內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁左翼中旗新開河流域地下水資源合理開發(fā)利用建議

［摘要］科爾沁左翼中旗新開河流域是通遼市的重要糧食基地，但研究區(qū)內(nèi)存在著地下水位持續(xù)下降、土壤鹽漬化、化工園區(qū)污染、高氟水等地質(zhì)環(huán)境問題，本文在分析前人資料基礎(chǔ)上，針對(duì)研究區(qū)內(nèi)存在的地質(zhì)環(huán)境問題，提出了地下水資源合理開發(fā)利用建議。旨在為地區(qū)科學(xué)治理生態(tài)環(huán)境問題、合理開發(fā)利用土地、調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)提供科學(xué)依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］科爾沁左翼中旗新開河流域；地下水資源；合理開發(fā)利用

通遼地區(qū)以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)起著至關(guān)重要的作用。特別是科爾沁左翼中旗新開河流域，作為重要的糧食和蔬菜基地，占據(jù)著重要的地位。這個(gè)區(qū)域擁有20km2的富硒土地，這是內(nèi)蒙古自治區(qū)東部地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的富硒、富鍺土地。然而，由于農(nóng)灌導(dǎo)致地下水開采過度，地下水位持續(xù)下降。此外，該研究區(qū)還面臨著土壤鹽漬化、化工園區(qū)污染以及高氟水等環(huán)境問題。鑒于上述問題的嚴(yán)峻性與緊迫性，本研究提出地下水資源合理開發(fā)利用建議。我們期望通過本研究，不僅能為當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)部門提供決策支持，還能為類似區(qū)域的環(huán)境治理提供參考案例，共同推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與環(huán)境的和諧共生。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于科爾沁左翼中旗東北部。行政區(qū)隸屬寶龍山鎮(zhèn)、努日木鎮(zhèn)、架瑪吐鎮(zhèn)。面積為600 km2。區(qū)內(nèi)為沖積平原地形，地勢(shì)西北高東南低。多年平均降雨量為385.62 mm，降雨集中在7～9月份，占全年降雨量80%左右。多年平均蒸發(fā)量1739.10 mm。研究區(qū)內(nèi)的新開河是一條人工河。由西北―東南方向穿過研究區(qū)，平均河寬0.3～0.5 km，深1～2 m，河谷底平坦，斷面形成不規(guī)則，總體呈寬“U”型。該河2003年以前部分時(shí)間斷流，是全旗中西部地區(qū)農(nóng)田灌溉用水的主要地表水源，也是全旗內(nèi)5座中型水庫(kù)的進(jìn)水來(lái)源。

2 地下水位下降防治措施建議

2.1 關(guān)于水位下降的一些認(rèn)識(shí)

資料表明，研究區(qū)從2003年后水位整體呈持續(xù)下降狀態(tài)，平均年下降速率為0.1 m/a，自1997年到目前水位全區(qū)累計(jì)平均下降了2.0 m，整個(gè)研究區(qū)全部為超采區(qū)，超采區(qū)范圍較大，但超采程度和水位下降程度并不嚴(yán)重[1]。主要有以下方面的考慮：

（1）研究區(qū)含水層平均厚度為50～60 m，就目前水位下降值而言，下降值還不足含水層厚度的5%，而且研究區(qū)為一開放的地下水系統(tǒng)，地表巖性普遍為粉土、粉砂，易于接受大氣降水補(bǔ)給。資料顯示，1998年一場(chǎng)大洪水之后，科爾沁漏斗（當(dāng)時(shí)漏斗最深近8 m）即被填平，水位迅速恢復(fù)至80年代水平[2]。

（2）水位下降后，土壤鹽漬化程度會(huì)減輕或消失，地面蒸發(fā)量會(huì)大幅減少或消失，減少地下水的排泄量[3]。

（3）地下水的開發(fā)會(huì)加快地下水循環(huán)速度，使水化學(xué)類型、礦化度向水好的方向轉(zhuǎn)化，有利于改良高氟水、高礦化度水。這從歷年水質(zhì)動(dòng)態(tài)特征可以得到驗(yàn)證[4]。

（4）地下水位下降對(duì)地表植被影響不大。因?yàn)檠芯繀^(qū)內(nèi)主要為農(nóng)作物，其生長(zhǎng)主要依靠開采地下水維系。

2.2 合理開發(fā)利用地下水建議

2.2.1淺埋地灌，高效節(jié)水

根據(jù)本次調(diào)查，研究區(qū)內(nèi)主要種植玉米，90%的水澆地采用大水漫灌方式進(jìn)行灌溉，灌溉定額一般為220 m3/畝，而如果采用噴灌或滴灌方式進(jìn)行灌溉，灌溉定額則可降低至160 m3/畝，可節(jié)水約1/3，節(jié)水效果顯著。因此，建議逐步將傳統(tǒng)落后的漫灌方式改變?yōu)橄冗M(jìn)的節(jié)水灌溉方式，可大幅降低農(nóng)業(yè)開采量。目前農(nóng)業(yè)灌溉開采量為3361.85 m3/a，如采用節(jié)水灌溉，農(nóng)業(yè)灌溉開采量可降低至2241.23 m3/a，每年大約可減少地下水開采量達(dá)1120.62 m3，節(jié)水效果顯著[5]。

2.2.2關(guān)于布井間距的建議

根據(jù)本次調(diào)查，農(nóng)灌井之間的間距一般為200～300 m，開采時(shí)互相干擾嚴(yán)重，影響單井出水量，根據(jù)單井影響半徑，合理布井間距應(yīng)為400～500 m，建議后續(xù)施工農(nóng)灌井時(shí)，布井間距適當(dāng)放大至400～500 m，以充分發(fā)揮單井灌溉效益。

2.2.3關(guān)于種植方式的建議

根據(jù)本次調(diào)查，研究區(qū)的玉米等大田作物仍采用傳統(tǒng)的露天種植方式，建議采用地膜覆蓋技術(shù)進(jìn)行種植，該技術(shù)具有蓄水保墑、調(diào)節(jié)地溫、改良土壤，保持水土和促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、獲得節(jié)水增產(chǎn)的作用。研究表明，地膜技術(shù)可達(dá)到節(jié)水率16%，增加產(chǎn)量1661 kg/畝，增產(chǎn)率20%，水分利用效率可提高50%以上。

3 土壤鹽漬化地下水開發(fā)利用建議

本區(qū)的鹽堿土與鹽漬土均分布在地勢(shì)低洼地區(qū)，研究區(qū)土壤鹽漬化（重度及中度程度）分布于區(qū)內(nèi)的西北部和東南部，如寶龍山附近和努日木鎮(zhèn)南部等地（圖1），面積分別為12 km2、2 km2和10 km2。根據(jù)本次野外調(diào)查，這些區(qū)域均為天然牧草地，未被開發(fā)利用。地下水開發(fā)利用程度較低，地下水水位埋深普遍較淺，一般在1 m左右，由于地下水位較淺，且地表巖性主要為粉土，地下水蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，故形成了土壤鹽漬化。這些地區(qū)表層土壤的含鹽量較高，植物生長(zhǎng)受到一定的影響，植被長(zhǎng)勢(shì)一般（圖2）。

考慮到該區(qū)水文地質(zhì)條件、土地利用現(xiàn)狀，可以適度開采地下水，發(fā)展井灌飼料草場(chǎng)基地，發(fā)展畜牧業(yè)。通過開發(fā)水澆草地，一方面可降低地下水位，抑制和改善鹽漬化發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)可將長(zhǎng)勢(shì)較差的天然牧草地改良為人工草地，具有較好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)前人資料，土壤鹽漬化發(fā)生的臨界深度為2 m，因此，可將地下水位降低至2 m以下，宜井深度為70 m，單井出水量為50～70 m3/h，可選擇正方形布井方案，合理井距為400～500 m，含水層為中更新統(tǒng)大青溝組、上更新統(tǒng)顧?quán)l(xiāng)屯組及全新統(tǒng)下部，含水層巖性以細(xì)砂、粉砂為主，中砂、粗砂次之。成井工藝：0～5 m下入實(shí)管，5～60 m下入濾水管，65～70 m為沉淀管。井管可選用外徑為Ф=400～500 mm的水泥管。擴(kuò)孔口徑不小于650 mm。每井可控制草場(chǎng)面積約250畝，這些地區(qū)的地下水水質(zhì)尚可，礦化度一般小于1 g/L，長(zhǎng)期澆灌，可逐漸將地表鹽分洗濾帶走，逐步改善地表土質(zhì)。

4 寶龍山化工園區(qū)地下水開發(fā)利用建議

寶龍山化工園區(qū)為寶龍山煤礦建設(shè)的生產(chǎn)化工產(chǎn)品的工業(yè)園區(qū)，位于研究區(qū)西北部，分布面積約5 km2（圖3、4）根據(jù)野外調(diào)查，化工園區(qū)基本無(wú)固體廢物堆放，廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)（國(guó)家三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）后排放。本次工作在園區(qū)共采集了三個(gè)全分析地下水樣品，所有樣品各項(xiàng)無(wú)機(jī)化學(xué)指標(biāo)均未超過飲用水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。從土壤樣品分析結(jié)果可知，Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、As、Pb等7種無(wú)機(jī)污染物含量的平均值分別為0.04、19.80、10.26、29.85、13.27、8.24、16.04 μg/g，與《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB/5618-2018）相比，也均沒有超過規(guī)定限值。

土壤樣品在H1-2-12樣品中檢出少量2-氟聯(lián)苯污染物，其最大值為71.00，最小值為50.4，為半揮發(fā)性有機(jī)污染物（SVOCs），不溶于水，推測(cè)污染來(lái)源為化工廠加工中間產(chǎn)物經(jīng)大氣沉降進(jìn)入地下環(huán)境，經(jīng)微生物富集向下遷移。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，園區(qū)附近地區(qū)空氣質(zhì)量較差，廠區(qū)內(nèi)煙囪排放有廢氣排放，其中可能含有2-氟聯(lián)苯污染物，由于其可持久存在于空氣、水、土壤等環(huán)境中，能遠(yuǎn)距離傳輸，所以具有一定的毒性和生物蓄積作用。

綜合分析水、土和作物，極有可能是居民食用了受有機(jī)物污染（2-氟聯(lián)苯污染物）的作物而導(dǎo)致人體出現(xiàn)病癥。

基于上述分析，建議化工園區(qū)附近，不宜作為耕地種植農(nóng)作物，可以將該區(qū)恢復(fù)為草場(chǎng)，作為人工牧草地，避免由于食用有毒有害食品引起身體的病癥。

該區(qū)地下水可開采潛水，含水層為中更新統(tǒng)大青溝組、上更新統(tǒng)顧?quán)l(xiāng)屯組及全新統(tǒng)下部，含水層巖性以細(xì)砂、粉砂為主，中砂、粗砂次之。單井涌水量1000～2000 m3/d，宜井深度為50 m。

5 富硒區(qū)地下水開發(fā)利用建議

根據(jù)本次1∶10000土地質(zhì)量調(diào)查，在研究區(qū)西北部圈定了4 km2的富硒區(qū)（圖5）。根據(jù)野外調(diào)查，目前在該富硒區(qū)已有公司開發(fā)利用富硒農(nóng)產(chǎn)品（圖6）。富硒區(qū)地下水大部分未達(dá)到富硒水（水硒含量大于10μg/L為富硒水），僅富硒區(qū)東北部和西北部為富硒水，水質(zhì)較好，達(dá)到了農(nóng)田灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)[6]。鑒于該富硒區(qū)目前已有一家公司進(jìn)行了富硒產(chǎn)品的種植，富硒農(nóng)產(chǎn)品包括豆類（綠豆、豇豆、黑豆）小米、花生等經(jīng)濟(jì)作物，均達(dá)到了富硒產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，且本次調(diào)查采集的大宗作物（玉米、高粱）硒含量（平均含量0.0357 μg/g）也均達(dá)到了富硒農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，因此，該區(qū)可擴(kuò)大種植規(guī)模，建議以種植經(jīng)濟(jì)效益較高的經(jīng)濟(jì)作物為主，嘗試種植蔬菜類和西瓜、甜瓜等對(duì)人體健康有益的農(nóng)產(chǎn)品，開發(fā)水澆地，達(dá)到增產(chǎn)增收的目標(biāo)。

該區(qū)地下水（潛水）水位埋深10 m左右，含水層為中更新統(tǒng)大青溝組、上更新統(tǒng)顧?quán)l(xiāng)屯組及全新統(tǒng)下部，含水層巖性以細(xì)砂、粉砂為主，中砂、粗砂次之。單井涌水量1500 ～ 2000 m3/d，建議成井深度70 m，合理井距為400～500 m。每眼機(jī)井可控制灌溉面積約250畝，

6 高氟水區(qū)地下水開發(fā)利用建議

研究區(qū)存在的水質(zhì)問題主要為高氟水，根據(jù)本次野外調(diào)查采集的水化學(xué)全分析樣分析結(jié)果，高氟水分布于研究區(qū)的中西部，面積約86 km2（圖7）。超標(biāo)區(qū)面積約氟含量區(qū)間值多為1.10～2.00 mg/L。區(qū)內(nèi)地下水中的氟離子主要來(lái)源于含水層的水溶氟，含水層中的水溶氟含量高低決定了地下水氟離子含量高低。潛水氟離子含量不但受含水層中水溶氟制約，而且還受蒸發(fā)濃縮作用的影響。本次調(diào)查表明，高氟水賦存層位在20 m 以上的潛水含水層中。低氟地下水賦存于20 m 以下80 m 以上，可采含水層埋深20～80 m 之間，含水層巖性為細(xì)砂、粉砂，含水層厚度約40 m。為保障村民身體健康，飲用符合標(biāo)準(zhǔn)的地下水，針對(duì)高氟區(qū)地下水該區(qū)的地下水開發(fā)利用，提出以下防氟改水工作方案建議。

基于研究區(qū)水文地質(zhì)條件，在高氟中施工飲水井，成井深度50～80 m為宜，成井時(shí)將20 m以上井段用黏土止水，井管選用水泥管，單井涌水量1000～2000 m3/d 。潛水開采技術(shù)條件較簡(jiǎn)單，富水性中等。高氟區(qū)地下水只適合分散式開采，用于滿足人畜、農(nóng)牧業(yè)及生態(tài)環(huán)境用水。

7 結(jié)語(yǔ)

研究區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉地下水開采量較大，導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降，建議農(nóng)業(yè)灌溉采用先進(jìn)的膜下滴灌、噴灌方式，以減緩地下水下降趨勢(shì)。鹽漬化地區(qū)可以適度開采地下水，發(fā)展井灌飼料草場(chǎng)基地，通過開發(fā)水澆草地，降低地下水位至鹽漬化臨界深度以下，抑制鹽漬化發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)可將長(zhǎng)勢(shì)較差的天然牧草地改良為人工草地，具有較好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。高氟地下水主要分布于地表以下20 m 以內(nèi)的含水層，為保障村民飲水安全，施工成井時(shí)宜將20 m 以上井段用黏土止水，避開淺層高氟含水層。

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[資助項(xiàng)目]內(nèi)蒙古通遼地區(qū)關(guān)鍵帶綜合調(diào)查及對(duì)策研究（NM 2017-11）。