淺析地下水環(huán)境對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約
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地下含水層按其水力學(xué)特征分為第四系上更新統(tǒng)孔隙潛水、第四系中下更新統(tǒng)孔隙承壓水和第三系大安組裂隙孔隙承壓水3種類(lèi)型。第四系上更新統(tǒng)孔隙潛水含水層巖性以砂礫石為主，含水層厚度大，水位埋藏淺，富水性強(qiáng)。該層地下水的補(bǔ)給源為大氣降水的滲入補(bǔ)給、江水的側(cè)向補(bǔ)給、灌溉水的回滲補(bǔ)給及鄰區(qū)地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給;其排泄主要是向下層承壓含水層的越流排泄、農(nóng)灌區(qū)的開(kāi)采排泄、蒸發(fā)排泄以及向下游鄰區(qū)的側(cè)向徑流排泄。潛水主要化學(xué)類(lèi)型為重碳酸一鈣鈉、鈉鈣型水1)分布于城區(qū)的外圍、局中，鑄堿性水、鐵、錳和有機(jī)質(zhì)含量普遍升高。由于人為影響潛水普遍遭受污染，日前E1出現(xiàn)較大范圍的重碳酸、氨化物一鈣鈉型水，主要分布在大民屯、勞動(dòng)湖和瀏園一帶，因此潛水已不宜生活飲用。造成潛水污染的原因主要是:重、中污染區(qū)大部分在氧化塘和勞動(dòng)湖一帶，塘、湖水直接滲透污染潛水。2)工業(yè)滲坑、生活污水井遍布，工業(yè)廢水和生活污水極易通過(guò)滲坑、滲井滲入地下。3)郊區(qū)菜田和農(nóng)業(yè)區(qū)長(zhǎng)期大量地施用農(nóng)藥、化肥，經(jīng)灌溉水和大氣水而滲入地下，造成地下水的污染。4)工業(yè)廢渣、生活垃圾未經(jīng)處理堆放，雨水將有害物質(zhì)帶入地下，簡(jiǎn)易廁所無(wú)防滲措施都是造成潛水污染的重要途徑。第四系中下更新統(tǒng)孔隙承壓含水層巖性以含礫中粗砂、含礫細(xì)砂為主，含水層厚度大，承壓水水位埋深淺，承壓水水頭高度26.68～69m，富水性強(qiáng)。本層地下水的補(bǔ)給源主要是上層潛水的越流補(bǔ)給及側(cè)向徑流補(bǔ)給，其排泄主要是工業(yè)用水和城市生活用水開(kāi)采地下水。承壓水水化學(xué)類(lèi)型主要是重碳酸一鈣鈉、鈉鈣水，屬中偏弱堿性水，礦化度一般為0.22～0.49mg，除鐵、錳含量略高外，水質(zhì)可稱(chēng)為優(yōu)質(zhì)水，但在城區(qū)局部地帶出現(xiàn)重碳酸、氧化物一鈣鈉型水，顯示地下水的污染。承壓含水層上覆亞黏土、淤泥質(zhì)亞黏土，構(gòu)成承壓含水層區(qū)域隔水層但分布不穩(wěn)定，巖性、厚度、埋深等變化較大，局部地帶隔水層厚度＜1m或缺失，成為溝通承壓水與潛水含水層之間水力聯(lián)系的“天窗”。第三系大安組裂隙孔隙承壓水含水巖組，勘探資料比較少，基本處于未開(kāi)采狀態(tài)，該含水層是齊市未來(lái)水源開(kāi)采目的層。
地下水開(kāi)采降落漏斗的產(chǎn)生和環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題
齊市中心城區(qū)目前城市供水主要由市政供水和企業(yè)自備水源兩大供水系統(tǒng)組成，其中市政水源7處，年開(kāi)采量4015萬(wàn)m3，企業(yè)自備水源井187眼，年開(kāi)采量3230.7萬(wàn)m3，呈污染趨勢(shì)。工業(yè)及生活用水主要開(kāi)采第四系中更新統(tǒng)孔隙承壓水。由于長(zhǎng)時(shí)間的大量集中開(kāi)采，承壓水天然狀態(tài)已被破壞，形成較大的封閉狀的開(kāi)采降落漏斗，降落漏斗呈橢圓形，長(zhǎng)軸北東至南西向，漏斗中心在龍沙水廠，中心最大水位降5.121m，降落漏斗范圍約200km2。開(kāi)采降落漏斗的形成引發(fā)了環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的出現(xiàn)。
1)開(kāi)采降落漏斗的形成改變了地下水的天然流場(chǎng)，使原來(lái)單一的北部側(cè)向補(bǔ)給變?yōu)樗闹墉h(huán)狀補(bǔ)給，增加側(cè)向補(bǔ)給帶的長(zhǎng)度，同時(shí)水力坡度的加大，也使側(cè)向補(bǔ)給量得到增加，這就使處于龍沙水廠以南的大民氧化塘成為威脅水廠水質(zhì)的一大隱患。
2)隨著承壓水層水位與局部潛水位差P的増大，使局部潛水向下部承壓含水層的越流量得到增加，導(dǎo)致承壓含水層的水質(zhì)發(fā)生變化，局部地出現(xiàn)水污染現(xiàn)象，如第一機(jī)床廠和省農(nóng)機(jī)廠等地承壓水水化類(lèi)型為HCO3一CL型，屬污染類(lèi)型，總硬度、礦化度、硫酸鹽、氰化物等含量也高于其它地區(qū)。龍沙水廠至肉聯(lián)廠一帶，地下水中硝酸鹽、氧氪、亞硝酸鹽等指標(biāo)都不同程度地超過(guò)飲用水標(biāo)準(zhǔn)，呈現(xiàn)超量、集中式開(kāi)采地下水產(chǎn)生的水位降落漏斗是人為開(kāi)采條件下地下水資源狀態(tài)的必然體現(xiàn)，是很正常的現(xiàn)象，據(jù)1987年至今的地下水動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，開(kāi)采降落漏斗在枯水期擴(kuò)大，豐水期縮小，這是由于齊市含水層厚度大，地下水儲(chǔ)存功能、調(diào)節(jié)功能比較好，枯水期消耗的水量在豐水期能夠得以充分補(bǔ)償，地下水基本處于均衡開(kāi)采狀態(tài)，因此開(kāi)采降落漏斗基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，可通過(guò)調(diào)整開(kāi)采井布局和開(kāi)采強(qiáng)度得到控制和恢復(fù)。但是也應(yīng)看到開(kāi)采降落漏斗的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題———地下水水質(zhì)的變化(潛水基本遭受污染，不宜生活飲用，承壓水局部遭受污染)，如果對(duì)此不加以重視和的話，那么我們引以自豪的優(yōu)質(zhì)承壓水將會(huì)在未來(lái)的某一天其供水功效會(huì)越來(lái)越差，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展也將失去可持續(xù)利用水源的有力支撐。
應(yīng)對(duì)措施探討
1完善與優(yōu)化地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)地下水資源的量和質(zhì)分析和預(yù)警，為水資源的可持續(xù)利用提供依據(jù)
從1987年開(kāi)始在齊齊哈爾市中心城區(qū)、富拉爾基區(qū)布設(shè)地下水動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)，目的就是通過(guò)對(duì)地下水水位、水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，掌握其隨時(shí)間變化的特征。但現(xiàn)在看來(lái)對(duì)這些監(jiān)測(cè)資料充分開(kāi)發(fā)、科學(xué)利用不夠，還沒(méi)有開(kāi)展對(duì)地下水發(fā)展變化趨勢(shì)預(yù)報(bào)和預(yù)警方面的工作。地下水預(yù)警系統(tǒng)的研究是目前國(guó)內(nèi)外比較熱門(mén)的一個(gè)項(xiàng)目，是指在天然條件或人類(lèi)活動(dòng)作用下，對(duì)地下水資源的狀況和變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，在達(dá)到某一質(zhì)量限度時(shí)，適時(shí)給出相應(yīng)級(jí)別的警戒信息。地下水預(yù)警研究包括地下水現(xiàn)狀的調(diào)查、分析和研究，地下水變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)及方法，預(yù)警方法及預(yù)警模型，預(yù)警指標(biāo)體系和等級(jí)值的確定，預(yù)警決策支持系統(tǒng)等。具體說(shuō)地下水預(yù)警就是對(duì)地下水水位、水質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程給予定量的描述，分析其所處狀態(tài)，預(yù)測(cè)其變化趨勢(shì)及其變化度。地下水的預(yù)警與一般的地下水水量、水質(zhì)評(píng)價(jià)方法相比，具有如下特點(diǎn):1)以地下水的狀態(tài)變化為識(shí)別指標(biāo)，考慮地下水是否從一狀態(tài)向另一種狀態(tài)變化或轉(zhuǎn)移。2)預(yù)警的取值要反映一種變化趨勢(shì)，重點(diǎn)不在于地下水資源狀況屬于哪一級(jí)，而在于與現(xiàn)狀比較，其狀況是向好的方向發(fā)展是向壞的方向發(fā)展。3)預(yù)警評(píng)價(jià)側(cè)重對(duì)不同時(shí)間、時(shí)段的動(dòng)態(tài)變化的分析，得出的結(jié)論不是一個(gè)，而是隨不同時(shí)間而變的系列，加強(qiáng)了動(dòng)態(tài)的描述。地下水預(yù)警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。對(duì)于水資源管理者而言，通過(guò)地下水預(yù)警系統(tǒng)可以及時(shí)掌握動(dòng)態(tài)性的地下水監(jiān)測(cè)資料，為合理利用和管理地下水資提供依據(jù)［1］。
2地下水資源評(píng)價(jià)與地下水資源管理有機(jī)結(jié)合，是人類(lèi)對(duì)地下水資源進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)利用的前提和基礎(chǔ)
地下水資源評(píng)價(jià)是指“對(duì)本系統(tǒng)地下水資源的數(shù)量、質(zhì)量、時(shí)空分布特征和開(kāi)發(fā)利用條件做出科學(xué)的、全面的分析和估計(jì)”。地下水資源管理是指:“在一定約束條件下，通過(guò)對(duì)某些決策變量的操縱，使系統(tǒng)既定的目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)”。從定義上可以看出，地下資源評(píng)價(jià)與管理是緊密聯(lián)系的兩個(gè)環(huán)節(jié)，但在實(shí)際工作中地下源評(píng)價(jià)與管理兩者往往相互脫節(jié)，從而引起一系列的環(huán)境地問(wèn)題。齊市20a來(lái)來(lái)先后開(kāi)展了“齊齊哈爾市北市區(qū)供水水文地質(zhì)“初勘”、“齊齊哈爾市中心城區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)和合理開(kāi)發(fā)利用”、“齊齊哈爾市地下水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃報(bào)告”等項(xiàng)目，對(duì)地下水的量和質(zhì)都有了明確的概念，但卻一直未能建立科學(xué)的地下水資源管理模型，從而使我們管理工作未能從宏觀角度出發(fā)，科學(xué)調(diào)配和合理開(kāi)發(fā)利用水資源，產(chǎn)生了由開(kāi)采降落漏斗引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。這就是人們普遍認(rèn)為對(duì)一個(gè)地區(qū)進(jìn)行地下水資源評(píng)價(jià)是對(duì)其地下水資源開(kāi)發(fā)前所必須進(jìn)行的一項(xiàng)工作，相對(duì)而言，對(duì)地下水資源管理卻往往缺乏足夠的重視，等到產(chǎn)生了危及人類(lèi)生活生存的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題之后，才能引起人們的重視，采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施和管理模式。上海由于超量開(kāi)采地下水，形成了以市區(qū)地下水開(kāi)采區(qū)為中心、最大沉降量達(dá)2.63m的蝶形沉降洼地。地面沉降造成沿江地區(qū)潮水上岸、地面積水、橋墩下沉、城市部分建筑物傾斜、開(kāi)裂等環(huán)境問(wèn)題，因此，我們應(yīng)以科學(xué)技術(shù)為先導(dǎo)，運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法建立地下水資源管理模型，讓用水者獲得最大的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)效益，同時(shí)使開(kāi)采地下水造成的對(duì)環(huán)境的影響降低至最小。
3在地下水資源開(kāi)發(fā)利用上優(yōu)化配置水資源、合理開(kāi)采、利用水資源，使水資源充分發(fā)揮其功效
優(yōu)化配置水資源就是調(diào)整用水結(jié)構(gòu)，分層、分質(zhì)開(kāi)發(fā)，分質(zhì)、分類(lèi)供水［2］采取相鄰井中淺層(50～100m)和深層(100～150m)分段取水的辦法，這樣可以緩解開(kāi)采降落漏斗的發(fā)展趨勢(shì)。此外，對(duì)于遭受不同程度污染的潛水，應(yīng)在各項(xiàng)管理政策上鼓勵(lì)用水者開(kāi)發(fā)利用潛水，將潛水用于建筑施工、國(guó)林綠化、除塵、降溫、消防等對(duì)水質(zhì)要求不高的行業(yè)，科學(xué)地將部分開(kāi)采量分配到潛水，加大潛水開(kāi)采強(qiáng)度，這樣不僅可增加嫩江向潛水側(cè)向補(bǔ)給量，使已污染的潛水得到快速更替，降低污染濃度，改善水質(zhì)，而且，潛水開(kāi)采量的增加造成水位下降，降低潛水與承壓水之間的水壓差，減少了潛水向承壓水的越流補(bǔ)給量，從根本上保護(hù)承壓水，將優(yōu)質(zhì)的承壓水用于滿足居民生活飲用和對(duì)水質(zhì)要求較高的工業(yè)用水，地表水應(yīng)用于用水量大且水質(zhì)要求不太高的工業(yè)用水，農(nóng)業(yè)用水應(yīng)因地制宜，地下潛水和地表水兼用。
4局部地段限制第四系承壓水開(kāi)采，開(kāi)辟新水源
齊市中心城區(qū)中更新統(tǒng)承壓水開(kāi)采過(guò)于集中，鑒于目前已形成水位降落漏斗的情況，應(yīng)限制增加開(kāi)采量。為滿足用水要求及應(yīng)對(duì)用水緊急情況，在市區(qū)西北部的瀏園和東北部的工人屯一帶開(kāi)辟新的水源地，保證生活用水和工業(yè)用水需求。
5加強(qiáng)水資源的綜合管理，節(jié)約用水
水資源管理要堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)籌安排，加大供水管線，調(diào)整井點(diǎn)分布不均、過(guò)度集中開(kāi)采的狀況，不得隨意增打新井，凡地下水資源必須按規(guī)劃要求合理確定井距和成井深度，在用水方面建立循環(huán)用水系統(tǒng)，提高地下水重復(fù)利用率。農(nóng)業(yè)逐步采取節(jié)水型灌溉技術(shù)，以噴灌、滴灌代替渠灌、漫灌。生活、生活用水方面減少供水系統(tǒng)的跑、冒、滴、漏，對(duì)各業(yè)用水實(shí)施用水定額制度、取水許可證制度等，便水資源管理逐步納入依法治水、管水的軌道，使有限的水資源發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益。
6保護(hù)水資源，防治水污染
1)劃分飲用水源保護(hù)區(qū)，按照水資源保護(hù)法的要求嚴(yán)格禁止興建有污染水源的建設(shè)項(xiàng)目。2)加強(qiáng)“三度”的治理，嚴(yán)格執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)。3)加速排水管網(wǎng)和污水處理設(shè)施的建設(shè)。
7加強(qiáng)水文地質(zhì)工作
凡是新建水源地要做好先期勘探試驗(yàn)和供需評(píng)價(jià)工作。富拉爾基區(qū)目前開(kāi)采量較大，但沒(méi)有做過(guò)專(zhuān)門(mén)的供水勘察工作，為合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源，應(yīng)及時(shí)開(kāi)展供水勘察工作;第四系下更新統(tǒng)含水層和第三系大安組依安組含水層勘探資料較少，今后應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展工作，為地下水資源遠(yuǎn)景規(guī)劃提供依據(jù)。
結(jié)語(yǔ)
水資源的可持續(xù)利用，是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展極為重要的保證，地下水資源是水資源的重要組成部分，是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保障國(guó)家安全的基礎(chǔ)性資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，地下水資源的重要性是毋庸置疑的。然而，人類(lèi)似乎有一種通病，就是為長(zhǎng)遠(yuǎn)著想者寡，急功近利者眾，居安而不思危。當(dāng)時(shí)間的腳步不斷地向前邁進(jìn)時(shí)，人們漸漸意識(shí)到人類(lèi)忽視了人與大自然之間的關(guān)系，結(jié)果是一系列環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的出現(xiàn)，緊接若是尋求控制和治理環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的辦法，這又是一條艱難而耗資巨大的漫長(zhǎng)之路。我市現(xiàn)行的水資源管理政策或多或少還存在著問(wèn)題，亟待解決。
1)未能實(shí)現(xiàn)分層、分質(zhì)供水，合理調(diào)配水資源。受我市《城市供水管理辦法》第八條“在城市供水管網(wǎng)范圍內(nèi)，不得鑿井取水”的制約，大量?jī)?yōu)質(zhì)承壓水被用于建筑施工等對(duì)水質(zhì)要求不高的行業(yè)，造成極大的資源浪費(fèi)和資金浪費(fèi)。
2)在水資源管理上還存在空白區(qū)。市自來(lái)水公司在我市地下水開(kāi)采量中占地下水的總開(kāi)采量＞50%，本應(yīng)列入水資源管理部門(mén)的重點(diǎn)對(duì)象，但由于種種原因，對(duì)自來(lái)水公司失于管理，使其各水廠的開(kāi)采井布局及開(kāi)采強(qiáng)度未能從宏觀角度予以考慮，出現(xiàn)龍沙水廠采水井布局不合理，過(guò)量集中開(kāi)采所產(chǎn)生的水位降落漏斗和由此引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。如果對(duì)這個(gè)問(wèn)題再不加以重視的話，難保其它水廠不會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似情況。
3)20a來(lái)在城市水資源管理方面做了很多工作，但水資源管理的科技含量很少，這不僅使水資源管理工作容易步入誤區(qū)，而且也極大地阻礙了水資源管理的發(fā)展進(jìn)程。
4)城市水資源管理要盡快實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理，除決策者需要不斷更新觀念、不斷調(diào)整工作思路外，關(guān)鍵還在于能否有技術(shù)過(guò)硬的隊(duì)伍。但多年來(lái)我們囿于自家的天地，沒(méi)有走出去，致使科技人員不能適應(yīng)新形勢(shì)對(duì)科學(xué)的新要求。水資源開(kāi)發(fā)利用和水資源管理工作存在的問(wèn)題是客觀的，主觀上要看我們能否正視它，并采取相應(yīng)的措施積極地解決，這對(duì)于我市國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展、把我市建設(shè)成園林化生態(tài)城市極為重要。（本文作者：高淑紅 單位：齊齊哈爾市水資源管理處）