度淡水區(qū);在武安上團(tuán)城、北安莊、淑村一線以西及峰峰礦區(qū)鼓山東側(cè)部分地區(qū)，水化學(xué)類型以重碳酸硫酸鈣鎂(或鈣)型為主，礦化度一般小于500 mg/L，總硬度350～450 mg/L，硫酸鹽含量在150～250 mg/L之間，屬低礦化度淡水區(qū);在武安上團(tuán)城、北安莊、淑村一線以東及峰峰礦區(qū)鼓山東部，水化學(xué)類型以硫酸重碳酸鈣鎂(或鈣納)型為主，礦化度一般小于500～1 000 mg/L，總硬度大于450 mg/L，硫酸鹽含量在250～1 000 mg/L之間，屬弱礦化度微咸水區(qū);在武安東部邊緣與邯鄲縣交界及峰峰礦區(qū)東部邊緣與磁縣交界的地帶，水化學(xué)類型從硫酸鈣型水逐步過渡到氯化物硫酸鈣鈉型水為主，礦化度大于1 000 mg/L，總硬度大于450 mg/L，硫酸鹽含量大于1 000 mg/L，屬于中等礦化度咸水區(qū)。

2.2 垂直分區(qū)水化學(xué)特征

由于不同奧灰水徑流條件不同，該區(qū)地下水的化學(xué)類型、礦化度和硫酸鹽含量與標(biāo)高關(guān)系密切。標(biāo)高在+0 m以上時(shí)，水化學(xué)類型以重碳酸鈣型水和重碳酸鈣鎂型水為主，礦化度一般小于500 mg/L，硫酸鹽含量小于150 mg/L，屬于低礦化度淡水;標(biāo)高在+0～－200 m，水化學(xué)類型以重碳酸硫酸鈣型或鈣鎂型為主，礦化度在500～1 000 mg/L之間，硫酸鹽含量在150～250 mg/L之間;當(dāng)標(biāo)高在－200～－500 m時(shí)，水化學(xué)類型為重碳酸硫酸鈣型水、硫酸重碳酸鈣鈉型水、硫化物硫酸鈉鈣型水，礦化度由1 000 mg/L上升到6 000 mg/L以上，硫酸鹽含量和氯化物含量驟增，可達(dá)1 000～2 000 mg/L以上。

3 開采對(duì)策

3.1 充分開發(fā)地表水

整個(gè)泉域地表水資源相對(duì)豐富，50%年份地表水資源總量達(dá)到1.9億m3。但由于區(qū)域地形坡陡溝深、降雨年際分布極不均勻，地表水多以洪水的形式下瀉，為了有效地利用區(qū)域地表水資源，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)建造地表攔蓄工程，根據(jù)自然地理?xiàng)l件，適度規(guī)劃建設(shè)較大的水利工程。同時(shí)要開展雨洪資源化得研究，探索雨洪資源利用的途徑，在山區(qū)建設(shè)小型集雨灌溉工程，充分利用發(fā)揮泉域水庫多的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)山區(qū)水庫的科學(xué)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)雨洪資源化。

3.2 優(yōu)先利用外調(diào)水

目前，承擔(dān)泉域外調(diào)水任務(wù)的水利工程主要包括四座中型水庫和大、小躍峰渠。外調(diào)水有富余的工程主要是大、小躍峰渠，50%年份兩者的引水量達(dá)到2.57億 m3，占泉域總可供水量的39%。因此，大、小躍峰渠不但是整個(gè)區(qū)域的主要引水工程，更是邯鄲市主城區(qū)工業(yè)生產(chǎn)的生命線，同時(shí)也是東武仕水庫及下游滏陽河灌區(qū)的主要供水水源，對(duì)整個(gè)泉域乃至邯鄲市的工農(nóng)業(yè)都發(fā)揮著舉足輕重的作用。在考慮邯鄲市區(qū)主要工業(yè)用水戶和沿途滲漏、蒸發(fā)的前提下，50%年份泉域內(nèi)仍富余水量1.77億 m3，余水區(qū)主要集中在峰峰礦區(qū)和磁縣。所以這部分外調(diào)水是今后整個(gè)泉域水資源開發(fā)的重點(diǎn)。

3.3 逐步壓縮地下水

地下水是泉域工業(yè)、生活用水的主要供水水源，目前整個(gè)泉域地下水的年平均開采量達(dá)到3.53億 m3，占整個(gè)泉域總用水量的65.4%。多年以來，隨著泉域經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對(duì)地下水的開發(fā)日趨加劇。尤其是進(jìn)入70年代以來，地下水開采量急劇增加，導(dǎo)致黑龍洞泉群出水量銳減，直到1988年，黑龍洞泉群出現(xiàn)了20個(gè)月的斷流。

黑龍洞泉群持續(xù)斷流已經(jīng)導(dǎo)致地表污水倒灌、地下水環(huán)境惡化等嚴(yán)重后果，直接威脅到整個(gè)泉域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和人民生活的進(jìn)一步提高。為此必須根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展規(guī)劃，制定嚴(yán)格的控制地下水開采措施，制定具體的地下水減采計(jì)劃，逐步減少泉域地下水的開采量，尤其是要盡快扭轉(zhuǎn)區(qū)域工業(yè)對(duì)地下水的過度依賴。

3.4 合理引用礦井疏干水(包括廢水)

泉域礦產(chǎn)資源豐富，大、中、小煤礦、鐵礦遍布全區(qū)。由于該區(qū)域礦藏大多與地下水含水層伴生，為了維持礦山正常的生產(chǎn)，確保礦山安全，被迫對(duì)地下水進(jìn)行疏干或排水降壓。目前泉域礦井疏干水年開采總量一般可達(dá)1億多m3，約占整個(gè)泉域地下水開采總量的30%。礦井疏干水經(jīng)過沉淀或簡(jiǎn)單處理后，完全滿足多數(shù)工業(yè)用水的水質(zhì)要求。

今后要加大這部分水資源的利用效率，尤其對(duì)選礦業(yè)、采掘業(yè)和工業(yè)冷卻用水等水質(zhì)要求較低行業(yè)，可考慮采取強(qiáng)制措施，在這些行業(yè)率先采用礦井疏干水和廢水，提高這部分水的重復(fù)利用率。同時(shí)要加大對(duì)礦山地下水治理的科研力度，研究巖溶水運(yùn)動(dòng)規(guī)律和地下水實(shí)行封堵技術(shù)，減少礦山開采對(duì)地下水的疏排，這樣不但可以保護(hù)有限而寶貴的地下水資源，而且可以減少礦井的排水費(fèi)用，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.5 積極開展污水治理及中水回用

目前泉域的污水排放量可以達(dá)到1.3億 m3左右，集中分布在涉縣、峰峰礦區(qū)和武安市。根據(jù)水污染治理規(guī)劃，泉域主要新增污水治理工程是峰峰礦區(qū)污水處理廠，計(jì)劃分三期建設(shè)，建成后，最終年可利用量達(dá)到2 450萬 m3，第二、三期中水全部用于當(dāng)?shù)毓I(yè)。

3.6 根本出路在節(jié)水

節(jié)約用水是我國的一項(xiàng)基本國策，也是緩解泉域內(nèi)水資源供需矛盾的最有效措施。工業(yè)用水要合理調(diào)整工業(yè)布局和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格限制在泉域范圍內(nèi)新建耗水量大的工業(yè)項(xiàng)目;對(duì)現(xiàn)有企業(yè)要加大資金投入力度，加快工藝設(shè)備改革速度，實(shí)施循環(huán)用水，提高水的重復(fù)利用率。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也應(yīng)走節(jié)水之路，積極推廣噴灌、滴灌、管灌節(jié)水新技術(shù)，加大渠道防滲處理，減少輸水滲漏量;采用平整土地、秸稈還田、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等工藝，提高農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用效率，提高土壤對(duì)天然降水的蓄積能力和保墑能力;提高渠系有效系數(shù)。在城鎮(zhèn)通過推廣中水回用、鼓勵(lì)居民家庭更換節(jié)水型器具，盡快淘汰不符合節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)的生活用水器具等措施，減少居民生活對(duì)巖溶地下水的消耗量，新建居民住宅節(jié)水器普及率要達(dá)到100%。

4 結(jié)語

在開展工農(nóng)業(yè)和生活等工程節(jié)水的同時(shí)，要重視節(jié)水體質(zhì)建設(shè)，積極探索節(jié)水的組織建設(shè)、體制建設(shè)和機(jī)制建設(shè)。在整個(gè)泉域要大力開展節(jié)水型社會(huì)創(chuàng)建工作，通過創(chuàng)新體質(zhì)、完善機(jī)制和健全法制，擴(kuò)大民眾的參與范圍，開展節(jié)水型企業(yè)、節(jié)水型社區(qū)、節(jié)水型城市建設(shè)，最終建成節(jié)水型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)人水的和諧相處、經(jīng)濟(jì)社會(huì)和水資源的協(xié)調(diào)發(fā)展。

［1］河北省地礦局第一地質(zhì)大隊(duì).黑龍洞泉域水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)調(diào)查報(bào)告［R］.

［2］邯鄲市水利局.河北省邯鄲市水資源研究［M］.學(xué)苑出版社.2008.

［3］邯鄲市水利局.河北省邯鄲市水資源評(píng)價(jià)［M］.學(xué)苑出版社.2008.