淺析河南省商丘市中深層微咸水資源化
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作者：張毅
1 中深層微咸水資源化的必要性
商丘市水資源總量22. 84×108 rn3，人均水資源量303. 6m3，分別不足河南省和全國的2/3、1／8，遠低于國際公認(rèn)的人均500m3的極度缺水標(biāo)準(zhǔn)。口3受地域條件限制和工農(nóng)業(yè)及生活污染，商丘市地表水入境水量極少，各河污染十分嚴(yán)重，水質(zhì)均劣于五類，地下水是主要供水資源，淺層地下水是農(nóng)業(yè)灌溉的主要水源，
城鎮(zhèn)居民、企業(yè)等飲水以深層地下水為主，深層地下水水位埋深由20世紀(jì)70年代的3m下降到目前的60～75m，漏斗中心水位埋深超過80m，水位年平均下降速率約2m（圖1），補給緩慢，水位降落漏斗面積不斷擴大，屬消耗型強力開采。目前商丘市第四水廠引黃工程日供水量約7.5×l04m3，剩余城區(qū)供水及柘城、虞城等縣城供水均以深層地下水為水源，部分供水廠目前采用深層地下水與淺層地下水“分別建井、混合供水”的模式，存在污染、與農(nóng)業(yè)爭水、引發(fā)地面沉陷等環(huán)境地質(zhì)問題，不宜增大開采及長期超采。因此，中深層微咸水的開發(fā)利用是緩解商丘市供水矛盾較好的途徑，并通過與引黃水聯(lián)合調(diào)控以減少地下水的開采。
中深層微咸水的開發(fā)利用不僅可以減少淺層及深層地下水開采，降低中深層微咸水與深層地下水的水頭差，減緩中深層水對深層水越流補給造成的水質(zhì)惡化，而且能夠促進中深層地下水的循環(huán)，改善中深層微咸水水質(zhì)，有利于保障農(nóng)業(yè)用水及環(huán)境地質(zhì)問題。因此，中深層微咸水資源化對本區(qū)供水及地質(zhì)環(huán)境是具有顯著作用的。
2 中深層微咸水資源化的可行性
2.1 中深層微咸水水文地質(zhì)概況
商丘地區(qū)地勢平坦、視野開闊，第四系厚度400～450m，中深層地下水主要賦存于第四系更新統(tǒng)(Qp)中下部，埋藏深度70～350m，含水層多呈透鏡體狀，層位較不穩(wěn)定，巖性以粉砂、粉細砂為主，可見6～8層，累計厚度20～60m，單位涌水量3.0m3／h．m左右，富水性中等，導(dǎo)水系數(shù)285. 25m2/d，滲透系數(shù)10. 57m／d，釋水系數(shù)0.026，水質(zhì)較差。
中深層水因埋藏較深不能直接得到大氣降水補給，補給以上游側(cè)向徑流及淺層地下水局部越流補給為主；徑流方向自西北向東南，徑流緩慢，排泄以向下游側(cè)向徑流為主；目前沒有單獨開采，多年來水位埋深基本保持4～7m。
2.2 中深層微咸水水質(zhì)特征
中深層微咸水水化學(xué)類型以HC03．Cl．S04-Na及S04．Cl-Na型水為主，礦化度1700～
3500mg/L（礦化度一般在1700～2500mg/L之間），總硬度（以CaCO3計）300～1090mg/L，依據(jù)《飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)，礦化度、氯離子、硫酸根離子及總硬度等因子超標(biāo)，口感咸及苦澀。根據(jù)中深層微咸水的水質(zhì)因子含量，本區(qū)中深層地下水為陸相沉積的不連續(xù)鹽漬土的淋濾溶解作用形成的，受古河道變遷、積水洼地及古氣候等因素影響成斑塊狀不連續(xù)分布。
根據(jù)原商丘地區(qū)酒精廠5號供水井(井深255m)水質(zhì)資料，中深層地下水水質(zhì)為中性、極硬、耗氧量中等的微咸水，屬鍋垢很多的、具有硬沉淀物、起泡的腐蝕性水（表1）。與深層地下水水質(zhì)“中性～弱堿性、極軟～軟、很低～低耗量的淡水，屬鍋垢很少～較多的、具有硬沉淀物、起泡的非腐蝕性水”比較，中深微咸水不適宜作為工業(yè)鍋爐用水，在作為飲用水時硬度高且口感微咸苦澀，長期飲用對人體健康有不利影響。
2.3 中深層微咸水動態(tài)及資源量
中深層微咸水多年來未被大量開發(fā)，水位相對穩(wěn)定，20世紀(jì)70、80年代基本未開采，水位埋深3～5m;80年代末及90年代因城區(qū)部分單位、工廠開采，水位埋深6～lOm，漏斗中心水位可達17m;由于受中深層微咸水水質(zhì)較差影響，商丘市生活飲用及工業(yè)用水多改為深層地下水及淺層地下水，所以90年代中后期中深層微咸水基本不再開采，水位逐步得到恢復(fù)，2011年底水位埋深5～7m。多年來，中深層微咸水水位動態(tài)特征呈平緩“向斜”形態(tài)（圖1)，因此中深層微咸水的水位和資源量基本保持穩(wěn)定。
商丘市中深層微咸水可采資源量1. 47×108 m3/a，即每日可采資源量為40. 27×l04m3，由于中深層微咸水勘查工作少，其資源量還有待通過相關(guān)勘查進一步查明驗證。
3 中深層微咸水資源化的實施方式
根據(jù)商丘地區(qū)的區(qū)位特點、水資源賦存特征，中深層微咸水資源化的實施方式可分為三種形式。
1)微咸水的直接利用。商丘地區(qū)微咸水礦化度一般小于3 g/L，因此在農(nóng)業(yè)灌溉、微咸水養(yǎng)殖、冷卻用水等方面可以直接利用，而在進行農(nóng)業(yè)灌溉時要避開農(nóng)作物的幼苗期，對于礦化度小于3g/L特別是小于2 g/L的中深層微咸水可采用直接灌溉及咸淡輪灌方式進行開發(fā)利用，以確保農(nóng)作物產(chǎn)量及土壤環(huán)境。
2)微咸水淡化飲用。根據(jù)企業(yè)、城鎮(zhèn)及個體需水規(guī)模和水質(zhì)要求選擇咸水處理設(shè)備，對微咸水淡化處理后再飲用，緩解商丘深層地下水強力開采局勢和農(nóng)村飲水安全問題，并為解決商丘集中供水的地下水水源的水質(zhì)氟含量超標(biāo)尋求有效途徑。
3)混合淡化利用�；旌系峭ㄟ^中深層微咸水與低礦化水按一定比例進行混合后再利用。在利用微咸水進行農(nóng)業(yè)灌溉時，對于礦化度大于3g／L的微咸水應(yīng)采用混灌和混灌、淡水輪灌方式進行，混灌時根據(jù)兩種水的礦化度調(diào)整比例，混合后礦化度以小于2g/L為宜；對于城鎮(zhèn)集中供水，可根據(jù)微咸水與深層地下水或黃河水水質(zhì)指標(biāo)等按比例進行混合（表2），根據(jù)表2可知：中深層水與深層水按1:6、中深層水與黃河水按1:3.5混合比例進行時可滿足GB5749-2006集中式供水方式水質(zhì)限值；中深層水與深層水、中深層水與黃河水按1:2.5混合比例進行時可滿足GB5749-2006分散式及小型集中供水方式水質(zhì)限質(zhì)值；中深層水與深層水按1:3混合比例進行時可滿足農(nóng)村飲水安全工程二級水水質(zhì)限值。
微咸水淡化資源化是商丘中深層微咸水變廢為寶，緩解深層淡水資源緊張局勢的有效途徑；減少中深層與深層地下水的水頭壓力差，減緩深層水質(zhì)惡化速度，保護地下水環(huán)境，節(jié)約淡水資源；通過人工開采利用中深層微咸水打破現(xiàn)狀平衡，增加中深層微咸水上游的側(cè)向徑流補給，促進淡化中深層水。商丘城區(qū)開發(fā)深層地下水資源量約2510×104 m3/a，中深層與深層水保守按1:8比例混合可減少開采深層水資源量313. 75×l04 m3/a，如果累計柘城、民權(quán)、寧陵、虞城等縣可減少開采深層水1. 43×l08 m3/a，該量小于中深層微咸水可采資源量，不會造成中深層水水位持續(xù)下降及產(chǎn)生地面沉降等環(huán)境地質(zhì)問題。
4 中深層微咸水資源化的負(fù)面效應(yīng)分析
中深層微咸水資源化利用不當(dāng)時，對淺層地下水的水質(zhì)可能產(chǎn)生影響，造成淺層地下水水質(zhì)惡化，氯離子、硫酸根離子、溶解性總固體、總硬度等因子超標(biāo)，因此，生活污水、工業(yè)廢水排放前做好污水處理工作，而作為農(nóng)業(yè)灌溉用水時要加強利用前的淺層地下水原生水質(zhì)的化驗，充分掌握淺層地下水的水質(zhì)分區(qū)范圍、含水層巖性及滲透性等，考慮灌溉時段與雨季的時間關(guān)系，中深層微咸水與淺層水的混合比例或直接利用量應(yīng)適當(dāng)，避免中深層微咸水資源化可能引發(fā)的淺層水水質(zhì)輕度鹽漬化的負(fù)面效應(yīng)。另外，加強地下水的監(jiān)測工作，進一步掌握不同層位地下水的水力聯(lián)系，尤其是淺層地下水的水質(zhì)特征及變化，為區(qū)內(nèi)地下水資源的合理開發(fā)利用提供指導(dǎo)工作，及時處理中深層微咸水資源化可能引發(fā)的負(fù)面效應(yīng)，確保生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和利用。
5 結(jié)論與建議
商丘市屬于嚴(yán)重缺水城市，除引黃解決水資源不足外，合理開發(fā)利用中深層微咸水是必要的、可行的，商丘市中深層微咸水可采資源量1. 47×108 m3，采用直接利用、淡化飲用、混合淡化等方式變廢為寶是可行的，其負(fù)面效應(yīng)是可控的，中深層微咸水資源化對緩解深層淡水消耗型開采、提高農(nóng)村飲水安全、增加中深層水側(cè)向徑流補給促進微咸水淡化，有利于地下水資源的長期保護和開發(fā)，中深層微咸水資源化從水量、水質(zhì)等條件分析都是可靠的，是保障商丘市經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的一個有效途徑。
6摘要：根據(jù)商丘市水資源、供水現(xiàn)狀及中深層微咸水資源的賦存規(guī)律、水質(zhì)特征等，分析了中深層微咸水資源化的必要性和可行性，對微咸水資源化的直接利用、淡化飲用和混合淡化利用等實施方式進行論述，并對其負(fù)面效應(yīng)進行了分析，微咸水資源化有助于中深層可采資源量1. 47×l08 m3／a變廢為寶，有利于緩解商丘市供水緊張局面及改善地質(zhì)環(huán)境。
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