基于熊岳河至沙河區(qū)間地下水水源水量安全性探析

杜曉麗

(渤海工程項目管理有限公司，遼寧 朝陽 122000)

0 引 言

國外對于地下水水源安全評價研究較早，美國1974年的《安全飲用水法》保證了居民的水質(zhì)量，同時美國環(huán)保局利用監(jiān)測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和水資源評價相關(guān)方法對地下水的安全進(jìn)行了相關(guān)評價。2000年后歐盟頒布《歐盟水框架指令》，目的是保證歐盟境內(nèi)的水資源得到有效保護(hù)。指令要求不僅要保持可用水源，還要保證水源的質(zhì)量，該框架明確指出了地下水保護(hù)的指南，明確了識別和扭轉(zhuǎn)不利的地下水污染趨勢，保證地下水源的安全。新西蘭為水源監(jiān)測制定了一個分級框架，制定了地下水源安全評價的綱要文件。國外學(xué)者對于地下水源的研究大都集中在大的尺度區(qū)域進(jìn)行的水安全評價研究，但是對于小區(qū)域城鎮(zhèn)地下水水源安全評價的研究較少。國內(nèi)學(xué)者在20世紀(jì)初逐步開始對地下水水源的安全進(jìn)行分析研究。王麗亞建立北京地下水可持續(xù)利用評價模型對北京平原區(qū)地下水安全進(jìn)行了評價，研究成果可以為北京地區(qū)水資源規(guī)劃提供較好的參考依據(jù)。王麗紅對城市飲用水的地下水源進(jìn)行了安全評價，研究成地下水的量和質(zhì)兩個方面進(jìn)行了評價[1-2]。郎連和對大連市地下水資源的可持續(xù)利用進(jìn)行了評價，并結(jié)合評價結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化配置研究。李斌對城市地下水生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了模擬，并在模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行了供水政策的安全評估[3-4]。劉松對農(nóng)村地下水水源進(jìn)行了安全監(jiān)測，在安全監(jiān)測的基礎(chǔ)上進(jìn)行了農(nóng)村飲用水可持續(xù)利用評估研究。郝永艷對地下水水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并在此研究基礎(chǔ)上進(jìn)行地下水水源安全評估方法的探討。楊宗杰對地下水水環(huán)境進(jìn)行了模擬研究，并在模擬研究的基礎(chǔ)上，研究了研究區(qū)地下水安全情況。孫躍結(jié)合數(shù)值模型，對地下水進(jìn)行了數(shù)值模擬，從地下水量上對地下水的安全進(jìn)行了評估[6-8]。閆麗同樣采用地下水?dāng)?shù)值模擬模型對太原地區(qū)的地下水進(jìn)行了數(shù)值模擬和不同情景下的安全評估研究。張翼龍研究了地區(qū)地下水開采脅迫下對區(qū)域地下水的安全影響，采用安全評估體系對地下水安全進(jìn)行了定量評估和分析[9-10]。李云排對西安城區(qū)地下水水動態(tài)進(jìn)行了評價并對地下水源供水政策進(jìn)行了安全評估。呂德全結(jié)合區(qū)域地質(zhì)和地下水源監(jiān)測數(shù)據(jù)對區(qū)域地下水可持續(xù)利用進(jìn)行了安全評價研究。杜超對地下水進(jìn)行了評價研究并結(jié)合地下水評價研究成果對區(qū)域地下水水源的可持續(xù)利用進(jìn)行了安全評估的研究[11-13]。劉志國對區(qū)域地下水源進(jìn)行了中長期預(yù)測，并對規(guī)劃年區(qū)域地下水水源的可持續(xù)利用情況進(jìn)行了安全評價研究。王維琦對延吉市地下水水源進(jìn)行了量和質(zhì)的評價，并在評價的基礎(chǔ)上結(jié)合規(guī)劃用水保障率分析區(qū)域地下水水源可持續(xù)供水的安全保障情況[14-15]。荊秀艷對地下水水源安全指標(biāo)體系的構(gòu)建和方法進(jìn)行了剖析，并引用實例分析了該地下水安全評價體系和方法的適用性[16]。黃棟對北京地下水水資源的脆弱性進(jìn)行評價分析，研究結(jié)果表明北京地下水資源比較脆弱。劉佩貴對于礦區(qū)地下水安全進(jìn)行了評價分析，研究礦區(qū)開采排水對區(qū)域地下水用水安全的影響?？梢?，相比于國外研究學(xué)者，國內(nèi)學(xué)者研究的區(qū)域大都集中在城鎮(zhèn)區(qū)域，歸納總結(jié)大都是對地下水進(jìn)行監(jiān)測，對地下水水量和水質(zhì)進(jìn)行了評價，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了地下水水源安全評價指標(biāo)體系，對區(qū)域地下水水源可持續(xù)利用的安全性進(jìn)行了評價。但是在遼寧南部地下水水源安全評價研究較少，為此文章結(jié)合營口市地下水水源地水井監(jiān)測數(shù)據(jù)，對該區(qū)域地下水水源的安全性進(jìn)行了評價。

1 地下水水源地可持續(xù)利用安全評價

據(jù)2020年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,城市地下水占供水總量的45%以上。只有營口市東部山區(qū)的碧流河流域和大清河上游擁有豐富的地表水資源，大清河中下游河谷平原地下水相對豐富，約占營口市城市地下水供給量的55%，其他地區(qū)的城市地下水供給量占城市地下水供給量的45%以上，因而地下水資源對保障城市生活、工業(yè)用水和城市經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要作用。地下水資源是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，地下水存在于地質(zhì)介質(zhì)中，它具有運動緩慢，補給周期相對較長，更新緩慢和自我修復(fù)能力差的特點，難以控制和修復(fù)受損的地下水系統(tǒng)，近年來，該地區(qū)部分地下水的集中和過度開采導(dǎo)致地下水位不斷下降和含水層的損失，導(dǎo)致大量機電井報廢，然而，由于地下水的不斷改造和擴張，部分引發(fā)了海水入侵，導(dǎo)致地下水水質(zhì)不斷惡化[17-18]。

2 實 例

熊岳河至沙河地區(qū)位于遼寧省營口市南部。研究區(qū)主要包括營口市港務(wù)局、鲅魚圈等，前第四紀(jì)地層相對簡單，鞍山群變質(zhì)巖和混合巖廣泛分布于本區(qū)，白堊系望兒山組花崗質(zhì)礫巖和礫石砂巖僅零星分布于山前沖積洪積平原。中更新世地層出露于山前洪積帶，中上更新統(tǒng)地層主要為殘積和沖積沉積。其中剩余物主要暴露在傾斜平原的后緣，巖性為含礫、礫石的次黏質(zhì)地層，沖積洪積物大面積分布，巖性與次黏土、中粗砂、砂礫石互層，厚度在5 - 40m之間變化較大。全新統(tǒng)地層主要為沖積層和沖積洪積層，表面巖性一般為黏度較細(xì)的粉砂，厚度0.5-1.5m。平原區(qū)大部分地區(qū)分布有上更新統(tǒng)沖積層和沖積含水層，巖性為中細(xì)砂和礫石，總厚度在10-30m左右，單層厚度在1.5-15m之間，變化較大。富水等級為較豐富區(qū)。補給方式主要有大氣降水入滲補給、殘坡積孔隙含水層地下徑流和河道潛流補給；由于地下水埋深度相對大，潛水蒸發(fā)量較小，其排放方式主要是人工開采和向下游排泄。該含水層組是區(qū)域農(nóng)、果灌溉及農(nóng)村生活用水的主要取水層。分布于熊岳河谷階地和河漫低灘的全新統(tǒng)沖洪積含水層，其上部覆蓋0.5-1.5m的亞黏—粉細(xì)砂。

2.1 降雨入滲補給量

該區(qū)域降雨入滲補給量計算結(jié)果見表1。

表1 研究區(qū)降水入滲補給量計算表

2.2 側(cè)向補給量

該區(qū)域側(cè)向補給量計算結(jié)果見表2。

表2 研究區(qū)側(cè)向補給量計算表

2.3 灌溉入滲補給量

該區(qū)域灌溉入滲補給量計算結(jié)果見表3。

表3 研究區(qū)灌溉入滲水量計算表

2.4 側(cè)向流出量

該區(qū)域灌溉入滲補給量計算結(jié)果見表4。

表4 研究區(qū)側(cè)向流出量計算表

2.5 總補給量

該區(qū)域總補給量計算結(jié)果見表5。

表5 研究區(qū)總補給量計算表

經(jīng)計算熊岳河至沙河地區(qū)地下水總補給量平均為2385.7萬m3，75%頻率的地下水總供給量為1978.7萬m3，95%頻次的地下水總供給量為1586.5萬m3，該地區(qū)的實際地下水開采量為2273萬萬m3。

3 地下水源安全評價

通過供水率和開采率對地下水源的水安全進(jìn)行了分析評價，供水率是含水層供水能力的指標(biāo)，其計算方法是將當(dāng)前地下水水源供水能力與設(shè)計地下水水源供水能力的比值乘以100，開采率是反映地下水保障程度的一個指標(biāo)，其計算方法是將地下水源地實際開采量/地下水源地總地下水總補給量乘以100。計算結(jié)果見表6。

表6 地下水源地水量安全評價指數(shù)表

評價指標(biāo)A為安全水源，B為合格水源，C為不安全水源，D為不合格水源，在上述兩個評價指標(biāo)中，其評價結(jié)果為最大的一個，經(jīng)計算，地下水源評價區(qū)熊岳河至沙河的地下水供水量為1569/1412×100=111.1%。

根據(jù)計算結(jié)果，得出了熊岳河至沙河地下水源評價區(qū)內(nèi)地下水源的開采率(75%)為1856/1979×100=93.8%。(95%)為1856/1587×100=116.9%。

根據(jù)表6中的地下水水源安全評價指標(biāo)，A為安全水源水量，開采率75%為合格水源水量。95%的D屬于不合格水源。

4 結(jié) 語

以熊岳河至沙河流域為例，文章對城市地下水源可持續(xù)利用的安全性進(jìn)行了評價，并在此基礎(chǔ)上對城市地下水源可持續(xù)利用與保護(hù)的規(guī)劃進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:在75%保證率和95%保證率下，熊岳河至沙河的地下水水源可采率分別為93.8%和116.9%，經(jīng)評價為合格水源和不合格水源。