張潔祥,閔 瑞,楊欽濤
(鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院,河南鄭州450001)
深層地下水是地質(zhì)歷史時(shí)期特定氣候條件下形成的、現(xiàn)代補(bǔ)給來源很少、恢復(fù)更新速度極其緩慢、補(bǔ)給周期長(zhǎng)、幾乎不受氣候波動(dòng)影響的地下水.超深層地下水是指埋深450~2 550 m的深層地下水資源,溫度高且富含多種對(duì)人體有益的微量元素,具有較高的開發(fā)價(jià)值[1].超深層地下水的循環(huán)周期長(zhǎng),一般在數(shù)千年以上,基本上可以看作是一種不可再生資源[2].
由于超深層地下水存在較高的利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,一些地區(qū)已開始開采超深層地下水,并且存在掠奪式開采、超采、濫采等問題.不合理的開發(fā)利用超深層地下水引起的地下水位不斷下降,不僅會(huì)讓儲(chǔ)備的地下水資源面臨枯竭的危機(jī),也存在被污染的淺層地下水滲透到深層地下水的風(fēng)險(xiǎn).由于深層地下水循環(huán)較慢,污染后很難處理,因此保護(hù)超深層地下水是十分必要和緊迫的[3].
目前人類對(duì)超深層地下水資源的利用主要為地?zé)崴透缓⒘吭氐牡V泉水.地?zé)崴羌療?、礦、水等于一體的資源,是一種獨(dú)特的、廉價(jià)的清潔能源.它的高層次開發(fā)利用能凈化和改善環(huán)境,尤其是天然熱能的直接利用將大量減少大氣中的粉塵污染.目前開采的深度主要在600~1 350 m的范圍內(nèi).此范圍內(nèi)地下水的化學(xué)類型為HCO3—Na型;硬度為20 ~49 mg/L,屬于軟水;pH 值為8.0 ~8.6,呈弱堿性;水中含有鍶等多種微量元素,可以作為醫(yī)療用水和飲用礦泉水[1].
我國(guó)目前利用超深層地下水主要體現(xiàn)為:使用超深層地下水作為飲用礦泉水;地?zé)崴畱?yīng)用于冬季供暖、農(nóng)業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖和育苗栽培、生活用水、洗浴用水、工業(yè)利用、發(fā)電等.部分地區(qū)由于缺乏超深層地下水資源的管理,未能征收水費(fèi),致使一些用水大戶開采積極性較高,不能統(tǒng)一聯(lián)合開采,造成井網(wǎng)密度過大等問題,不利于超深層地下水資源的可持續(xù)利用.還有一些居民小區(qū)的地?zé)崴前垂潭〝?shù)額包月收費(fèi),很多居民只管用水,不考慮用水量的多少,連洗車、沖馬桶都是地?zé)崴?,造成了寶貴的超深層地下水的嚴(yán)重浪費(fèi)[4].
a.開采混亂,缺乏統(tǒng)一規(guī)劃.一些居民小區(qū)和人口較密集的單位為了節(jié)省水費(fèi),提高區(qū)內(nèi)人口的生活質(zhì)量,盲目進(jìn)行超深層地下水資源的開發(fā).有些洗浴中心為了節(jié)約燃料和用水費(fèi)用,以溫泉洗浴提高自身影響力也進(jìn)行建井開采.由于超深層地下水的開采缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,局面混亂,致使建井?dāng)?shù)量多,井間間距不合理,形成了一定的開采井網(wǎng)密度.由于這些井大多處在同一開采層段,井間具有聯(lián)通性.長(zhǎng)期大量開采下去,有可能造成超深層地下水資源過早枯竭,形成局部下降漏斗,引起地面沉降、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害[5-6].
b.體制不健全,缺乏統(tǒng)一管理.超深層地下水資源也屬于水資源,且其開發(fā)利用直接影響當(dāng)?shù)厮Y源的整體開發(fā)利用和節(jié)約保護(hù).但水行政部門沒有建立有效的開采和管理制度,對(duì)各單位的新建井審批和監(jiān)察力度不夠,對(duì)成井后缺乏開采量的統(tǒng)一管理,以至于出現(xiàn)開采混亂、大肆浪費(fèi)的現(xiàn)象[4].
c.利用結(jié)構(gòu)單一,浪費(fèi)嚴(yán)重.超深層地下水在開采后處于統(tǒng)籌的低層次利用狀況,僅將其作為普通水一次性利用,主要用于日常洗滌、洗浴、冬季供暖、沖廁用水等,不能充分利用其價(jià)值.例如供暖系統(tǒng)、發(fā)電等用水量大,但在用過后卻作為廢水就地排放,沒有進(jìn)行深層次的開發(fā)利用,造成了寶貴資源的二次浪費(fèi).其廢水可根據(jù)《水文地質(zhì)手冊(cè)》中地?zé)崴煌瑴囟认碌挠猛具M(jìn)行多次開發(fā),提高其利用率和經(jīng)濟(jì)效益,具體見表1.另外超深層地下水用戶對(duì)這種水資源的認(rèn)識(shí)較少,沒有正確理解保護(hù)超深層地下水的重要性,在生活中缺乏節(jié)水意識(shí),浪費(fèi)嚴(yán)重[7].
表1 水溫度和用途分類
d.對(duì)超深層地下水的研究較少,盲目開采具有潛在危險(xiǎn).由于現(xiàn)階段對(duì)超深層地下水的利用和其特性研究較少,加上其非科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化的開采和使用,有可能給環(huán)境帶來一定的危害.一方面,過量開采導(dǎo)致地下水位下降,很可能會(huì)導(dǎo)致深部巖層壓力下降而造成或加劇地面沉降,而地面的不均勻沉降將直接導(dǎo)致地裂縫的發(fā)生,還有可能引發(fā)地震[6].上海和天津等地就曾由于大量開采地下熱水引起地面沉降和地裂縫.另一方面,在抽取地下熱水的過程中,由于接近地表的壓力下降,水中含有的一些有害氣體可能會(huì)排放到大氣中,污染環(huán)境;超深層地下熱水中氟含量較高,會(huì)引起氟斑牙和氟骨癥等疾病,威脅人類健康[8-9].
超深層地下水資源不僅是一種不可再生資源,也是人類用水的最后保障,但過度開發(fā)這一消耗性水資源將帶來嚴(yán)重的后果,因此必須采取相關(guān)的保護(hù)措施,使超深層地下水資源得到合理的開發(fā)利用,保證資源的可持續(xù)利用,造福子孫后代.
a.制定合理的水資源開采戰(zhàn)略.對(duì)于有過境水的地區(qū),應(yīng)該盡量取用過境水,減少對(duì)超深層深層地下水的開發(fā)利用.對(duì)于依靠地下水作為水源的地區(qū),盡量開發(fā)利用當(dāng)?shù)氐臏\層地下水,深層和超深層地下水作為應(yīng)急水源或后備水源.由于淺層地下水積極參與水循環(huán),補(bǔ)給、更新速度快,可開采量大,開采保證程度高,而且容易開發(fā)利用,所以淺層地下水是這類地區(qū)開發(fā)水資源最合適的水源.如果遇到枯水季節(jié)或枯水年份,淺層地下水的開采不能滿足需要時(shí),可以考慮開采超深層深層地下水,把超深層地下水作為淺層地下水供不應(yīng)求時(shí)的應(yīng)急水源.
b.健全超深層地下水資源開采的審批和管理體制.水務(wù)管理部門須對(duì)所屬境內(nèi)的超深層地下水已開采情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和管理,計(jì)劃開采超深層地下水資源的單位應(yīng)向水務(wù)管理部門提出開采申請(qǐng)和方案,并由管理部門按照其統(tǒng)一的開采規(guī)劃進(jìn)行充分論證和嚴(yán)格審批.對(duì)于通過審批的開采項(xiàng)目,必須在主管部門的指導(dǎo)下進(jìn)行開采.建井后,交由水務(wù)管理部門進(jìn)行管理,所有用戶必須安裝計(jì)量設(shè)施,嚴(yán)格控制其開采量和開采強(qiáng)度,并對(duì)超深層地下水進(jìn)行高價(jià)按量征收費(fèi)用,減少浪費(fèi).
c.充分利用超深層地下水資源.加強(qiáng)對(duì)超深層地下水資源的相關(guān)研究,并根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的分級(jí)開發(fā)利用,避免這種高利用價(jià)值水資源的浪費(fèi).如:利用其熱能可以進(jìn)行發(fā)電,余熱進(jìn)行冬季供暖和洗浴用水,對(duì)利用過的水進(jìn)行再開發(fā)利用等多級(jí)利用模式,充分利用其所有價(jià)值,創(chuàng)造更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益.
d.對(duì)超深層地下水進(jìn)行分層開采,加強(qiáng)地下水回灌.如需開采超深層地下水應(yīng)首先在開采地段進(jìn)行可開采量評(píng)價(jià),在使用深層地下水的過程中,應(yīng)該分階段、分層位開采深層地下水,建井最好是分層止水,不提倡混合井.這樣,在開采深層地下水時(shí),就可以有目的、有計(jì)劃地分層開采,使每個(gè)含水層都有機(jī)會(huì)進(jìn)行恢復(fù)更新.另外對(duì)生產(chǎn)井要進(jìn)行嚴(yán)格管理,對(duì)水質(zhì)優(yōu)劣相間的含水層要嚴(yán)格止水,分層開采.同時(shí),根據(jù)開采強(qiáng)度加強(qiáng)回灌措施,為深層地下水提供足夠恢復(fù)、更新的機(jī)會(huì),使超深層地下水資源能夠得到可持續(xù)利用.
[1]白宏潔,方永倫.開封市超深層地下水現(xiàn)狀與可持續(xù)利用探討[J].人民黃河,2010(10):78-79.
[2]劉花臺(tái),郭占榮.深層地下水及其可利用性分析[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2008(2):124-128.
[3]超深層地下水是穩(wěn)定的備用資源[EB/OL].(2011-02-22)[2011 - 05 - 08].http://news.sina.com/c/sd/2011 -02 -22/1122021994222_2.html.
[4]閆磊.古城開封用深層地下水洗車沖馬桶過度開采面臨枯竭[EB/OL].(2009-02-25)[2011-05-08].http://www.cnr.cn/hnfw/xwzx/yw/200902/t20090225_5052568_1.html.
[5]王利民,韓樹祥,王志強(qiáng).平原縣地?zé)崴Y源開發(fā)管理初探[J].山東水利,2008(11):24.
[6]王衛(wèi)東,彭建兵,張永志,等.西安市地?zé)崴_采現(xiàn)狀及其環(huán)境問題[J].水土保持研究,2005(10):266-267.
[7]林黎,趙蘇民,王心義.天津地?zé)崴_發(fā)利用狀況及保護(hù)對(duì)策研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,25(2):105-110.
[8]王秀艷,粱建軍,王成敏,等.超采深層地下水引起的地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2008(16):151-154.
[9]趙秀蘭,陳寧生,臧逸中.深層地下水開采引起的生態(tài)環(huán)境問題及其治理[J].地下水,2005(01):47-49.