山東省羊莊水源地地下水資源預(yù)測(cè)及開發(fā)利用研究

孫延宗

（山東地礦新能源有限公司，山東 濟(jì)南 250001）

地下水分布范圍廣泛，儲(chǔ)量豐富，是人類生存生活的重要資源。但是，當(dāng)今世界有超過(guò)100 個(gè)國(guó)家處于缺水狀態(tài)，我國(guó)也是缺水國(guó)家，全國(guó)人均水資源占有量少，而且隨著人口的增多，人均水資源占有量更少，與國(guó)際確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)逐漸接近。作為不可替代資源地下水，是人類生存生活主要供水資源，大部分城市和農(nóng)田普遍使用地下水，地下水成為直接可以被人類所飲用的淡水資源。因此，我們要加大力度對(duì)地下水資源進(jìn)行預(yù)測(cè)開發(fā)，保護(hù)性利用地下水資源。

1 羊莊水源地地下水資源預(yù)測(cè)

山東省羊莊水源地位于羊莊盆地，該地區(qū)地表水系發(fā)達(dá)，為棗莊市和滕州市地下水富集地區(qū)。對(duì)該地區(qū)的地下水資源預(yù)測(cè)主要是通過(guò)GMS 建立地下水模擬模型，預(yù)測(cè)未來(lái)該地區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

（1）確定水位預(yù)測(cè)基礎(chǔ)信息。根據(jù)當(dāng)前的地下水動(dòng)態(tài)資料與經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃結(jié)合，如圖1，以2016 年水位資料為初始水位，在枯水期即將結(jié)束時(shí)，預(yù)測(cè)其初始水位流場(chǎng)，遵循水位預(yù)測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度從小到大，預(yù)測(cè)了3 個(gè)時(shí)段，第一時(shí)段為2016 年4 月12 日～2017 年4 月12 日，第二時(shí)段為2017 年4 月12 日～2021 年4 月12 日，第三時(shí)段為2021 年4 月12日～2026 年4 月12 日。

（2）預(yù)測(cè)源匯項(xiàng)。預(yù)測(cè)源匯項(xiàng)主要是預(yù)報(bào)降水量，本文采用蒙特卡羅法進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，研究區(qū)域內(nèi)降水量，進(jìn)而得到模擬預(yù)報(bào)。首先，收集區(qū)域內(nèi)1967 ～2016 年該區(qū)域的降水量，從小到大排列，將相近數(shù)值歸納成一個(gè)樣品值，用均值為代表，對(duì)樣品值相對(duì)頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為未來(lái)降水量模擬預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)。其次，利用蒙特卡羅法產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)，利用VB 設(shè)計(jì)建設(shè)程序，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算模擬，得到降水量預(yù)報(bào)結(jié)果。

（3）處理該階段其他源匯項(xiàng)。首先，處理一、二時(shí)段源匯項(xiàng)。歲羊莊盆地農(nóng)牧業(yè)迅速發(fā)展，人口上升，區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉用水以及人畜生活用水均有上升狀態(tài)，且由于生活用水合理利用和農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，這兩個(gè)階段的農(nóng)業(yè)用水和生活用水不變。預(yù)測(cè)羊莊水源地的其他源匯項(xiàng)固定，增加地下水開采量4×104m3/d。

其次，處理三時(shí)段源匯項(xiàng)。該階段農(nóng)業(yè)和生活用水仍然固定。基于羊莊水源地水資源開發(fā)利用，增加地下水開采量8×104m3/d，龍山頭水源地地下水資源開采量為4×104m3/d。考慮到后石灣、魏莊等工業(yè)用水，水資源開采量分別為2.85×104m3/d、2.9×104m3/d。

（4）預(yù)測(cè)結(jié)果和流場(chǎng)演化。首先，預(yù)測(cè)一、二時(shí)段。按照羊莊水源地地下水資源開發(fā)利用計(jì)劃，其地下水資源開發(fā)量為4×104m3/d。通過(guò)GMS5.0 建立一二試點(diǎn)羊莊地下水水流場(chǎng)模型，從中可以發(fā)現(xiàn)，第一時(shí)段的地下水補(bǔ)給量超過(guò)開采量，巖溶水系統(tǒng)比較均衡，而隨著地下水資源的開發(fā)，水位標(biāo)高有所下降。其次，預(yù)測(cè)三時(shí)段。在羊莊地下水開采量提高到4×104m3/d 時(shí)，水位下降明顯，水流場(chǎng)總體變化不大，但是，水位呈現(xiàn)區(qū)域式平盤下降趨勢(shì)。之后，隨著地下水開展的增加，水位會(huì)不斷下降，對(duì)地下水流場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生較為明顯的影響，龍頭山水源地會(huì)呈現(xiàn)漏斗變化趨勢(shì)。

從整體來(lái)看，在預(yù)測(cè)期間內(nèi)，后石灣、魏莊的水位相對(duì)比較穩(wěn)定，變化幅度較小，但是，從2017 年開始，由于羊莊水源地和龍頭山水源地的地下水資源大幅度開采，導(dǎo)致兩地的水位預(yù)測(cè)值有明顯的下降趨勢(shì)。預(yù)測(cè)期末，羊莊水源地的地下水下降會(huì)呈現(xiàn)較大的漏斗狀。

圖1 羊莊初始預(yù)測(cè)水位的等值線

2 羊莊水源地地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

羊莊水源地地下水開發(fā)利用從20 世紀(jì)60 年代開始，當(dāng)前開發(fā)利用程度已經(jīng)比較完善。羊莊盆地水源地成井深度一般不超過(guò)200m，單井的水資源開采量可以達(dá)到700 ～1700m3/d，供水效果比較高。根據(jù)資料得到，當(dāng)前羊莊水源地巖溶水開開采量實(shí)際上已經(jīng)超過(guò)了15 萬(wàn)m3/d，區(qū)域內(nèi)的工業(yè)用水單位已經(jīng)建設(shè)了用以生產(chǎn)生活用水的供水系統(tǒng)，取水量達(dá)到7.57m3/d，實(shí)際水資源開采量是4.5m3/d。另外，隨著區(qū)域內(nèi)水資源利用程度的上升，水資源開發(fā)利用從地表水轉(zhuǎn)變?yōu)閹r溶水，主要用于農(nóng)業(yè)灌溉和生活用水，開采量已經(jīng)超過(guò)8.87m3/d。羊莊水源地隨著近些年的開發(fā)利用，也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，其存在明顯的地下水采補(bǔ)問(wèn)題、水質(zhì)受到污染、工業(yè)開采不良影響、水資源浪費(fèi)和水資源統(tǒng)籌管理不完善等問(wèn)題。

3 羊莊水源地地下水資源開發(fā)利用的保護(hù)措施

（1）解決水資源采補(bǔ)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)羊莊巖溶水系統(tǒng)的研究，可以采用巖溶水系統(tǒng)增源增采、保持水土、綠化荒山、流域綜合自理等措施，將治理與開發(fā)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，豐富地下水，改善生態(tài)環(huán)境。在上游低山丘陵地區(qū)，可以以水土保持、植樹造林和流域綜合治理為核心，清淤、加固已經(jīng)建成的水利工程，加大雨水?dāng)r蓄量，實(shí)現(xiàn)回灌補(bǔ)源。此外，加大力度綜合治理周邊小流域，植樹造林，涵養(yǎng)水源，實(shí)現(xiàn)地下水補(bǔ)給。在下游平原地區(qū)，加大水資源開采量，擴(kuò)大地下庫(kù)容，提高豐水期地下水補(bǔ)給量，適當(dāng)加大攔水堤壩攔截地表?xiàng)壦Χ?，通過(guò)明渠引水蓄水補(bǔ)給巖溶水。

（2）合理配置地下水資源。羊莊盆地腹地地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，種植結(jié)構(gòu)上能夠按照可供水量進(jìn)行合理配置。對(duì)此，需要改變粗放型灌溉方式，推行節(jié)水農(nóng)業(yè)以及旱作農(nóng)業(yè)，并實(shí)行節(jié)水灌溉技術(shù)，建設(shè)自流罐區(qū)渠道，加強(qiáng)土地平整，提高灌溉水源的綜合利用率。同時(shí)，政府要加大灌溉節(jié)水執(zhí)行力度，進(jìn)行宣傳教育，加強(qiáng)政府和市場(chǎng)的調(diào)控引導(dǎo)作用，推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)調(diào)控，加大需水管理力度。

（3）加大力度防控水污染。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥和有機(jī)肥的使用導(dǎo)致水源受到感染，工業(yè)生產(chǎn)中的工業(yè)廢水也會(huì)造成水源干擾。對(duì)此，洋河水源地區(qū)域政府需要加強(qiáng)對(duì)重污染企業(yè)的關(guān)閉管理工作，強(qiáng)令拆除關(guān)閉，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)廢水處理和排污口加大監(jiān)管力度，必須經(jīng)過(guò)綜合處理后才能過(guò)排放進(jìn)自然水系中。同時(shí)，加強(qiáng)中水和再生水的李永利，降低污水排放量。另外，建設(shè)垃圾處理廠，分類無(wú)害化加工處理生活和工業(yè)垃圾，防止污染物深入到地下，并嚴(yán)格控制新污染源。

（4）建設(shè)地下水管理信息系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)有資源建設(shè)水資源管理信息系統(tǒng)，對(duì)水資源進(jìn)行綜合配置和可行管理，提高水資源的現(xiàn)代化開發(fā)利用水平。

通過(guò)水環(huán)境監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)對(duì)羊莊水源地水質(zhì)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)力度?？梢栽诓窈?、新薛河設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)周期為3 個(gè)月，之后再增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)周期為1 個(gè)月，對(duì)污染水進(jìn)行有效控制，定期檢測(cè)了解不同時(shí)期的地下水環(huán)境、污染程度和水源變化趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

水資源是人類社會(huì)重要資源，其開發(fā)利用對(duì)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展十分重要。因此，我國(guó)要加強(qiáng)數(shù)字與的開發(fā)利用和保護(hù)工作，本文通過(guò)對(duì)羊莊水源地地下水資源的預(yù)測(cè)和開發(fā)利用研究，了解了該地區(qū)的地下水變化情況，并對(duì)其中的開發(fā)利用問(wèn)題提出了一些保護(hù)措施。