雷州半島地表水與地下水聯(lián)合利用淺析

張勝華

（廣東省水文局湛江水文分局，廣東 湛江 524037）

雷州半島地表水與地下水聯(lián)合利用淺析

張勝華

（廣東省水文局湛江水文分局，廣東 湛江 524037）

分析了雷州半島的水資源情況及其存在的工程性缺水嚴(yán)重，地下水超采導(dǎo)致的地面沉降、海水入侵，等水資源供需矛盾日益突出的問題。論述了地表水--地下水聯(lián)合利用的必要性，探討了雷州半島地表水、地下水資源聯(lián)合利用的潛力及措施。

地表水；地下水；聯(lián)合利用；雷州半島

多水源聯(lián)合利用關(guān)系著水資源的可持續(xù)利用[1]。地表地下水資源聯(lián)合利用旨在為區(qū)域提供穩(wěn)定的可供水量，有效控制地下水位，減少水資源時(shí)空差異，達(dá)到有計(jì)劃開發(fā)利用地表地下水資源，并使之與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)壞境保護(hù)相協(xié)調(diào)。雷州半島水資源的開發(fā)利用為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平的提高提供了重要保障，但由于人們長期對(duì)科學(xué)利用水資源認(rèn)識(shí)不足，以及人口增長、經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展形勢(shì)下，水資源污染和匱乏等問題日益突出。這對(duì)水資源的管理提出了更高要求。因此，本文通過分析雷州半島地表水-地下水聯(lián)合利用現(xiàn)狀、水資源利用存在問題、聯(lián)合利用理論基礎(chǔ)等，進(jìn)行地表水、地下水聯(lián)合利用潛力分析，開展雷州半島地表水、地下水聯(lián)合利用措施研究，為雷州半島水資源優(yōu)化配置和水資源保護(hù)等提供決策與參考依據(jù)。

1 雷州半島地表水、地下水聯(lián)合利用的必要性分析

1.1 干旱頻發(fā)且工程性缺水嚴(yán)重

雷州半島位于廣東省西南部（主要包括湛江市區(qū)、徐聞縣、雷州市、遂溪縣），多年平均降雨量1 470 mm，低于全省多年平均降雨量近兩成。盡管汛期降水豐沛，但由于降雨時(shí)空分布不均、各地蒸發(fā)量較大，極易出現(xiàn)干旱，歷史上描述雷州半島干旱情況有“十年九旱”之說。另據(jù)統(tǒng)計(jì)，雷州半島多年平均水資源總量為73.36億m3，其中地表水資源量53.31億m3，地下水資源量32.69億m3，地表水與地下水重復(fù)計(jì)算量20.22億m3[2]。地表水可利用量為47.97億m3，地表水與地下水不重復(fù)可利用量為1.57億m3，水資源可利用總量為49.54億m3。由于雷州半島上無大江大河，河流短小，河川徑流不大，加上地勢(shì)平坦不利于蓄水，蓄水工程規(guī)模小，現(xiàn)有水庫工程大部分為建國初期所建，運(yùn)行時(shí)間長，除險(xiǎn)加固不及時(shí)、不到位導(dǎo)致未達(dá)防洪標(biāo)準(zhǔn)，需限制蓄水，不能正常運(yùn)行，洪水期大部分水量直泄入海成為不可支配的水資源，導(dǎo)致長期以來雷州半島工程性缺水嚴(yán)重。

1.2 水資源供需矛盾日益突出

2013年雷州半島用水總量達(dá)18.66億m3，較往年增加，由圖1可知，用水總量呈逐年增長態(tài)勢(shì)。這說明雷州半島經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展對(duì)水資源需求的日益增加。2013年地表水、地下水利用分別為13.34億m3、5.32億m3，圖2、3表示了雷州半島各分區(qū)地表水、地下水水資源可開采量百分比與利用量百分比。2013年地表水利用量最大的為雷州市，與該區(qū)地表水可利用量占雷州半島總量的比例相一致，其他各縣（市、區(qū)）可利用量和利用量的比例均較接近，這就說明了雷州半島地表水的利用量還是比較合理的。但是地下水開采與可開采比例嚴(yán)重失衡，地下水可開采量最小的市區(qū)其地下水開采量卻是雷州半島最大的。根據(jù)《湛江市水資源綜合規(guī)劃》對(duì)雷州半島75%保證率下各水平年的可供水量和需水量進(jìn)行了預(yù)測(cè)[3]，表1顯示：供水工程可供水現(xiàn)狀為23.36億m3，2020年需水量達(dá)34.70億m3，2030年需水量為40.44億m3，從2020年到2030年各縣（市）區(qū)缺水量越來越大，屆時(shí)水資源矛盾更為突出。

圖1 2007～2013年雷州半島地表水、地下水利用比較[4]

圖2 各縣（市、區(qū)）地表水可開采量、地表水利用量示意圖

圖3 各縣（市、區(qū)）地下水可開采量、利用量示意圖

表1 雷州半島供需水量預(yù)測(cè)水量 億m3

1.3 地下水開采問題嚴(yán)峻

2013年雷州半島地下水開采量占總用水量的28.5%，與往年（超過30%）相比，整個(gè)雷州半島地下水開采量有所減少，其中市區(qū)地下水開采系數(shù)達(dá)1.1。由于長期大量的開采地下水，且開采量在時(shí)空上的分布不均使得雷州半島地下水應(yīng)用出現(xiàn)了一系列問題：

（1）出現(xiàn)了地下水超采區(qū)（見表2）；

（2）因抽取地下水誘發(fā)的區(qū)域水位降落漏斗及地面沉降分布于雷州半島的湛江市區(qū)。該市城市供水的50%為地下水，由于近30多年來長期集中或大量開采地下水，且開采井過于集中在市區(qū)赤坎-霞山之間。目前，中層承壓水漏斗中心降深為29.92 m，年平均降速達(dá)0.88 m/a，2 m降深面積近1 118 km2；深層承壓水漏斗中心最大降深為27.83 m，年平均降速達(dá)1.11 m/a，大于2 m降深的面積近1 000 km2。隨著區(qū)域水位降落漏斗的形成及擴(kuò)展，在漏斗中心附近，形成了以湛江市潛水學(xué)校及赤坎區(qū)沙灣等地段為中心的地面沉降區(qū)，沉降面積達(dá)194 km2，沉降中心累計(jì)沉降量達(dá)175.8 mm；

（3）是地下水污染明顯加重。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化水平的不斷提高，工農(nóng)業(yè)污水和生活污水排放量不斷加大，地表水環(huán)境污染負(fù)荷加大，從而也導(dǎo)致了地下水不同程度污染；

（4）海水入侵現(xiàn)象（見表3）。雷州半島市區(qū)的硇洲島部分地段的地下水位已下降至海平面以下，部分開采火山巖孔洞裂隙水的水井出現(xiàn)了海水入侵現(xiàn)象，致使該島東部沿海地下水的氯化物升高并嚴(yán)重超標(biāo)。

綜上分析，由于雷州半島降雨時(shí)空不均，蒸發(fā)大易出現(xiàn)干旱，地勢(shì)平坦又三面環(huán)海的地形特點(diǎn)，不具備修建大型水利工程的條件，每年汛期都有大量的水成為棄水入海；人口、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的遞增需水要求以及長期以來的開采失衡造成的水資源供需矛盾，地下水是雷州半島水資源利用的主要部分，但在地下水應(yīng)用方面也引發(fā)了不少問題。因此，就很有必要開展雷州半島地表水和地下水的聯(lián)合調(diào)度來增加地表水可利用量和地下水補(bǔ)給量來滿足我們的需要。

表2 雷州半島地下水超采區(qū)情況[5]

表3 雷州半島海水入侵區(qū)現(xiàn)狀

2 雷州半島地表水、地下水聯(lián)合利用的潛力分析

2.1 地表水工程條件分析

水利工程是地表水與地下水聯(lián)合利用的工程基礎(chǔ)。雷州半島現(xiàn)有水庫、塘壩891座，總設(shè)計(jì)供水能力為12.21億m3。其中大型水庫1座，即徐聞縣大水橋水庫，集水面積196.0 km2。具有多年調(diào)節(jié)功能；湛江市區(qū)、雷州市、徐聞縣、遂溪縣共有引水工程360多處，設(shè)計(jì)供水能力為1.69億m3，其中市區(qū)1處，較其他3個(gè)縣（市），工程數(shù)量和引水量均偏少；雷州半島提水工程1 447處，市區(qū)最多，其他3個(gè)縣（市）數(shù)量相當(dāng)，總的設(shè)計(jì)供水能力2.36億m3；調(diào)水工程3處，市區(qū)、雷州市、遂溪縣各1處，總設(shè)計(jì)供水能力達(dá)3.02億m3，因此，雷州半島現(xiàn)有的地表水蓄、引、調(diào)、提水利工程總設(shè)計(jì)供水量為19.28億m3。近年來，重點(diǎn)對(duì)徐聞縣大中型灌區(qū)進(jìn)行節(jié)水改造，建設(shè)節(jié)水增效示范工程；還規(guī)劃完成鶴地水庫加固工程、一批小型的蓄引提取水工程；建立縣（市）監(jiān)測(cè)斷面、骨干水庫和重要取水口監(jiān)控工程；按照量水而行、以水定發(fā)展的要求，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整本流域的產(chǎn)業(yè)布局和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，在優(yōu)先開發(fā)利用本地水源的前提下，適時(shí)跨流域調(diào)水；在污水排放大且集中的城區(qū)建立污水收集系統(tǒng)及相應(yīng)規(guī)模的污水處理廠。上述工程的實(shí)施，不僅增加節(jié)水、蓄引提取水量，還將改善河（庫）工程面貌及生態(tài)環(huán)境，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)地表水和地下水的聯(lián)合利用奠定了基礎(chǔ)。

2.2 地下水工程條件分析

目前，雷州半島生產(chǎn)井共有28 591眼，其中淺層井26 589眼，深層井2002眼，地下水供水能力為5.61億m3（見表3）。根據(jù)前面分析2013年雷州半島地下水利用量（5.32億m3）已經(jīng)接近地下水工程供水能力。市區(qū)赤坎、霞山和硇洲島3個(gè)超采區(qū)近10年來年仍然處于超采狀況，且超采區(qū)由地下水開采誘發(fā)的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題雖有所減弱，但依然存在[4]，為滿足未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用水靠新增地下水開采量已不大可能。因此，通過建設(shè)地下水庫工程、地下水回灌工程增加地表水與地下水聯(lián)系將成為解決水資源供需矛盾的必然趨勢(shì)。

表3 雷州半島地下水工程現(xiàn)狀

3 雷州半島地表水、地下水聯(lián)合利用的措施

3.1 蓄洪工程可行性分析

在不引發(fā)水資源地質(zhì)環(huán)境問題前提下盡可能多地開辟水源是地表水與地下水在時(shí)空上聯(lián)合利用的基礎(chǔ)，雷州半島汛期特別是臺(tái)風(fēng)期每年平均約40億m3棄水入海，本文認(rèn)為洪水期的入海棄水可以作為雷州半島蓄洪的水源。雷州半島地勢(shì)平緩，西北高，東南低，存在引水水位差，而且長期以來鶴地水庫-雷州青年運(yùn)河引水工程積累的豐富經(jīng)驗(yàn)都有利于開展蓄洪工作。

另外，雷州半島為雷瓊喜馬拉雅東西向沉降帶的北部，為雷瓊自流盆地的北段，盆地的盆底和盆壁為前第三系地層和巖石。盆地內(nèi)沉積了一套厚逾1 000 m近水平的中新統(tǒng)（N）～全新統(tǒng)（Q4）的松散砂質(zhì)和松散泥質(zhì)巖類互層，以及覆蓋于其上和夾于其間的基性火山巖。松散砂質(zhì)巖類發(fā)育孔隙，火山巖類發(fā)育孔洞裂隙，它們?cè)诟鞣N自然因素作用下，成為自流盆地的含水層；松散泥質(zhì)巖類不含水，為隔水層。含水層和隔水層交替層層疊置，賦存多層地下水，謂之多層含水結(jié)構(gòu)，具有較好的地下水賦水結(jié)構(gòu)[6]。僅從已形成的地下水漏斗來說，市區(qū)赤坎-霞山之間多年超采形成的中層地下水漏斗區(qū)水體體積虧損近22.36億m3，深層地下水漏斗區(qū)水體體積虧損近20億m3，如此大的地下水庫容量也為蓄洪提供了條件。

3.2 蓄洪工程保障體系

3.2.1 水量保障

為了最大限度利用洪水資源使得地表水、地下水的利用有保障，雷州半島可以從以下幾方面著手：

（1）通過完成鶴地水庫加固工程、雷州青年運(yùn)河引水渠改造、合流水庫擴(kuò)容工程以及一批小型蓄引提取水工程的除險(xiǎn)加固，根據(jù)各水利工程的設(shè)計(jì)供水能力計(jì)算，每年可以減少約6億m3入海棄水。另外，到2020年，雷州半島還可從鑒江供水樞紐工程調(diào)水2.8億m3[7]。由此不僅大大增加雷州半島地表水供水能力，同時(shí)水利工程對(duì)洪水的攔截也有利于地表水下滲補(bǔ)給地下水；

（2）地下水庫建設(shè)。多年來由于市區(qū)大量開采中、深層地下水，致使地下水位大幅度持續(xù)下降，地下調(diào)蓄庫容不斷增大，為地下水庫建設(shè)提供了良好的儲(chǔ)水空間。市區(qū)調(diào)蓄含水層透水性強(qiáng)，利用原有的取水設(shè)施即可將儲(chǔ)存的地下水采出供生產(chǎn)、生活用，工程投資規(guī)模小。因此，建設(shè)地下水庫較為理想的區(qū)域?yàn)檎拷袇^(qū)，按地下水漏斗區(qū)水體體積虧損總量的20%來建庫蓄洪，地下水庫可以為雷州半島增加約8.5億m3地表水資源；

（3）地下水回灌補(bǔ)源工程。由于雷州半島河小流短，通過延長地表水在河床上的滯留時(shí)間和入滲地下水時(shí)間的河道攔蓄不符實(shí)際，所以滲井補(bǔ)源是雷州半島回灌補(bǔ)源的主要措施，回灌水源主要有淺層淡水、外調(diào)水和汛期來水、降水，在市區(qū)漏斗區(qū)的上游補(bǔ)給區(qū)、農(nóng)業(yè)灌區(qū)布置人工滲井，使?jié)B井與地下含水層溝通，增加地下水入滲量。具體實(shí)施地下水回灌工程還應(yīng)做進(jìn)一步的調(diào)查研究工作，考慮氣象、水文地質(zhì)以及滲井?dāng)?shù)量等，以便更為精確地確定回灌補(bǔ)給量。

3.2.2 水質(zhì)保障

雷州半島地下水庫和滲井回灌工程建設(shè)的水質(zhì)保證主要是以野外調(diào)查和巖土、水土分析實(shí)驗(yàn)為手段，進(jìn)行地表環(huán)境背景值調(diào)查，查明地下水污染的主要污染物和分布區(qū)，確定滲井回灌區(qū)位置，此外，還可以利用雷州半島現(xiàn)有的地表水和地下水動(dòng)態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和人工檢測(cè)系統(tǒng)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化情況。

對(duì)于蛋雞料，適宜的粒度為7～18目，由表2可知經(jīng)對(duì)照組的玉米粒度在7～18目的比例平均為(30.67±1.30)%；經(jīng)試驗(yàn)組的玉米平均達(dá)到(61.22±2.44)%，且粒度符合理想粒度的要求(7目上＜20%，7～18目＞50%，18目下＜30%)。7～18目的玉米粉碎粒度，經(jīng)兩種不同工藝對(duì)比差異極顯著（P＜0.01）。

3.2.3 水位保障

為使地表水源調(diào)水時(shí)避免大規(guī)模調(diào)水處理不當(dāng)造成下游或地勢(shì)低洼地區(qū)水淹事件，有必要修建必要的水工構(gòu)筑物，如水閘等。同時(shí)為防止地下水庫和地下水回灌工程使地下水位上升給人們生產(chǎn)生活帶來負(fù)面影響（如影響建筑物地基），應(yīng)充分利用各部門在雷州半島布設(shè)的約200多眼地下水專用和統(tǒng)測(cè)井在汛期進(jìn)行地下水水位監(jiān)測(cè)。

3.3 地表水、地下水聯(lián)合利用效果

經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求促使我們研究雷州半島水文、地質(zhì)要素，特別是研究地下水超采出現(xiàn)的自然、社會(huì)環(huán)境等問題，研究如何合理開發(fā)利用和保護(hù)水資源，使水資源處于促進(jìn)人們生產(chǎn)生活良性發(fā)展的狀態(tài)。在蓄洪、地下水回灌等措施下，建立地表水地下水聯(lián)合調(diào)度模型，最終達(dá)到雷州半島生產(chǎn)生活用水優(yōu)化分配、科學(xué)利用。經(jīng)過人工參與地表水、地下水時(shí)間和空間上聯(lián)合調(diào)度，雷州半島可新增“盤活”水資源達(dá)17.3億m3/a之多（總供水能力達(dá)40.66億m3/a），屆時(shí)完全能滿足近期和遠(yuǎn)期用水需求。

4 結(jié)語

本文進(jìn)行的雷州半島地表水、地下水聯(lián)合利用分析顯示：①雷州半島面臨干旱頻發(fā)、工程性缺水，導(dǎo)致水資源供需矛盾日益突出，地下水超采導(dǎo)致的地面沉降、海水入侵等問題不容忽視，亟需開展地表水、地下水聯(lián)合利用以保證水資源在時(shí)空上的合理有效分配；②水利工程、水文氣象、水文地質(zhì)等條件為地表水和地下水的聯(lián)合利用提供可能；③通過蓄洪工程措施加大地表水下滲、回灌補(bǔ)給地下水，經(jīng)過豐枯季聯(lián)合調(diào)度，可新增“盤活”水資源達(dá)17.3億m3/a。

本文僅從基礎(chǔ)條件與措施的角度對(duì)雷州半島的地表水、地下水聯(lián)合利用進(jìn)行研究，分析了雷州半島地表水、地下水聯(lián)合利用的潛力。但是實(shí)際上地表地下水聯(lián)合利用涉及因素非常復(fù)雜，需要運(yùn)用數(shù)學(xué)模型、最優(yōu)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)等方法對(duì)聯(lián)合調(diào)度的具體過程進(jìn)行模擬，這將在以后的工作中做進(jìn)一步研究。

[1] 王 麗，朱遠(yuǎn)生，馬海濤，等.珠江地下水資源開發(fā)利用變化研究和管理建議[J].人民珠江，2015，36（5）:1-3.

[3] 湛江市水務(wù)局.湛江市水資源公報(bào)（2007～2008年、2011～2013年）[R].湛江：湛江市水務(wù)局，2014.

[4] 湛江市水務(wù)局.湛江市水資源綜合規(guī)劃[R].湛江：湛江市水務(wù)局，2006.

[5] 張勝華.湛江市區(qū)地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)[J].廣東水利水電，2014（11）:59-62.

[6] 廣東省地質(zhì)局.雷州半島1:20萬區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告（1971）[R].廣州：廣東省地質(zhì)局，1981.

[7] 廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.廣東省湛江市鑒江供水樞紐工程水資源論證報(bào)告書[R].廣州：廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2007.

（責(zé)任編輯：劉征湛）

Conjunctive use of surface water and groundwater on Leizhou Peninsula

ZHANG Sheng-hua

（Zhanjiang Branch of Guangdong Provincial Bureau of Hydrology,Zhanjiang 524037,China）

Analysis was made on the present situation of water resources and the existing engineering water short?age problem on Leizhou Peninsula.Excessive exploiting of groundwater had led to ground setting,encroachment of sea water,more and more prominent contradiction between water supply and demand.The author demonstrated the necessity of conjunctive use surface water and groundwater,and discussed the potentialities and measures of con?junctive use on Leizhou Peninsula.

Surface water;groundwater;conjunctive use;Leizhou Peninsula

TV213.9

B

1003-1510（2016）01-0001-05

聲 明

《廣西水利水電》編輯部

2015-11-03

廣東省水利科技創(chuàng)新項(xiàng)目（2012-01）

張勝華（1986-），女，湖南常德人，廣西省水文局湛江水文分局工程師，碩士，從事水文分析計(jì)算及水資源評(píng)價(jià)工作。

本刊已許可中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社在中國知網(wǎng)及其系列數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品中以數(shù)字化方式復(fù)制、匯編、發(fā)行、信息網(wǎng)絡(luò)傳播本刊全文。該社著作權(quán)使用費(fèi)與本刊稿酬一并支付。作者向本刊提交文章發(fā)表的行為即視為同意上述聲明。