某水源地浅层水开采的地质环境影响评价及对策

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  [摘要] 供水水源地进行地下水抽取,导致众多环境问题出现。本着对水源地开采对环境影响评价应采取的科学、全面、客观的原则,本文对郑州雁鸣湖文明示范区水源地供水工程进行环境影响评价,认为开采对环境影响较小,不会造成水资源枯竭等问题,但可能导致地表水污染地下水源,对可能引发的问题提出了相应的环境保护方案。
  [关键词] 水源地 地质环境影响评价 地下水
  
  中牟县位于半湿润、半干旱气候带的郑州市东部,水资源不足,供需矛盾比较突出。根据对中牟县城区需水量预测分析表明:2011年缺水总量约364.3万m3。从经济和社会的长远发展考虑,在实施节约用水的前提下,应积极选取具有开采潜力的地下水水源,解决用水缺口。
  水源地位于中牟县北部,雁鸣湖附近,雁鸣湖原是黄河引水工程赵口总干渠的沉沙池,小浪底水库建成后,雁鸣湖水利灌溉和沉沙功能逐步衰退,而沉沙池因地势低洼、常年积水逐渐形成湿地性湖泊。雁鸣湖生态文明示范区地下水源丰富,且水位较浅,周边存在多条河流,故有一定的开采潜力。
  1.水源地环境背景条件及水质状况
  1.1 环境背景与城市概况
  水源地南距中牟县城约20km,位于黄河冲积平原上部,地势呈西北高、东南低走势,海拔高程83.5m~76m,地面坡降在1/4000~1/5000之间。水源地地处温带属半湿润、半干旱大陆性季风气候,春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季湿润凉爽,冬季寒冷干燥,四季分明。多年平均气温14.2℃,多年平均降水量611.9mm,多年平均水面蒸发量为1492.6mm。全年无霜期多年平均213天,日照2115.4h,平均风速2.2m/s,多年最大积雪厚度50cm,多年最大冻土层深度为25cm。
  中牟县城区是正在发展的中型城市,是全县的政治经济文化中心和交通枢纽。由11镇6乡,431个行政村组成,土地总面积1416.6平方公里,总人口68万人。
  1.2 浅层地下水赋存及补、径、排条件
  水源地的大地构造单元处于华北坳陷中的开封凹陷内。自古近纪以来,构造运动在该区内主要表现形式为沉降,其结果为堆积物的沉积创造了条件。水源地及附近全为新生界所覆盖,基底构造以断裂为主,均为隐伏断裂,断裂展布方向以北西向、近东西向为主。依据地层时代、岩性组合及地下水动力学特征,该区第四系地层划分为浅、中、深层三个含水岩组。浅层水系指埋藏于地表下100m以内的含水岩组,据勘察结果表明,浅层水含水层为全新统(Q4al)和上更新统(Q3al)黄河冲积层,岩性由粉细砂、细砂、局部为中细砂组成。
  浅层地下水的补给以大气降水入渗为主,其次为黄河测渗及其他河流、渠道渗漏、农田灌溉回渗及地下径流补给。浅层地下水径流总体流向为自西北向东南径流。浅层地下水的排泄主要是工农业用水开采和蒸发及侧向径流,本区河流洪水期水位高补给地下水,枯水期地下水位高向河流径流排泄。乡镇以居民生活用水开采为主,外围以农业、灌溉开采为主。
  1.3 浅层地下水水质状况
  1.3.1 水化学特征
  浅层地下水化学类型、矿化度、总硬度、总碱度的形成,受当地地质、地貌、水文地质条件和地下水规律的控制,呈现垂直分带性。浅层地下水水质在100m深度内,大体以地下深度50m为界,可以分为上下两段:50m以上矿化度359~712mg/L,总硬度279.02~406.73mg/L,水化学类型为HCO3—Ca·Mg、HCO3—Na·Ca·Mg型,适合生活饮用;50m以下浅层水水质较差,矿化度798~1288mg/L,硬度412.43~562.60mg/L,水化学类型为HCO3·SO4·Cl -Na·Mg、HCO3·SO4-Na·Mg型,局部不太适宜饮用,对工业用水、农业灌溉用水也有所影响。
  1.3.2 水质动态
  对两段浅层地下水在不同时间采取水样的分析结果显示:浅层地下水矿化度和离子含量具有在枯水期较高,丰水期较低的变化规律。据多年水文动态观测资料显示,水源地近年平均地下水位埋深为0.64~2.75m。其中2001~2002年水位埋深降至1.31~1.38m,同期年均降水量为453.7mm,比多年平均降水量614.9mm少26%,而随后的2003~2005年年平均降水量达767.1mm,则同期水位埋深迅速回到0.90~0.98m,这充分反映出浅层地下水资源的周期变化。据多年水质监测资料,水源地水质变化不大,地下水化学类型稳定。
  1.3.3 水质评价
  水源地浅层地下水为无色、无味、透明、无肉眼可见物、硬度低、低矿化度的中性水。其中化学、毒理学、细菌指标均符台中华人民共和国国家标准《生活饮用水卫生标谁(GB5749-2006)》,为适宜生活饮用的地下水。该浅层地下水均属起泡的水和非腐蚀性水,适合于一般锅炉用水。
  2.水源工程实施的地质环境影响评价
  雁鸣湖文明示范区水源地投产后,将打破区内的地下水平衡条件,形成一个以井群为中心的区域性降落漏斗。除此之外,还会带来相应的一系列地质环境问题。
  2.1水位下降及其影响
  2.1.1 对农业用水的影响
  水源地开采的影响区域内,修建有大量农田灌溉工程,对改善农业生产条件,防洪排涝起到了积极的作用。该区域内浅层水开采之后,导致降落漏斗出现。经过计算,水源地开采20年,水源井中心区域浅层水位降深11~29m,平均降深19m,面积15.61km2。农业开采用水主要层段为浅层水,一般开采深度40m左右。不难发现,在浅层水开采的影响区域内,地下水位的下降将直接影响到农业灌溉,部分灌溉井可能水量减少或者无水,另由于农业灌溉水泵扬程小,水位下降将影响水泵的使用。
  2.1.2 对湿地的影响
  水源地及其影响范围内的湿地主要为雁鸣湖,水源地开采引起地下水水位下降,地下水水位低于地表水水位,雁鸣湖水将垂直渗漏补给地下水。根据《雁鸣湖水系规划报告》,雁鸣湖规划进行防渗处理,故水源地开采对湿地影响较小。
  2.2 水资源枯竭问题
  水源地位于黄河冲积扇的中上部。该冲积扇分布在武陟—新乡—浚县—濮阳—兰考—尉氏—郑州范围内,含水介质在垂向上显示出从细到粗(亚砂土—粉土—粉细砂—细中砂)的变化特点。在南北方向上,该冲积扇向两侧厚度变薄,颗粒变细。水源地则位于黄河冲积扇的南翼,含水层北厚南薄,开采区水文地质条件良好,透水层为主要砂石层,加之水源地周边多条河流的存在,地下水位由于开采而下降,河水可通过透水层入渗补给开采区,故水源地地下水开采后,不会产导致生水资源枯竭。
  3.水源地环境保护措施
  3.1 建立水源地水源保护区
  根据有关法律法规要求,结合水源地的水文地质条件、地表水体和地下水开采情况,对雁鸣湖生态文明示范区水源地分级设置水源保护区。在不同保护等级的保护区内,制定相应的行政管理办法,实施生态保护、厂址兴建、打井审批等的差别化管理和奖惩措施。
  3.2 加强环境水文地质监测工作
  水源地开采运行后,建立地下水动态和土壤环境质量监测网,及时掌握水源地的地下水位、水质变化情况和发展趋势、地下水开采影响半径和降落漏斗的发展趋势,为科学管理水源地提供依据,同时,也便于及时采取对策,最大限度地减轻和消除水源地集中连续开采地下水可能出现的水环境负效应问题,以及对相邻取用水户的影响,确保水源地稳定供水,达到可持续利用的目的。
  3.3 加强污染源的监督管理工作
  实施污染物浓度与总量双轨控制。在水源地卫生防护区内禁止输送污水渠道、管道、输油管道通过;禁止建设油库、墓地;禁止兴建化工、电镀等有严重污染的企业;禁止设置城市垃圾、粪便和易溶、有毒有害废弃物堆放场和转运站,不得修建废污水渗坑;禁止利用未净化的工业废水、生活污水灌溉农田,控制超标施撒化肥、农药。
  4.结论
  雁鸣湖文明示范区水源地采用沿赵口总干渠两岸双排布置大口径井群开采地下水,可满足中牟县2011年新增需水量要求。工程实施后不会产生水资源枯竭问题,采取相应的水源地环境保护措施之后,水源地工程的环境影响较小,且可以保证水源地的可持续利用。
  参考文献:
   [1] 薛禹群等. 地下水动力学原理[M]. 北京:地质出版社,1989年.
  [2] 张胜利,李光录,李凯荣. 武功县城漆水河傍河水源地的水量和环境影响评价及对策[J].西北林学院学报.2000, 15.
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