鄭州市鄭東新區(qū)淺層地下水資源現狀調查及開采潛力分析

王 帥，王武濤，呂小凡

(河南省地質礦產勘查開發(fā)局第二地質環(huán)境調查院，河南鄭州450053)

鄭東新區(qū)范圍北到黃河，南到鄭州南三環(huán)—中牟縣七里崗村，西起中州大道，東到狼城崗鎮(zhèn)馬莊村，面積約1 300 km2。區(qū)內交通便利，經濟發(fā)達。京廣高鐵、鄭西高鐵、京廣鐵路、隴海鐵路、連霍高速公路、京港澳高速公路、鄭州繞城高速公路、鄭民高速公路、G107國道、G310國道、省道、縣級公路交織成網，地理位置優(yōu)越，交通四通八達。

1 地下水開發(fā)利用情況

調查區(qū)內地下水開采主要是北郊水源地開采、漁塘養(yǎng)殖用水、灌溉用水和居民生活用水等。根據鄭州市水資源公報(2008－2013年)，鄭州市區(qū)淺層地下水開采量2008年為2.881 6 億 m3，2009 年為 2.817 9 億 m3，2010 年為 3.580 7億 m3，2011年為2.656 6億m3;中牟縣的淺層地下水開采量2008年為 1.756 7 億 m3，2009 年為 2.428 9 億 m3，2010 年為1.929 5 億 m3，2011 年 為 1.799 5 億 m3，2012 年 為1.679 6億 m3，2013 年為 1.701 5 億 m3。

2 淺層地下水富水性分區(qū)

淺層地下水含水層組在黃河沖積平原區(qū)及漫灘區(qū)由全新統、上更新統沖洪積形成的一套中砂、含礫中粗砂、細砂為主的粗顆粒地層，含水層頂板埋深5～18 m，含水層厚度33～64 m，在此之間無穩(wěn)定的隔水層。漫灘區(qū)淺層地下水埋藏淺，水量豐富，是本次調查的主要對象，亦是區(qū)內工農業(yè)用水的主要開采層。含水類型以孔隙水為主，由于所處的地貌部位不同和含水巖性的差異，其富水程度變化較大。

2.1 強富水區(qū)(單井涌水量＞3 000 m3/d)

分布在黃河大堤附近的凌莊灘地、來潼寨、黃莊、楊橋、萬灘、九堡、狼城崗北一帶，含水層巖性以中砂、含礫中粗砂、細砂為主，頂板埋深5～18 m，厚度33～55 m，在此之間無穩(wěn)定的隔水層。單井涌水量3 000～5 000 m3/d(按降深5 m計算)，水位埋深2～5 m，背河洼地＜2 m，導水系數1 000 m2/d以上，地下水極為豐富。

2.2 富水區(qū)(單井涌水量2 000～3 000 m3/d)

分布在花園口—姚橋—中牟萬灘南—中牟東漳—狼城崗—邢堂一帶。含水層以中砂、中細砂、細砂為主，頂板埋深6～13 m，厚度30～50 m，單井涌水量2 000～3 000 m3/d，水位埋深一般2～6 m，導水系數700～1 000 m2/d，為富水區(qū)。

2.3 中等富水區(qū)(單井涌水量1 000～2 000 m3/d)

分布在柳林—圃田—白沙—劉集—大孟—倉寨一帶的廣大地區(qū)和中牟東南的邵崗鄉(xiāng)附近，含水層以細砂、中砂、粉細砂為主，東部夾2～3層粉土。含水層厚度13～50 m，單井涌水量1 000～2 000 m3/d，水位埋深一般2～5 m，導水系數500～700 m2/d，為中等富水區(qū)。

3 地下水的補給、徑流及排泄條件

淺層地下水補給、徑流、排泄條件受地質地貌、飽氣帶巖性、降水、水文、地下水位埋深、植被及人為因素等影響。

3.1 淺層水的補給條件

3.1.1 河渠側滲補給

黃河橫貫水源地北部，由于黃河為高懸于平原的地上河，為兩岸地下水分水嶺，河水位高出兩側高漫灘地下水位3～5 m，河床砂層與岸邊淺層含水層相連，水力聯系密切，所以黃河水源源不斷補給兩岸地下水。據研究，天然條件下側滲補給的單寬流量為38 m3/km·d·m(枯水年)～73 m3/km·d·m(豐水年)。

河床下是近代黃河沉積物，上部以粉細砂為主，夾不連續(xù)的粉土層，下部為細砂層夾不連續(xù)粉土，河床下砂層與岸邊砂層相連，河水通過砂層源源不斷地補給測區(qū)淺層地下潛水——微承壓水。黃河側滲補給量的大小，隨黃河水位和流量的變化而變化，豐水年或豐水期，黃河水位增高，水面變寬，側滲補給量增大，反之枯水年或枯水期側滲補給量減少。

3.1.2 降水入滲補給

水源地地形平坦，總體地面坡降1/1 000～1/2 000，地表徑流遲緩，地下水埋深較淺，加之飽氣帶巖性以粉細砂及粉土為主，結構松散，有利于降水的入滲補給，所以降水入滲亦是測區(qū)淺層地下水的重要補給來源。降水入滲系數一般大于0.2，包氣帶巖性為粉細砂時，降水入滲系數達0.5以上，極有利于大氣降水滲入補給。特別是降水集中的7－9月份，地下水位顯著上升。

另外，黃河大堤以外引黃灌區(qū)的季節(jié)性灌溉入滲補給，也是南部地下水的重要補給源之一。

3.2 淺層水的徑流條件

由于黃河在水源地地段屬“地上懸河”，受地形地貌控制測區(qū)淺層地下水由北西向南東方向徑流，天然條件下水力坡度與地形坡度幾近一致，一般在0.5‰～1‰。

3.3 淺層水的排泄條件

水源地淺層地下水排泄以農漁業(yè)開采和蒸發(fā)為主，側向徑流為次。黃河嫩灘、新灘北部及局部洼地地下水位埋深小于4 m，表層巖性以粉土、粉砂為主，蒸發(fā)強烈;開采多集中在灘地內新灘南部(人工子堤以南)、老灘及黃河大堤兩側地區(qū)，機井密度較大，開采具有明顯的季節(jié)性。灘地原分布較多的磚廠，有一定的開采量，目前磚廠大部分已關閉。大堤南還分布有魚塘，有一定的開采量。

水源地地下水徑流基本上由北西向南東流動，由于含水層的導水性較強，所以天然條件下徑流排泄量亦較大。

3.4 地下水的動態(tài)特征

水源地地貌條件較簡單，現狀條件下淺層地下水除中南部人畜飲用和灌溉少量開采外，無其他因素干擾，地下水動態(tài)主要受黃河控制，與黃河水位關系密切，同時亦受大氣降水的影響。動態(tài)類型一般為單一的水文——氣象型。年變幅1.4～2.4 m。年內最高水位，出現在7－10月份，與黃河行洪期一致，稍滯后于最高降水月份(7－8月);每年3月份有一個的峰值，主要與春汛和積雪融化入滲有關。最低值出現在每年黃河枯水期和降水少、蒸發(fā)強烈的5－6月份。

區(qū)內淺層水位動態(tài)表現為:距黃河愈近，水位變幅愈小，地下水位反映愈敏感;距河邊線越遠，由黃河水位變化所引起的淺層水位變幅越小，滯后時間越長，而降水影響的控制作用則明顯增強，年變幅增大。

天然條件下，地下水動態(tài)主要受水文、氣象因素制約。隨著距黃河的距離由近至遠，水文因素的影響由強變弱，地下水動態(tài)類型亦由水文型、水文—氣象型、氣象—水文型向氣象型過渡。

4 開采潛力分析

在多年平均條件下，全區(qū)地下水處于采補平衡狀態(tài)，開采潛力指數為0.962。其中緊鄰黃河區(qū)域開采潛力最大為1.040，處于采補平衡狀態(tài)，且略有盈余，該區(qū)位于黃河漫灘和一級階地上，河水與地下水聯系密切，現狀條件下地下水主要接受降水入滲補給，在開采條件下，可以激發(fā)黃河水的側滲補給，目前此區(qū)尚未有大型集中供水水源地開采，僅散布少量自備井和農灌機井，具備較大的開采潛力，可以作為重點后備水源地。

5 結語

(1)鄭東新區(qū)位于黃河漫灘和堤外沖積平原近河地帶，具有形成傍河水源地的有利條件。淺層水受黃河側滲補給明顯，資源儲量大，調蓄能力強，是區(qū)內地下水的主要開采層段，在沿黃地區(qū)可規(guī)劃建設大型水源地，有較大的開發(fā)利用價值。

(2)評價區(qū)淺層地下水均衡法計算結果表明:多年平均補給量為 143.75 ×104m3/d，排泄量為 150.18 ×104m3/d，排泄量略大于補給量。豐水年補給量大于排泄量，平水年補給量略小于排泄量，枯水年補給量小于排泄量。

(3)本次評價確定的鄭東新區(qū)后備水源地，位于評價區(qū)東北中牟縣東漳－狼城崗一帶的黃河灘地區(qū)，該區(qū)西北、北與黃河為鄰，屬傍河型水源地。該水源地淺層含水層厚度大，與黃河水力聯系密切，透水性好，補給條件優(yōu)越，水量豐富，埋藏淺，易于開采。抽水試驗表明，水位降深5m時單井出水量一般2 000～3 000 m3/d，傍河地帶及西段可達3 000 m3/d以上，是水源地未來開采的目的層位。