蚌埠市地下水資源開發(fā)利用方略探析

(1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院，安徽 合肥 230000；2.水利水資源安徽省重點實驗室，安徽 蚌埠 230000)

蚌埠市地下水資源開發(fā)利用方略探析

尚新紅1，2

(1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院，安徽 合肥 230000；2.水利水資源安徽省重點實驗室，安徽 蚌埠 230000)

安徽蚌埠市位于淮河中游下段。對蚌埠市淺層地下水資源量及地下水可開采量進行分析可知，蚌埠市淮河以北地區(qū)淺層地下水含水層發(fā)育，補給條件較好，開發(fā)潛力較大，適宜分散開采，但總體水質(zhì)較差。而淮河以北地區(qū)中深層孔隙水單井涌水量較大，水質(zhì)良好。結(jié)合當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展實際，應對蚌埠市淺層地下水資源開發(fā)利用科學規(guī)劃，嚴格控制中深層地下水開采量，逐步恢復地下水位，加強地下水管理保護工作，為區(qū)域水資源均衡發(fā)展提供支撐。

蚌埠市；地下水資源；評價

1 蚌埠市概況

蚌埠市位于淮河中游下段，安徽省東北部，淮北平原南部。東西長約135 km，南北寬約86.5 km，總面積5 952 km2，其中山丘區(qū)面積510 km，平原區(qū)面積5 442 km2。

蚌埠市屬于暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū)，冬夏長、春秋短、日照時數(shù)多，年均氣溫15.2℃。四季分明，氣候溫和，雨量適中，雨季顯著，多年平均面降雨量為880.9 mm，降雨南北差異大，呈現(xiàn)從北向南逐漸增大趨勢，年內(nèi)分配極不均勻。

2010年，蚌埠市戶籍人口362.23萬人，人口密度608人/km2，其中農(nóng)業(yè)人口259.88萬人，非農(nóng)業(yè)人口102.35萬人。2010年，蚌埠市地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)636.9億元，其中第一產(chǎn)業(yè)增加值120.0億元，第二產(chǎn)業(yè)增加值301.0億元，第三產(chǎn)業(yè)增加值215.9億元，三次產(chǎn)業(yè)比例為18.8：47.3：33.9。

2 淺層地下水資源

2.1 水文地質(zhì)條件

蚌埠市淮河以北主要由大致40m深度內(nèi)的全新統(tǒng)(Q4)、上更新統(tǒng)(Q3)、砂、亞砂土組成，而淮河以南則由全新統(tǒng)(Q4)、上更新統(tǒng)(Q3)，局部中更新統(tǒng)(Q2)組成，以黏性土為主，夾薄層砂。根據(jù)含水層巖性，厚度及補給條件，鉆孔單井出水量，分為四個富水等級，即水量豐富的、水量較豐富的、水量中等的及水量貧乏的。

(1)水量豐富地區(qū)：主要分布于淮河以北的懷遠縣的徐家崗和常家墳一帶，面積354 km2。含水層厚18.0～34.11 m，導水性強，埋深2～3 m，年幅度1～2 m。單井涌水量1 220～2 638 m3/d，水化學類型為HCO3-Ca及HCO3-CaNa型，礦化度小于1 g/L。

(2)水量較豐富地區(qū)：主要分布在淮河以北的懷遠縣的鮑集、淮上區(qū)的曹老集以及五河縣的三鋪、新集、劉集，面積1 237 km2。含水層厚度5.87～35.27 m，水位埋深0.18～3.15 m。單孔涌水量大多數(shù)為500～1 000 m3/d，水化學類型以HCO3-Ca為主，礦化度小于1 g/L。

(3)水量中等地區(qū)：主要分布于淮河以北的澥河、澮河及四方湖兩側(cè)，面積約1 604.6 km2。含水層厚度2.80～23.29 m，水位埋深0.94～5.20 m。單井涌水量155～595 m3/d?；瘜W類型以HCO3-Ca為主，，礦化度小于1 g/L。

(4)水量貧乏地區(qū)：主要分布于淮河以南及測區(qū)東北部，面積2 420 km2。含水層厚度小于5 m，水位埋深0.70～5.68 m。單井涌水量均小于100 m3/d，水化學類型為HCO3-Ca及HCO3-CaNa型，礦化度小于1 g/L。

2.2 評價類型區(qū)劃分

蚌埠市平原區(qū)面積為4 599 km2，依據(jù)蚌埠市包氣帶兩種不同巖性(黏土、亞黏土)與1980～2010年期間年均地下水埋深分區(qū)相互切割的區(qū)域作為均衡計算區(qū)，地下水埋深Z分區(qū)采用1 m

2.3 水文地質(zhì)參數(shù)確定

本次評價采用的水文地質(zhì)參數(shù)是根據(jù)五道溝水文水資源實驗站研究成果、《安徽淮北地區(qū)淺層地下水資源調(diào)查評價》成果及其他實驗成果綜合分析確定。

2.4 淺層地下水資源數(shù)量

評價方法采用水均衡法，以1980～2010年為基礎(chǔ)，計算各項補給量、排泄量以及淺層地下水蓄變量，多年平均地下水資源量為除多年平均井灌回歸補給量外的其它各項多年平均補給量之和。

2.4.1 平原區(qū)淺層地下水總補給量

根據(jù)蚌埠市地下水補、徑、排條件分析，補給量包括降雨入滲補給量、引地表水灌溉入滲補給量(包括渠系滲漏補給量、渠灌田間入滲補給量)、井灌回歸補給量、地表水體滲漏補給量(包括河道滲漏補給量、庫塘滲漏補給量)。其中，降雨入滲補給量計算1956～2010年系列，其他各項補給量計算1980～2010年期間的多年平均值。

蚌埠市多年平均地下水總補給量為10.204億 m3，其中降雨入滲補給量、地表水體灌溉入滲補給量、井灌回歸補給量、地表水體滲漏補給量分別占總補給量的80.7%、14.1%、0.4%、4.8%。

2.4.2 平原區(qū)淺層地下水總排泄量

蚌埠市平原區(qū)地下水多年平均總排泄量為9.491億 m3，其中潛水蒸發(fā)量、實際開采量、河道排泄量和越流補給量分別占總排泄量的55.8%、14.4%、21.5%和8.3%。

2.4.3 平原區(qū)淺層地下水水均衡分析

根據(jù)地下水水均衡原理和各均衡項的計算結(jié)果，本次評價結(jié)果在允許誤差范圍內(nèi)，符合計算精度要求。

2.4.4 淺層地下水資源量

蚌埠市多年平均淺層地下水資源量為10.378億 m3，頻率為20%、50%、75%、95%的淺層地下水資源量分別為12.187億 m3、9.483億 m3、7.466億 m3和5.568億 m3。

2.5 淺層地下水資源質(zhì)量

根據(jù)地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)，淺層孔隙水水質(zhì)都受到不同程度的污染，沒有Ⅰ類水，Ⅱ類水占12.5%，Ⅲ類水占18.8%，Ⅳ類水占43.7%，Ⅴ類和劣Ⅴ類占25%。超標成分主要是總硬度、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、氟化物、肉眼可見物、溶解性總固體、細菌總數(shù)。

3 中深層地下水資源量

3.1 含水巖特性及富水程度

蚌埠市中深層地下水資源廣泛分布于淮河以北平原，伏于上更新統(tǒng)以下，含水巖組的上部，均有厚度不等的亞黏土隔水層，造成地下水具有明顯的承壓性質(zhì)。地下水流向從西北向東南流。該類型水由中下更新統(tǒng)含水砂層及上第三系含水砂層組成，厚度大。深層松散巖類孔隙水的富水等級，按單井涌水量可劃分為水量豐富的、水量較豐富的和水量中等的三級。

(1)水量豐富地區(qū)：主要分布于淮上區(qū)、固鎮(zhèn)縣和五河縣境內(nèi)，面積1 636 km2。含水層厚6～31 m，頂板埋深45～94 m，水位埋深1～5 m，單井涌水量1 164～2 986 m3/d，水化學類型為HCO3-Na為主，礦化度小于1 g/L。

(2)水量較豐富地區(qū)：主要分布于淮河以北的懷遠縣和固鎮(zhèn)縣境內(nèi)，面積1 358 km2。含水層厚4.38～29.79 m，頂板埋深55.84～79.17 m，水位埋深1.40～6.05 m，單井涌水量527～983 m3/d，水化學類型為HCO3-NaCa為主，礦化度小于1 g/L。

(3)水量中等地區(qū)：主要分布于淮上區(qū)城北、五河縣，面積392 km2。含水層厚6.80～19.36 m，頂板埋深54.25～94.00 m，水位埋深0.18～2.71 m，單井涌水量118～428 m3/d，水化學類型較為復雜，為HCO3-NaCa，ClHCO3-Na及HCO3SO4Cl-NaMg型，礦化度小于1 g/L。

3.2 中深層、深層地下水資源組成

3.2.1 越流補給量

越流補給量是由于中深層水開采后，當中深層地下水頭低于淺層水時，形成一定的水位差，淺層水會越過相對隔水層流向中深層水，形成越流補給，計算公式為：

W越=K/M·⊿H·F·365

(1)

式中：K/M為越流系數(shù)，k'/m'(1/d)；⊿H為平均水頭差，m；F為承壓水分布面積，km2。蚌埠市中深層承壓水越流補給量為0.787億m3/a。

3.2.2 彈性釋放量

中深層地下水深埋于相對隔水層之下，在未開發(fā)利用前，由于長時期積蓄和壓縮，形成承壓水，當鑿井打穿相對隔水層后，承壓水減壓膨脹釋放，水位會沿著井孔上升，這部分水量稱為承壓水的彈性釋放量。

W彈=μe·M·⊿H·F·102

(2)

式中：μe為彈性釋水系數(shù)，無因次；M為承壓含水層平均厚度，m；⊿H為開采時允許的年水頭降低值，m；F為承壓水分布面積，km2。

綜合分析得出蚌埠市中深層地下水彈性釋放量為0.745億 m3/a。

3.2.3 側(cè)向補給量

評價區(qū)地處淮北平原腹地及沿淮區(qū)域，中深層水水力坡度極小，地下徑流緩慢，區(qū)外側(cè)向徑流補給量和側(cè)向流出量較小，并且基本相等，因此本次計算中深層承壓水資源量，不考慮側(cè)向徑流補給量。

3.3 中深層地下水水質(zhì)

根據(jù)監(jiān)測資料，蚌埠市中深層孔隙水水質(zhì)總體狀況較好，全部為Ⅱ類或Ⅲ類，其中Ⅱ類的63.6%，Ⅲ類水占36.3%。

3.4 中深層地下水安全開采量

蚌埠市中深層地下水安全開采量主要包括淺層水越流補給量和彈性釋水量，計算得出安全開采量為1.532萬 m3/a，安全開采模數(shù)為2.57萬 m3/km2·a，其中越流補給量、彈性釋放量分別占中深層水安全開采量的51.4%和48.6%。

4 地下水可開采量

中～深層地下水主要接受越流補給和側(cè)向補給，其開采量主要來自越流補給量及部分彈性釋水量，為保障經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，中～深層地下水源地應作為應急戰(zhàn)略儲備資源，本次可開采量時僅考慮淺層地下水。

4.1 可開采量評價方法

基于蚌埠市淺層地下水含水層巖性組成、滲透性能及單井涌水量、單井影響半徑等開采條件掌握得比較清楚，其含水層水文地質(zhì)條件研究程度較高，故采用可開采系數(shù)法計算蚌埠市淺層地下水資源的可開采量。

表1 蚌埠市多年平均淺層地下水資源可開采量計算成果表

4.2 淺層地下水資源可開采量

根據(jù)對蚌埠市地下水進行調(diào)節(jié)計算得出多年平均淺層地下水資源的可開采系數(shù)為0.561，各水均衡類型區(qū)的可開采系數(shù)在0.54～0.58之間。蚌埠市淺層地下水資源的可開采量為5.724億 m3，頻率為20%、50%、75%、95%的淺層地下水可開采量分別為1.559億 m3、1.291億 m3、1.099億 m3和0.858億 m3。各行政區(qū)可開采系數(shù)及可開采量見表1。

4.3 淺層地下水實際開采量及開采潛力

蚌埠市淺層地下水資源可開采量為5.724億 m3，2010年淺層地下水供水量1.897億 m3，現(xiàn)狀地下水資源開發(fā)利用率為33.1%，開發(fā)利用程度一般，蚌埠市淺層地下水開發(fā)利用還有一定的潛力。

5 結(jié)語

(1)蚌埠淮河以北地區(qū)淺層地下水含水層發(fā)育，補給條件較好，開采潛力較大，易采易補，適宜分散開采，但水質(zhì)較差，可作為鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)用水和農(nóng)田灌溉用水；淮河以北地區(qū)中深層孔隙水單井涌水量較大，水質(zhì)總體狀況良好，可作為當?shù)剞r(nóng)村人畜飲水和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活水源。

(2)固鎮(zhèn)縣城生產(chǎn)和生活主要取用中深層地下水，目前已形成地下水降落漏斗，因此要嚴格控制中深層地下水開采量，逐步恢復地下水位，避免發(fā)生地質(zhì)災害。

[1]安徽省水利部淮委水利科學研究院，等．安徽淮北地區(qū)井灌建設(shè)研究報告.2001.4.

[2]蚌埠市水利學會等.蚌埠市水資源綜合規(guī)劃(2010～2030年)報告[R].蚌埠市水利學會.2014．

[3]安徽省水利部淮河水利委員會水利科學研究院. 安徽淮北地區(qū)淺層地下水資源調(diào)查評價[R]. 安徽省水利部淮河水利委員會水利科學研究院.2004．

[4]金光炎．平原地下水資源評價．水利水電出版社.1984．

P641.8

B

1004-1184(2017)05-0061-02

2017-06-04

尚新紅(1977-)，男，安徽望江人，高級工程師，主要從事基礎(chǔ)水文實驗、水資源研究及水資源規(guī)劃等工作。