董志塬地下水资源及其可持续利用

大规模集中开采， 西峰城区、 十里湾水源地地下水位持续下降， 形成降落漏斗， 这一区域地下水位年降幅 ’%$# ’,,, . #$$$ 年度， 平均降幅 #%&/ !， 降落漏斗面积 #$%#$ -!# ， 比上年度增 . &%/’ !， 加 *%$, -!# 。城区水源地地下水位降落漏斗面积达 *%&& -!# ， 基 本趋于稳定； 十里湾水源地降落漏斗面积为 /%*( -! ， 比上年度
’$$) 4 $3 4 ’) ! 收稿日期：
作者简介： 曹满益 （(+#$ 4 ） ， 男， 甘肃庆阳人， 工程师， 主要从事工程水文地质勘查及水利水电工程施工。
#*+ — —含水层厚度均值 （!） ， !— ! " #$%& !。
甘肃水利水电技术 （#）严格取水许可， 强化地下水统一管理
第 &, 卷
第 )+ 卷第 " 期 ’$$) 年 (’ 月 ・ 水文水资源 ・
甘肃水利水电技术 #$%&’ ()’*+* ()’*,*$% -*&)’
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经计算， 董志塬地下潜水容积贮存量为 #’%( ) ’$* !& 。 ! 地下水资源开发利用现状与存在问题 自上世纪 +$ 年代以来， 为了满足不断增加的需水要求， 曾 经多次掀起过开发利用地下水的高潮。在这个过程中， 存在一 些部门或个人为了局部利益、 眼前利益而无序地竞相开采地下 水和掠夺性开采地下水问题。特别是近年来， 随着投资主体多 元化， 一些水法意识和水忧患意识淡薄者， 利用政府主管部门存 在的管理力量薄弱等漏洞， 不申请， 不办证， 乱开滥采， 导致局部 局域机井工程分布密度过大， 开采量急剧增长。据调查， 截至 董志塬 #’ 个乡镇共有机井 ,#& 眼， 其中正常运行的 ((& #$$$ 年， 眼， 其余因设备老化失修或水源枯竭而无法运行。这些机井大 部分分布在塬心地带， 密度高， 开采量大。另外， 地处董志塬中 部的西峰区系庆阳市政府所在地， 人口较多， 需水量大。多年 来， 一直以地下水作为城市供水的主要水源， 在塬心附近 ’$%( 经过多年 -! 范围内建成城区和董志乡十里湾村两个水源地，
董志塬地下水资源及其可持续利用
曹满益
（环县扬Baidu Nhomakorabea工程指挥部， 甘肃 西峰 !"#$$$）
摘要： 针对董志塬地下水资源量一直不清和长期以来存在的盲目开发、 超量开采而造成的地下水位降落漏斗不断扩 大、 水源濒临枯竭的问题， 通过利用野外调查资料与收集到的相关资料， 利用水量均衡原理， 分析了董志塬地下水资 源的成因、 储存量、 补给量和允许开采量， 进而提出了改善董志塬水文地质环境， 保证地下水资源合理开发、 有序开 发， 高效利用、 可持续利用的对策， 为区域经济社会发展提供可靠的水资源支撑。 关键词： 地下水； 开发利用； 董志塬 中图分类号： %&’()*+ ! 问题的提出 董志塬地处甘肃省庆阳市中南部半湿润地区， 总面积 是我国最大的黄土塬。近 )$ 0 来， 随着区域人口增 -(’ ./’ ， 加， 经济社会快速发展， 城市化不断扩大， 董志塬地下水资源 的开发利用量逐年增加， 导致地下水位急剧下降， 形成的降 落漏斗逐渐扩展， 在局部区域已经出现了多个降落漏斗合并 叠加的现象， 地下水源濒临枯竭。 如何解决好董志塬日益严重的地下水资源问题， 保证可 持续利用， 为西部大开发战略的顺利实施和全面建设小康社 会奋斗目标的早日实现提供水资源基础和支撑， 已成为最突 出的区域热点问题之一。结合近年野外实际调查和收集到 的资料， 重点分析了董志塬地形、 构造、 地层特性、 地下水容 积贮存量、 天然补给量、 允许开采量及井网布置等问题， 旨在 揭示董志塬地下水资源特点， 提出合理利用、 优化配置对策。 " 地下贮水构造特点及贮存量分析 （(）地形、 地质特征 董志塬属鄂尔多斯台向斜的西南部， 是 “陇东盆地” 的一 部分。由于地壳不断上升， 河流沟谷剧烈下切， 将原盆地分 割成为单独的塬体。其东为马莲河， 西为蒲河， 实际上是马 莲河、 蒲河的分水岭。二河及其支沟将塬体切割得支离破 碎， 多数沟谷下游已切入基岩， 塬面与沟谷高差在 ’$$ / 左 右。塬面南北狭长， 略向东南倾斜， 中间高， 东西低， 倾角一 般为 ’1 2 "1， 愈靠近塬边， 倾角愈大 （)1 2 !1） 。 董志塬第四系下伏为白垩系砂页岩， 产状近乎水平。第 四系地层厚度大， 分布广， 层位稳定， 岩性均一， 产状平缓。 下更新统午城黄土厚 "$ 2 3$ /， 普遍出露于塬体四周侵蚀沟 的中上游谷底， 坚硬致密， 透水性差， 可视为相对不透水层， 其上覆中更新统离石黄土， 厚度 (’$ 2 (#$ /， 在谷坡、 沟头及 沟壁普遍出露， 成分均一， 较松散， 具有大孔隙及垂直节理， 含水性好。中更新统离石黄土上覆为上更新统马兰黄土， 厚 约 ($ /， 分布于塬面部分， 成分均一， 具大孔隙垂直节理， 有 利于降水入渗。 文献标识码： , （’）地下水分布及特征 根据地形、 地质构造、 岩层特性等特点， 董志塬是一个独 立的水文地质单元。其主要含水层为中更新统离石黄土， 下 伏下更新统午城黄土， 是一相对不透水层， 系该贮水构造的 隔水层。地下水位埋藏深度变化大， 一般塬心埋藏较浅， 最 浅 (- /， 向塬边则逐渐加大， 塬边处地下水位埋深达 3$ 2 -# 同时与塬面宽度有关， 塬面宽， 则埋藏浅， 塬面窄， 则埋藏 /； 深。含水层厚度与埋藏深度相反， 塬心厚， 一般为 #$ 2 -# /， 塬边薄， 多在 ($ / 以下。水化学类型以重碳酸 4 镁 4 钙型 为主， 矿化度 $*’# 2 $*)’ 567， 属中硬淡水。 （)）地下水补给与排泄 董志塬第四系地层的产状平缓， 形成水平构造， 没有形 成自流水的可能性。塬面四周沟谷切割较深， 不同程度地切 入基岩， 地面上的水流均在深切的基岩槽内流动， 没有由地 表水补给的可能性。含水层下伏为午城黄土， 分布均一， 质 地坚硬致密， 透水性差， 厚度大， 不存在由下往上的越流补 给。可见， 大气降水是董志塬地下潜水的唯一补给源。 董志塬地下水埋藏较深， 远远大于黄土层潜水蒸发的极 限深度， 可以排除塬面上的地面蒸发排泄的可能性。所以， 在未开采条件下， 地下水以两种方式排泄： 一是以沟谷出露 的天然下降泉排泄， 二是以谷坡处的面状渗流蒸发排泄， 但 以前者为主要排泄方式。下降泉出露高程为 (’$$ 2 (’#$ /， 涌水量一般为 - 2 ’3 /) 68， 最大可达 (!$ /) 68。 （"）地下水贮存量分析 地下水容积贮存量是指在大气压力条件下， 含水层孔隙 中的重力水体积量， 与含水层体积成正比， 并与含水层的给 水度有关。即 ! 9 !" 9 !#$ 式中： — —容积贮存量 （/) ） ； !— — —含水层的给水度， !— ! 9 $*(#； ) — — —含水层体积 （ ） ； " / — —含水层分布面积 （/’ ） ， #— # 9 !$3*3’ : ($3 /’ ；
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扩展 $%&( -!# 。 " 地下水资源可持续利用对策 面对董志塬地下水资源的无序开采和超量开采， 地下水 位持续下降， 降落漏斗逐年扩展， 地下水资源濒临枯竭， 水文 地质环境不断恶化的现实问题， 要确立董志塬地下水是区域 经济社会发展的生命线的地位和基本观点， 坚持人口、 资源、 环境协调发展的原则， 以区域地下水资源合理开发， 有效保 护， 优化配置和可持续利用为出发点， 运用行政的、 法律的和 经济的手段， 强化董志塬地下水资源的统一管理， 为区域经 济社会可持续发展提供水资源安全保障。 （’）统一规划， 实行总量控制 地下水资源的开发利用规划要以允许开采量为依据， 这 是实行总量控制的前提。允许开采量是指在整个开采期间， 在不造成明显的不良后果的前提下能持续开采的最大开采 量。也就是说在长期开采条件下， 地下水仍应达到一种动态 均衡， 因此， 允许开采量应等于多年平均补给量。天然降水 是董志塬地下水的唯一补给源， 故有： "开 " "补 "补 "!#$ 式中： — —允许开采量 （!& 01） ； "开 — — —多年平均补给量 （!& 01） ； "补 — — —多年平均降水入渗补给系数； !— — —多年平均年降水量 （!） ； #— — —含水层分布面积 （! ） 。 $—
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地下水资源的开发利用必须按照区域水资源规划进行， 要 认真贯彻实施建设项目水资源论证制度， 并将论证结论作为取 水许可的根本依据， 切实把好取水许可关。对于不符合规划要 求的取水项目， 坚持不予审批； 对于不经水行政主管部门批准， 擅自修建水工程、 擅自取水等违法行为， 要严肃查处， 彻底遏制 一些部门和个人从局部利益出发， 无序地竞相开发问题， 遏制只 顾当前利益掠夺性开发造成水资源浪费和水文地质环境破坏问 题， 使董志塬地下水资源的开发利用真正走上有计划、 按秩序进 行的轨道， 防止水文地质环境的进一步恶化。 （&）建立水市场调节机制， 实施有偿使用制度 解放思想， 转变观念， 确立水资源商品意识， 建立水市 场。充分利用价格经济杠杆作用， 优化配置水资源。要开征 农业灌溉水资源费， 划定禁采区和限制开采区， 在限制开采 区内要严格按照水行政主管部门核准的取水量取水， 对超量 取水实行累进加价收费。通过水资源的有偿使用， 提高其空 间配置的高效性， 使希缺资源在保障生存的前提下， 向高效 产业、 高效区域流动， 实现以管理促发展的目的。 （2）建设节水型社会， 实现全面节水 把节约用水工作当作一项革命性措施来抓， 建设节水型 农业、 节水型工业和节水型城市。要加大农业产业结构、 种 植结构的调整力度， 积极推行先进高效的节水技术， 大力发 展低压管灌、 喷灌和微灌， 实现在农业用水总量不增加的前 提下， 灌溉面积进一步扩大； 要限制高耗水工业项目的立项 上马， 淘汰、 关停一批耗水量大的工业企业， 促使企业进行技 术革新， 提高工业用水的重复利用率； 要实施城市生活定额 供水和超定额累进加价收费制度， 积极推广应用节水设施和 器具， 控制城市生活用水总量。 （(）狠抓水土保持， 增加降水入渗补给 继续抓好塬区农田基本建设， 提高塬面平整度， 消除地表径 流形成条件， 新建和加固侵蚀沟沟头防护、 水窖和涝池等工程， 集 蓄地表径流； 在塬边坡地实施退耕还林、 还草， 抓好塬面四旁林、 行 道树等工程建设， 大力推进城市绿地建设进程， 提高植被覆盖率， 充分利用林草对降水的截留作用， 滞蓄雨水。通过实施生物措施 和工程措施， 改善董志塬地面条件， 使塬面雨水不下塬， 提高降水 入渗补给能力， 保证地下水资源可持续利用。 # 结论 （’）董志塬是一个独立的水文地质单元， 主要含水层为 第四系离石黄土， 厚 ’#$ . ’($ !， 地下水埋深变化大， 最浅 ’* 最深 *( !。地下潜水总容积贮存量 #’%( ) ’$* !& 。 !， （#） 降水是董志塬地下水资源的唯一补给来源， 年补给量与允 许开采量相等， 为 ($$+%2) ’$2 !& 。平均单井影响半径 #2# !。 （&）实施董志塬地下水资源统一管理， 解决竞相开发、 掠 夺性开发问题， 是实现地下水资源优化配置的核心， 实行计 划用水， 厉行节约用水， 提高水资源利用效率， 是实现董志塬 地下水资源利用的高效性、 可持续性的根本途径； 加大塬区 水土保持力度， 提高降水入渗补给率， 是董志塬受损水文地 质系统恢复与重建的关键。