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近日,國家四部委聯(lián)合出臺了《華北平原地下水污染防治工作方案》,揭示了華北地區(qū)地下水污染嚴峻的現(xiàn)狀,就連首都北京也成了重災(zāi)區(qū),讓我們這些生活在華北地區(qū)的人感受到地下水污染正在逼近,我們每天喝的、用的水似乎都不再安全。
地下水污染就在我們身邊
地下水就像地下形成的巨大水庫,如今,這個水庫出了點問題。根據(jù)日前國土資源部公布的《2012年中國國土資源公報》顯示,在全國4929個地下水水質(zhì)監(jiān)測點中,近六成地下水為“差”,其中16.8%的監(jiān)測點水質(zhì)為極差級。
以我們生活的華北地區(qū)來說,4月26日,環(huán)境保護部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部及水利部聯(lián)合印發(fā)《華北平原地下水污染防治工作方案》?!斗桨浮分赋?,華北平原局部地區(qū)地下水存在重金屬超標現(xiàn)象,主要污染指標為汞、鉻、鎘、鉛等,主要分布在天津市和河北省石家莊、唐山以及山東省德州等城市周邊及工礦企業(yè) 周圍;局部地區(qū)地下水有機物污染較嚴重,主要污染指標為苯、四氯化碳、三氯乙烯等,主要分布在北京市南部郊區(qū),河北省石家莊、邢臺、邯鄲城市周邊,山東省濟南地區(qū)、德州東部,河南省豫北平原等地區(qū)。
如果說《方案》中的解釋還比較抽象, 那么近期在媒體上被熱議的“紅豆水”事件就更能體現(xiàn)華北地區(qū)地下水的狀況。今年4月,河北滄縣一處地下水呈現(xiàn)了紅色,當?shù)氐沫h(huán)保局長對此解釋說紅豆煮水也會出現(xiàn)這種狀況。我們在質(zhì)疑“紅豆水”這一說法的同時,也不妨看看具體檢測數(shù)據(jù):井水苯胺為每升7.33毫克,超出飲用水標準每升0.1毫克70多倍。這樣令人驚悚的數(shù)字在華北地區(qū)地下水檢測中并不罕見。
值得注意的是,這個《方案》是我國第一個針對區(qū)域地下水污染防治的工作方案。清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系教授王占生告訴記者,由于華北地區(qū)地表水資源不夠豐富,相較其他地區(qū)更加依賴地下水。而本地區(qū)人口密度較大,更要密切關(guān)注與人們息息相關(guān)的地下水污染問題。
抓住地下水污染的源頭
地下水深藏地底,它的污染從何而來呢?《方案》分析了華北平原地下水污染的成因。其中,海河流域受污染地表水滲入補給是地下水污染的重要原因。2010 年,該流域廢水排放量高達49.73億噸,未達標的斷面比例為60.6%,污染嚴重的河流渠道、過量施用化肥和農(nóng)藥以及不達標的再生水灌溉區(qū)等對地下水環(huán)境 影響顯著。
同時,重點污染源排放也是造成地下水污染的重要原因。華北平原石油化工行業(yè)(包括勘探開發(fā)、加工、儲運和銷售)、礦山開采及加工、生活垃圾填埋場、工業(yè)固體廢物堆存場和填埋場、高爾夫球場等重點污染源對地下水產(chǎn)生點狀、線狀污染,部分中小型企業(yè)產(chǎn)生的廢水未加處理通過滲井、滲坑違法向地下排放直接污染地下水。
在這些污染源頭中,中國地質(zhì)科學(xué)院現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境研究所林景星教授特別提到了污水灌溉的危害,“20多年前,有些人認為用地表污水灌溉可以節(jié)約水資源,污水中含有廢料,更能帶來大豐收。這種方法造成的結(jié)果就是污水滲入地下,使得地下水被污染?!?/p>
不過,地下水污染程度根據(jù)埋藏的深淺有很大不同。王占生表示,目前淺層地下水污染較嚴重,而深層水質(zhì)量普遍尚可?!度A北平原地下水污染調(diào)查評價》也顯示,華北平原淺層地下水綜合質(zhì)量整體較差,且污染較為嚴重,直接可以飲用的地下水僅占22.2%,未受污染的地下水僅占采樣點的55.87%。深層地下水綜合質(zhì) 量略好于淺層地下水,污染較輕。
“但是,深層水也并非真的安全。今年初山東濰坊一些企業(yè)涉嫌通過高壓水井向地下排污的事情就會嚴重影響深層地下水,”王占生說,“而有時候深層水井沒有完全封好,使得淺層水滲入深層,也會給深層地下水帶來污染?!?/p>
地下水污染的危害不可不防
被污染了的地下水有什么危害呢?王占生介紹,不合格水對人體的危害,有看得見的,有看不見的??吹靡姷耐ǔJ俏⑸镂廴疚:?,可能致人突發(fā)急性疾病,好在國人習慣飲用開水,可以殺死微生物污染物,這個危害表現(xiàn)并不明顯。而看不見的危害,容易被忽視但更值得關(guān)注。飲用有機化合物超標的水,容易導(dǎo)致慢性疾病。一天兩天沒問題,但有機化合物會在人體中富積,最終對身體造成危害,嚴重時可能致癌、致畸、致突變。而“砷”等重金屬離子超標的水致癌危險則更大。
無法飲用,那么能不能用于灌溉呢?林景星表示,被污染地下水中的物質(zhì),尤其是汞、鉻、鎘等重金屬離子會在土壤中積累,對農(nóng)作物有害,還是會間接作用在人體。很多地方用重金屬超標的地下水灌溉,使得當?shù)卮竺字亟饘俪瑯藝乐?,甚至出現(xiàn)了很多當?shù)厝硕疾怀援數(shù)禺a(chǎn)的大米的情況,而大米重金屬超標又不像蔬菜農(nóng)殘超標那樣能快速檢測出來,會對人體產(chǎn)生長期危害。
值得注意的是,很多人覺得只要“管住嘴”就能避免地下水污染帶來的危害,以為家中只要裝了飲水機便能放心了。而國外大量研究發(fā)現(xiàn),水中有害物質(zhì)只有三分之一是通過飲用進入人體,另外三分之二是通過皮膚吸收和呼吸進入人體――在洗浴、洗滌、刷牙、洗臉時,仍然逃不脫水質(zhì)污染的影響。
地下水污染治理是件“撓頭”的事
既然地下水污染有如此危害,如何才能使其重新變清呢?說起地下水污染治理,人們往往會想到地表水治理。其實兩者有很大不同。林景星表示,由于污染物進入含水層,以及在含水層中運動都比較緩慢,污染往往是逐漸發(fā)生的,若不進行專門監(jiān)測,很難及時發(fā)覺。發(fā)現(xiàn)地下水污染后,確定污染源也不像地表水那么容易。
“更重要的是,在排除污染源之后,地表水可以在較短時期內(nèi)達到凈化;而地下水,即便排除了污染源,已經(jīng)進入含水層的污染物仍將長期產(chǎn)生不良影響??梢哉f,地下水污染治理是件‘撓頭’的事,世界各國都為此困擾。因此,地下水污染應(yīng)該重在防范,而不是治理。”林景星說。
同時,林景星介紹,在地下水污染尚未解決的情況下,盡量避免使用淺層地下水、選擇深層地下水是個可行的方法,因為深層水污染情況要輕得多。不過,長期使用這一方法會使深層水抽取過多,造成地下水面下降等問題,因此只是治標而不治本?!暗叵滤廴菊嬲伪镜姆椒ㄟ€是要依賴于自然水循環(huán),保證地表水干凈,這些地表水滲透進地層,與地下水進行交換,使得地下水污染狀況減輕直至水質(zhì)達標。當然,這一過程非常緩慢,至少也需要幾十年?!?/p>
在治標與治本之間,目前比較有效的方法是對被污染的水進行深度處理。王占生介紹,深度處理可以通過活性炭等物質(zhì)吸附水中的有機污染物,達到水質(zhì)達標的要求。不過,深度處理方法目前還只是用于地表水凈化,尚未用到地下水,且費用高昂,不利于推廣。此外,對重金屬離子超標的地下水采用深度處理的方法也不管用,只能考慮離子交換、膜技術(shù)等,同樣存在著公益與費用的問題。
北京飲用水尚可放心
地下水污染治理并非一朝一夕,那么每天都要依靠地下水的北京市民該如何放心用水呢?根據(jù)《方案》,北京地下水情況也不容樂觀,南郊是有機物污染較嚴重的地區(qū)。不過,北京市區(qū)居民不必為了飲用水安全問題過分擔憂。
清華大學(xué)飲用水安全教研所張曉健教授告訴記者,在北京市政自來水系統(tǒng)內(nèi),都會保護水源井的深層水。一旦發(fā)現(xiàn)水源井重金屬或有機物超標,就會停止開采。如果發(fā)現(xiàn)某個水源井有微量無機物超標,也會采用調(diào)配方法,即把多個水源井的水混合,使得水質(zhì)合乎標準。
張曉健介紹,上世紀50年代,北京人基本上都是喝地下水,隨著城市發(fā)展,用水需求上升,開始引入地表水。目前北京市政自來水管中的地下水和地表水比例約為1:2。這些地下水有的來自城區(qū),比如紫竹院、馬連道等處的水井,但是所占份額較小,大部分地下水還是來自周邊區(qū)縣。
地下水治理費用是地表水的上千倍
地下水的治理難度非常大,清華大學(xué)土木水利學(xué)院楊大文教授表示,治理成本有時是治理地表水的上千倍。
地下水有不同深度,地表水可以直接采樣,但是地下水的采樣卻需要通過打井等方式,這項工作非常復(fù)雜。即便確定了某地深層地下水遭受污染,治理起來也費時費力。目前的污水凈化分為物理、化學(xué)和生物方法以及它們的組合方法。一般生物方法比較經(jīng)濟,如活性污泥或生物膜法。
由于地下水污染的區(qū)域往往范圍較大,井口狹窄,這就使活性污泥法和生物膜法這些生物技術(shù)無法大規(guī)模的開展?!艾F(xiàn)有的方法主要是利用清水大量注入深井中進行稀釋,這必將造成更大的水資源的浪費?;蛘吖嘧⒋罅刻砑犹厥馑巹┑娜芤海徺I這些藥劑無疑是筆巨大的開支,效果如何也很難保證。所以最好的治理方法就是預(yù)防?!睏畲笪恼f。
“深井灌注”難保安全
地下水污染仿佛是伴隨工業(yè)發(fā)展而生的“原罪”,沒有哪個國家能完全規(guī)避它。
雖然濰坊市許多工廠將污水通過高壓水井壓到地下1000多米的水層的事情并沒有查實。但在歐美,有些地方允許向地下排放污水,但必須通過專門的方式排放,且對地下排污的水質(zhì)要求要高于地表排污?!坝捎诘叵滤h(huán)很慢,修復(fù)也更困難,所以對排污的水質(zhì)標準要求非常高?!?/p>
目前,美國 89% 的工業(yè)廢水采用深井灌注的方式被深埋到地下。這種技術(shù)顧名思義,就是在地質(zhì)結(jié)構(gòu)符合條件的情況下,構(gòu)筑一個千米深井,然后將工業(yè)廢液灌注進去,封存其中。在灌注過程中,廢液會穿越若干個地層,會有六層安全保護管道將廢液和周邊地層完全阻隔。隨著時間推移,酸性廢料和堿性土壤層中和,最終實現(xiàn)無害化。
但是,美國實施深井灌注有著嚴格的規(guī)范,它的前提是保證排放物與地下水完全隔絕。目前人們開采地下水的深度一般不超過 300 ~500 米,“深井灌注”的井深通常約 800 米到超過 3200 米不等。
然而,在美國歷史上,始于上世紀 50 年代的深井灌注技術(shù)還是遇到過兩次事故,一次是 1966 年在科羅拉多州,一家化工企業(yè)在利用深井灌注廢液過程中由于壓力過大引起了地震。另一次事故是某一個深井管道腐蝕,造成滲漏。
隨后,美國環(huán)保署連續(xù)頒布法案,要求企業(yè)在實施深井灌注的時候,必須提供“無轉(zhuǎn)移”示范證明,確保在1萬年內(nèi),所灌注液體的有害成分不會從灌注區(qū)發(fā)生轉(zhuǎn)移,或者當有害廢料離開灌注區(qū)的時候,已經(jīng)不再含有有害成分。
近幾年,深井灌注技術(shù)已開始逐步進入中國。由于深井地下的地質(zhì)勘察很困難,所以不可能像地表地質(zhì)勘察那樣全面細致。即便現(xiàn)在確認地下沒有斷層,也不能保證它像美國環(huán)境署規(guī)定的“1 萬年無轉(zhuǎn)移”。與此同時,由于中國還沒有出臺相應(yīng)相關(guān)法規(guī),所以對于這一技術(shù)的監(jiān)管還是一片空白。在國務(wù)院行政法規(guī)規(guī)定中,只有《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》涉及深井灌注行為,但沒有具體、有針對性的規(guī)定。
而目前在美國,除了完備的立法外,技術(shù)革新也為地下水污染修復(fù)帶來了曙光。可滲透反應(yīng)墻(簡稱“PRB 技術(shù)”)是目前歐美許多發(fā)達國家新興的用于原位去除地下水及土壤中污染的方法。
可滲透反應(yīng)墻是一面由活性鋁、活性炭及沸石等活性物質(zhì)組成的埋在地下的“墻”。當污染物通過反應(yīng)墻時,通過離子交換、表面絡(luò)合、表面沉淀、生物降解等作用除去污染物。
這項技術(shù)已經(jīng)在北美和歐洲地區(qū)成熟應(yīng)用,在治理點污染上收效良好。然而,這項技術(shù)在中國幾乎沒有應(yīng)用的案例。這可能與我們對地下水污染防治的相對滯后有關(guān)。
亟須建立新的水質(zhì)監(jiān)測標準
其實國家相關(guān)法律早有規(guī)定,對于非法排污的企業(yè)行為,對相關(guān)責任人可做出最高7年有期徒刑的判罰,然而這樣的懲罰力度并沒有阻擋企業(yè)追逐利潤的腳步。
清華大學(xué)土木水利學(xué)院教授楊大文表示,對地下水污染的治理主要是對污染源的控制,污染源控制了,地下水污染問題就能解決。但這存在很大難度,如農(nóng)業(yè)施肥造成的污染,由于涉及到的農(nóng)戶多、又非常分散,因此不好控制。
關(guān)鍵詞:地下水污染;污染治理
中圖分類號:X523文獻標識碼:A
1地下水對整個國民經(jīng)濟以及人類生存的重要性
地下水資源不僅容量大,而且還具有良好的水質(zhì)、分布廣泛、使用方便等優(yōu)點,原位提取,據(jù)統(tǒng)計,中國大約有70%的人口以地下水為主要飲用水源,在北方地區(qū),地下水開發(fā)利用率比較高,如河流域地下水的利用率超過90%。在所有的水中,地下水占50%以上。地下水的利用和保護是關(guān)系到中國經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。但一旦地下水的開發(fā)與保護不當和污染,不僅其自凈能力極弱,還會造成嚴重的影響,人類活動對生態(tài)環(huán)境的危害,加強對地下水資源的保護具有十分重要的意義。
2地下水的污染源的分析
排放或排放污染物的來源和地方被稱為水污染源。各種水循環(huán)過程涉及許多復(fù)雜類型的污染源。
2.1工業(yè)“三廢”
工業(yè)“三廢物”的一個主要因素是對地下水的污染。工業(yè)廢水、輕工業(yè)廢水、石油化工有機廢水處理和排放是從城市下水道,直接進入河流和湖泊或排水溝,導(dǎo)致地下水污染。工業(yè)氣體如二氧化硫,硫化氫,一氧化碳,二氧化碳,氮氧化物,燃煤污染,污染物形成的雨,地面徑流進入水體循環(huán),對地表水和地下水污染造成。工業(yè)廢渣的有毒有害物質(zhì),如重金屬,揮發(fā)酚,氰化物在水和土壤。其中的一部分降水直接浸潤,部分下游地表徑流遷移和滲透,從而形成平面和線性地下水污染。
2.2城市生活污染
城市生活污染源主要是生活污水和垃圾。生活污水主要是固體懸浮物,生化需氧量,氨氮,合成洗滌劑,磷,氯,細菌和其他生活污水,醫(yī)院污水含有氨態(tài)氮,磷污染物,合成洗滌劑,厭氧細菌,揮發(fā)酚,汞,病毒和放射性物質(zhì),多行的一條河流,溝坑,地表水和地下水污染。垃圾與陽光和雨水徑流沖刷,可溶性物質(zhì)會慢慢進入地面,對地下水的污染。
2.3農(nóng)業(yè)污染
因為農(nóng)業(yè)活動,從而導(dǎo)致地下水污染源,其中主要包括土壤殘留農(nóng)藥、化肥、植物和動物遺體分解以及不合理的污水灌溉等因素。農(nóng)業(yè)非點源污染,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)區(qū)地下水硝酸鹽含量嚴重超標。農(nóng)區(qū),過量使用氮肥,其中約有12.5%~45%的氮從土壤侵蝕和污染的地下水。當然,氮素損失的不完全是從施氮。這些是造成大面積的淺層地下水水質(zhì)惡化的主要原因,其中最重要的是增加硝態(tài)氮和農(nóng)藥以及化肥污染等因素。
3地下水污染治理
3.1物理法
3.1.1屏蔽法
屏蔽法在地下建筑使用各種物理屏障,水污染的陷阱,防止進一步傳播的污染物。常用的方法是使用壓力灌漿帷幕注漿在地下,水污染是周圍形成的帷幕,從而污染水體的陷阱。其他物理阻隔法和泥擋水墻,振動樁擋水墻,大規(guī)模更換,電影和合成材料陷阱的方法。適用于地下水污染早期作為一個臨時的控制方法。
3.1.2被動收集法
在地下水流向下游,挖一個足夠深的通道,收集系統(tǒng),漂浮污染物收集,或被污染地下水的收集處理方法。在處理光污染(如石油)更有效。
3.2水動力控制法
水力控制方法是利用井群系統(tǒng)的泵或注射區(qū)域地下水含水層,水力梯度,使被污染的水,干凈的水分離。根據(jù)不同的制度安排井組,液壓控制規(guī)律可分為上游和下游流域的分水嶺方法。
3.3抽出——處理法
根據(jù)污染物的種類和治療費用分為物理法,化學(xué)法和生物法。污染的地下水處理,井群系統(tǒng)是一個關(guān)鍵的系統(tǒng),以及控制污染的水流量。治療地下水方法主要有2個,一個是直接使用,另一個是用來充電。后者是主要目的地為補給,更是造成回灌可以沖淡污染的水,沖洗的含水層;另一方面,可以加速地下水流動,從而縮短維修時間的地下水。
3.4原位處理法
3.4.1加藥法
通過井群系統(tǒng)污染的水灌注劑,如灌注中和劑中和酸性或堿性滲濾液,加入氧化降解有機或無機材料形成沉淀。
3.4.2滲透性處理床
適用于薄,淺層,一般用于無害化處理垃圾滲濾液。在下游挖一條溝,溝挖到基巖含水層底部或不透水的粘土層,然后在溝槽可填充有污染物反應(yīng)滲透介質(zhì),地下水污染的流量和介質(zhì)戰(zhàn)壕后反應(yīng),生成無害的產(chǎn)品或有沉淀去除。
3.4.3土壤改性法
利用土壤中的粘土層,通過注射原位植入表面活性劑和有機改性材料,土壤有機粘土。一種改進形式的有機粘土可有效吸附有機污染物在地下水。
3.4.4沖洗法
有機烴污染,可用空氣清潔,空氣被注入到受污染的地區(qū),在底部的空氣,在上升過程中,揮發(fā)性成分和空氣污染物在上升過程中,空氣污染物的揮發(fā)性成分與溢出,然后氣體系統(tǒng)收集和處理。
4結(jié)論
地下水是生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中不可或缺的一部分,對于人類生存和社會的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要作用。水污染是一個非常重要的問題,地下水污染的防治需要所有人的參與,保護地下水不受污染是我們的責任與義務(wù)。做到預(yù)防為首,治理從細,不斷完善地下水的管理體制并不斷提高監(jiān)測精度和監(jiān)測量。
參考文獻
[1]尹國勛,李振山.地下水污染與防治[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2005.
【關(guān)鍵詞】莘縣;地下水超采;治理措施
莘縣地處山東省西部,黃河北岸,冀魯豫三省交界處,總面積1413km2,人口110萬人,耕地面積9.33萬hm2,是以種植業(yè)為主的農(nóng)業(yè)大縣。
1地下水超采現(xiàn)狀分析
莘縣屬于嚴重缺水的地區(qū),折合人均水資源量僅130m3,遠低于全省平均水平334m3。由于莘縣自大量建設(shè)農(nóng)田水利工程與地下水取水工程,導(dǎo)致長期過量開采地下水,形成了大范圍的地下水超采區(qū)。根據(jù)《山東省地下水超采區(qū)評價》(2014)結(jié)果,莘縣地下水超采量為2071萬m3/a,其中淺層空隙水超采量為1391萬m3/a,深層承壓水超采量680萬m3/a,全縣淺層地下水超采區(qū)面積達1151km2,占全縣國土面積的81%;深層承壓水超采區(qū)面積達1413km2,與全縣國土面積相當。
2地下水超采治理措施
2.1基層服務(wù)體系建設(shè)
出臺《莘縣基層水利服務(wù)體系建設(shè)工作實施方案》《關(guān)于建立健全鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利服務(wù)機構(gòu)的通知》,以鎮(zhèn)(街)水利管理服務(wù)站建設(shè)為重點,著力構(gòu)建基層水利管理協(xié)調(diào)服務(wù)組織,成立農(nóng)民用水協(xié)會和農(nóng)村供水協(xié)會,配備專用的計量設(shè)施、維修設(shè)備、通訊設(shè)施,完善用水組織章程和用水制度,針對地下水超采問題進行工作調(diào)研,開展基層人員技術(shù)培訓(xùn)、印刷宣傳資料等工作,提高基層服務(wù)的技術(shù)服務(wù)水平。
2.2水資源監(jiān)測計量監(jiān)控體系建設(shè)
提高水資源與水質(zhì)監(jiān)測、水利工程運行調(diào)度監(jiān)控自動化、科學(xué)化水平,對全縣地表水、地下水位及水質(zhì)進行動態(tài)監(jiān)測。建立莘縣地下水超采區(qū)治理信息化管理系統(tǒng),完善地下水監(jiān)控系統(tǒng),實行地下水水位、水量雙控制,提高地下水水資源監(jiān)控自動化、科學(xué)化管理水平。
2.3馬西片區(qū)地下水修復(fù)補源工程
馬西片區(qū)位于莘縣馬頰河以西,屬地下水漏斗區(qū)。區(qū)域內(nèi)主要河道為鴻雁渠及其支流元莊溝、道莊溝,鴻雁渠長31.7km,莘縣境內(nèi)21km。2017—2019年,清淤擴挖鴻雁渠及其支流,新建鴻雁渠耿樓蓄水閘、焦村蓄水閘、道莊溝蓄水閘3座,加大引進黃河水、金堤河水等客水資源水量,增加區(qū)域河道攔蓄水量,加大攔蓄地表水利用量,通過河道入滲補給地下水進行修復(fù)補源。年可增加區(qū)域蓄水量314.4萬m3,年可置換地下水源180萬m3,年新增回灌補源水量為63萬m3,新增蓄水可改善灌溉面積0.38萬hm2。
2.4徒駭河片區(qū)地表水挖潛工程
徒駭河干流發(fā)源于莘縣文明寨村,莘縣境內(nèi)河長68km,流域面積1072.42km2,主要支流有新金線河、俎店渠、范莘干溝等。通過對徒駭河干流河道及范莘干溝、老金線河、河店溝等支流河道清淤擴挖,新建徒駭河李鳳桃蓄水閘、新(改)建支流灌排溝渠截蓄閘等工程措施,加大地表徑流攔蓄能力,增加雨洪資源利用量,充分調(diào)蓄區(qū)域內(nèi)雨洪資源用于農(nóng)業(yè)灌溉,實現(xiàn)地表水置換地下水,壓減地下水開采量。
2.5限期封停超采區(qū)地下水取水工程
莘縣淺層地下水超采水量主要為農(nóng)業(yè)灌溉用水,以及部分生活及工業(yè)用水。充分利用河道攔蓄水源和莘州水庫、古云水庫等調(diào)蓄長江水、黃河水等提供替代水源,對有條件實現(xiàn)水源替代的農(nóng)業(yè)灌溉機井和工業(yè)取水井依法關(guān)停,共封填灌溉機井34眼,封停深井3眼,并加強水資源監(jiān)控,嚴管開采取用,建設(shè)監(jiān)測管理系統(tǒng)。
2.6實施水肥一體化高效農(nóng)業(yè)節(jié)水工程
優(yōu)化調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu),在古城鎮(zhèn)、東魯街道辦事處、徐莊鎮(zhèn)、等6個項目區(qū)規(guī)?;N植基地推廣實施水肥一體化農(nóng)藝節(jié)水,建設(shè)高標準智能化水肥控制車間,鋪設(shè)節(jié)水灌溉主管網(wǎng)19467m,供水支管36597m,鋪設(shè)φ16PE滴灌管62709m,共完成微灌面積203.46hm2,可節(jié)水50%左右、節(jié)肥40%左右、節(jié)省勞動力80%~90%、增產(chǎn)30%以上,有效壓減農(nóng)業(yè)用水對淺層地下水的開采量。
3地下水超采治理成效
3.1地下水漏斗區(qū)面積減小,地下水位上升
根據(jù)聊城市水利局、聊城市水文局聯(lián)合的《2020年第四季度全市地下水動態(tài)》,莘縣2020年7月地下水漏斗區(qū)面積為1363km2,比去年同期減少51km2,地下水平均埋深上升1.56m。
3.2利用地表水置換地下水,壓減地下水開采量
莘縣經(jīng)過2017年、2018年、2019年連續(xù)3年地下水超采壓減治理,分別壓減淺層地下水364萬m3、357.76萬m3、318萬m3,壓減深層水34.5萬m3、78.53萬m3、30.4萬m3。截止2019年末,莘縣共壓減淺層地下水1039.76萬m3,剩余351.24萬m3,壓減深層地下水143.43萬m3,剩余536.57萬m3。
3.3助力莘縣地下水節(jié)水型社會達標建設(shè)
通過優(yōu)化調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu),推廣農(nóng)藝節(jié)水工程,發(fā)展高效農(nóng)業(yè)節(jié)水。有利于深入貫徹節(jié)水優(yōu)先方針,提升全社會節(jié)水意識,控制水資源消耗強度,全面推進節(jié)水型社會建設(shè)。
3.4環(huán)境效益和社會效益顯著
促進了當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)、穩(wěn)定和高效發(fā)展,充分發(fā)揮水資源的效益;同時,通過增加蓄水、地下水位回升,有利于地表植被等綠化苗木的生長,使區(qū)域水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境得到明顯改善,同時也改善當?shù)氐耐顿Y環(huán)境及開發(fā)建設(shè)環(huán)境。
4對策與措施
4.1加強地下水監(jiān)測能力
莘縣應(yīng)利用超采區(qū)治理時期建立全面的水位監(jiān)測數(shù)據(jù),包括水位的變化,地下水取水工程(農(nóng)業(yè)、工業(yè)自備井、城鎮(zhèn)供水水井數(shù)量、分布和開采層位等),發(fā)揮水位日常監(jiān)管和預(yù)警作用,提高地方超采區(qū)治理技術(shù)支撐和服務(wù)力度。
4.2出臺地下水管理法規(guī)
完善和出臺相應(yīng)法規(guī)規(guī)章,細化地下水管理制度和措施,增強地下水超采區(qū)治理法規(guī)政策的可操作性和執(zhí)行力。備用機井要建立相關(guān)管理制度,參考機井封填規(guī)范建立分級分類啟用制度,條件較好的深層機井可轉(zhuǎn)為監(jiān)測井,填補目前莘縣無深層承壓水監(jiān)測數(shù)據(jù)的空白。
4.3強化項目后續(xù)管理
跟蹤和分析農(nóng)田水利項目發(fā)揮的效益和節(jié)水能力,配套設(shè)施的投產(chǎn)及對周邊的地下水位的影響,對超采區(qū)的超采量、地下水水位變幅、超采區(qū)面積進行定量評估。對機制建設(shè)、管控約束、關(guān)閉地下水取水工程、地表水替代等進行客觀評價,保證壓減措施的針對性和可行性。
4.4加強宣傳教育引導(dǎo)
關(guān)鍵詞:地下水;污染
《2010年中國水資源公報》提供的資料中,根據(jù)763眼地下水監(jiān)測井的水質(zhì)監(jiān)測資料對地下水水質(zhì)進行分類評價。Ⅰ~Ⅱ類水質(zhì)監(jiān)測井占總數(shù)的11.8%,Ⅲ類水質(zhì)監(jiān)測井占26.2%,Ⅳ~Ⅴ類水質(zhì)監(jiān)測井占62.0%。權(quán)威公報表明,我國地下水污染問題已經(jīng)非常嚴重,最近有網(wǎng)友在微博上爆料,山東濰坊許多化工廠、酒精廠、造紙廠將污水通過高壓水井壓至1000多米下的水層,污染了地下水。一時間,“地下排污”就成了眾矢之的。有關(guān)部門對全國118個城市地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,大約有64%的城市地下水遭到嚴重污染,33%的城市地下水遭受輕度污染,地下水基本清潔的城市只有3%。
一、地下排污的危害
一是地下水遭到污染后治理困難。地下水被喻為人類的“生命水”。一旦遭受污染,后果極其可怕。常規(guī)污染如BOD、氮、磷容易處理,成本也不高。那些難以降解的劇毒致癌物質(zhì)如PCB、多環(huán)芳烴及無法降解的砷和汞等,處理成本高、運輸風險大,本應(yīng)作為劇毒危險物品運送到專門填埋場處理,卻被企業(yè)悍然排入地下。這就是我國90%的城市地下水污染和湖北地下水砷污染的主因之一。
二是我國目前地下水污染范圍非常廣,從沿海到邊疆,幾乎無一幸免。這就勢必造成治理難度大。遺憾的是,這一現(xiàn)象似乎并未引起政府和公眾足夠的重視,地下排污似乎也沒有得到有效遏制。這不只是讓更多民眾生活于危險之中,而且還引發(fā)了惡性環(huán)境污染事件的發(fā)生。2012年春節(jié)期間發(fā)生的廣西龍江河鎘污染事件,肇因就是一家企業(yè)將污水直接排入地下溶洞。
三是全國地下水污染勢頭仍在擴大。目前我國地下水污染呈現(xiàn)出由點到面迅速擴大、呈現(xiàn)出由東部向西部推進、由城市向農(nóng)村蔓延、由局部向全國擴散的趨勢。污染物由無機向有機發(fā)展,甚至出現(xiàn)無機物有機物并駕齊驅(qū)的勢頭。危害程度日益嚴重。地下水污染面積迅速擴大,污染程度不斷增加。華中師范大學(xué)教授戴建業(yè)表示:“最近才聽說許多地方用工業(yè)廢水灌溉水稻,在重金屬嚴重污染的土地上種蔬菜,他們自己不吃這些大米和蔬菜,‘豐收’后全部賣到城里賺錢。污染企業(yè)污染了農(nóng)民的土地,農(nóng)民在污染土地上種莊稼害城里人,我們已經(jīng)成了一個相互毒害對方的社會?!?/p>
二、治理地下水污染的對策
2011年10月28日,中華人民共和國環(huán)境保護部以環(huán)發(fā)〔2011〕128號印發(fā)了《全國地下水污染防治規(guī)劃(2011-2020年)》。地下水污染防治存在的主要問題,一是地下水污染源點多面廣,污染防治難度大;二是地下水污染防治基礎(chǔ)薄弱,防治能力亟待加強;三是對地下水污染防治的認識有待提高。
首先,治理地下水污染要加大法律法規(guī)建設(shè)力度。時至今日我們國家尚未制定并頒布控制深井灌注的法律法規(guī)?!兜刭|(zhì)災(zāi)害防治條例》雖然涉及深井灌注行為,但沒有具體、有針對性的規(guī)定,更沒有處罰措施?,F(xiàn)行的環(huán)境質(zhì)量標準和污染物排放標準主要是針對大氣、地表和地下水水體、淺層土壤這三種介質(zhì),由于深井灌注是利用第四類環(huán)境介質(zhì)處置污染物,需要對這種新型的處置方式制定新的質(zhì)量標準。目前,對地質(zhì)環(huán)境保護的監(jiān)督管理也沒有納入環(huán)境保護部的管理職能。因此必須明確部門職責,加大立法力度,通過法律途徑保護地下水資源。
其次,要提高保護地下水資源重要性的認識。我國地下水資源地域分布不均。全國地下水資源年平均為8218 億立方米,全國地下水資源量由東南向西北逐漸降低。隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,地下水資源開發(fā)利用量呈迅速增長態(tài)勢,全國655 個城市中,400 多個以地下水為飲用水源,約占城市總數(shù)的61%。地下水資源的長期過量開采,導(dǎo)致全國部分區(qū)域地下水水位持續(xù)下降。
再次,要合理制定地下水資源保護規(guī)劃,地下水污染問題已經(jīng)到了必須認真解決的地步,各級黨委和政府一定要提高認識,加大力度對惡意污染地下水行為的整治力度,制定中長期治理地下水污染規(guī)劃,要狠抓地下水污染治理,切實做好關(guān)系到子孫后代健康的地下水資源問題。為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和人民群眾的生命健康做出積極的貢獻。
地下水雖屬可再生資源,但地下水更新和自凈非常緩慢,一旦被污染,所造成的環(huán)境與生態(tài)破壞,往往長時間難以逆轉(zhuǎn)。
中國目前水資源所面臨的形勢非常嚴峻,地表水資源受到了嚴重污染,特別是在中國城鎮(zhèn)地區(qū)情況更為嚴重?,F(xiàn)在存在這樣的態(tài)勢――當?shù)亟?jīng)濟越發(fā)達污染越嚴重。北方的海河、淮河和遼河,這些地方的城市工業(yè)發(fā)達、人口密度大,地區(qū)污染尤為凸顯;在南方太湖流域、巢湖、滇池,也都受到不同程度的污染?!拔覀冊陉P(guān)注GDP增長的時候,實際上在付出非常昂貴的環(huán)境成本。”
根據(jù)《地下水污染防治規(guī)劃》,在全國655個城市中,400多個以地下水為飲用水源,約占城市總數(shù)的61%;北方地區(qū)65%的生活用水、50%的工業(yè)用水和33%的農(nóng)業(yè)灌溉用水來自地下水。在沒有新水源的情況下,失去了地下水也就意味著生存受到威脅。
地下水占中國水資源總量的1/3,中國地質(zhì)調(diào)查局專家在國際地下水論壇的發(fā)言中提到,全國90%的地下水都遭受了不同程度的污染,其中60%污染嚴重。
過量使用化肥農(nóng)藥、用城市污水灌溉等,都讓土壤受到污染,形成最大的面狀污染源,而被污染的河流湖泊會直接滲透到地下水源。相對于淺層地下水,深層地下水質(zhì)量要優(yōu)良,這也是很多城市用水的主要來源。但一些地帶的隔水層很薄,甚至開了天窗,使已受污染的淺層水進入到深層水。城市污水排放量增加,但處理能力不足,甚至市政管網(wǎng)滲漏,都會造成地下水污染。所以,城市也是污染的源頭之一。
中國現(xiàn)有生產(chǎn)使用記錄的化學(xué)物質(zhì)4萬多種,其中3000余種已列入當前《危險化學(xué)品名錄》,具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質(zhì)。對化學(xué)品生產(chǎn)使用企業(yè)數(shù)量較多、化學(xué)品生產(chǎn)使用量較大、地理位置生態(tài)環(huán)境較為敏感的區(qū)域,“十二五”化工行業(yè)規(guī)劃重點發(fā)展的區(qū)域,風險防控基礎(chǔ)設(shè)施和監(jiān)管措施尚需進一步提高的區(qū)域,列為重點防控區(qū)域。
【關(guān)鍵詞】降水設(shè)計;地下水;突涌
1.工程概況
本工程為市重點工程項目,基坑開挖深度7.60m,在地下室工程施工過程中,于基坑北半部西側(cè)出現(xiàn)地下水突涌現(xiàn)象,涌水量較大,基坑底部“沸騰”翻著水花,且涌水面積不斷擴大,導(dǎo)致基坑積水過多,無法繼續(xù)施工,施工單位被迫局部進行回填壓水。
2.場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件
2.1工程地質(zhì)條件
根據(jù)巖土工程勘察報告中的巖土條件如下:
①雜填土:灰褐色,松散,上部含植物根系,碎石、磚塊的建筑垃圾構(gòu)成。②粉質(zhì)粘土:灰黃色-棕黃色,可塑,局部軟塑。③粉土:灰黃色-褐黃色,飽和,中密狀態(tài)。④粉質(zhì)粘土:黃褐色,硬塑。⑤粉細砂:黃褐色,飽和,密實狀。
2.2水文地質(zhì)條件
場地地下水主要賦存與第3層粉土中,類型為孔隙微承壓水。承壓水頭2.00-3.00m,穩(wěn)定水位埋深為3.60-3.80m?;悠叫杏邶堷P新河且最小水平距離29.35m?;臃秶鷥?nèi)的地下水接受補給源補給,補給量較大。
3.基坑地下水突涌分析
利用水文地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)原理,通過對上述兩圖的分析如下:
基坑降水影響范圍內(nèi),地下空間分布有兩層地下水,一層是粉土中的水,另一層是粉細砂中的水?;又ёo的方案中沒有認識到第一層水的存在,所以將降水目標放在深部的砂層,而導(dǎo)致突涌發(fā)生的主要原因就是第一層水。
第一層水與龍鳳新河水系相連,水力關(guān)系甚為密切。龍鳳新河水面標高高于基坑底部,形成水頭壓差。加之該層水系厚度不大但呈片狀分布,原布置的降水井間距過大對其產(chǎn)生的影響很小?;右坏╅_挖形成后,該層水就會滲透至基坑內(nèi),加上龍鳳新河的豐富補給源和水力壓差,促使水流合并,流速增加,迅速打通并擴大粉土層內(nèi)的水系排泄通道?;拥叵滤挥侩S即發(fā)生。
還有一個原因,就是模型中的第四層粉質(zhì)粘土,根據(jù)我院勘察資料統(tǒng)計分析,從亳州市區(qū)的土層分布情況來看,在這個標高的土層是粉土與粉質(zhì)粘土互層,以粉土為主,空間產(chǎn)狀很復(fù)雜。所以說,本基坑地下水突涌的發(fā)生,不排除兩層水系合力的作用。
4.基坑地下水突涌治理設(shè)計
通過上述模型分析,我們及時的提供兩套地下水突涌治理設(shè)計方案。分述如下:
4.1 高壓旋噴樁截水帷幕設(shè)計
在基坑西側(cè)壁之外10.00m處布置單排直徑600mm旋噴樁311根做截水帷幕,樁間距0.40m,搭接長度0.20m。見下圖:
有效樁長的確定根據(jù)勘察報告中的剖面圖并按現(xiàn)行國家有關(guān)規(guī)范要求進行計算:
樁長計算結(jié)果為17.00m。
根據(jù)巖土條件,施工工藝采用雙重管。相關(guān)技術(shù)參數(shù)見下表:
4.2 輕型井點與管井組合截水設(shè)計
布置直徑0.60m,降水井17眼,井深25.00m,間距10.00m,設(shè)計單井出水量1200m3/d;輕型井點設(shè)計深度8.20m,地表預(yù)留0.20m,有效井深8.00m,穿過第三層粉土層,井間距1.00m,采用直徑50mmPVC管材。按線狀總長度分3個工作組。
通過輕型井點與管井組合降水設(shè)計計算結(jié)果來看,輕型井點可以有效截流第三層粉土中的水,控制基坑地下水突涌;管井對下部粉細砂層中的水位降深也很容易滿足施工要求。
塔拉灘地區(qū)位于共和盆地西南部,距海南州共和縣城約3.0km由于灘地的地表水匱乏,地下水未開發(fā)利用,塔拉灘地區(qū)居民人畜飲水及農(nóng)灌水均來源于低于灘地帶200余米黃河抽取,而地下蘊藏有豐富的地下水資源沒有利用,生態(tài)環(huán)境卻因缺水而不斷惡化、土地嚴重沙化、草原不斷退化,合理開發(fā)利用地下水資源已迫在眉睫,塔拉灘地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理和改造已刻不容緩。
1地下水形成的自然條件
1.1地理位置
塔拉灘位于群山環(huán)抱的共和盆地中部黃河左岸,平面上呈東寬西窄的“葫蘆”狀北北西向展布,南北長約25km,東西寬約66km,面積約1.38萬km2。地勢上以3°~10°的坡降自北西向東南傾斜,至最低處的龍羊峽水庫水面海拔高度僅為2574m。涉及共和縣7個鄉(xiāng)9個行政村、有人口21885人,有草地面積208843hm2,耕地面積662hm2,牲畜存欄25.3萬頭(只)。因受嚴重缺水條件限制,經(jīng)濟發(fā)展相對滯后,鐵蓋鄉(xiāng)全鄉(xiāng)人均純收入僅為1000元左右,受氣候環(huán)境條件的影響,塔拉灘地區(qū)風沙大,生態(tài)環(huán)境惡化,環(huán)境治理用水也異常緊缺。
1.2氣象及水文條件
塔拉灘地區(qū)具有日照強烈、冬寒夏涼、日溫差較大、降水集中、干旱少雨、風沙大、無絕對無霜期、氣溫低、冷熱劇變等特點。盆地多年平均氣溫1℃~5.2℃,多年平均降水量為310.5mm,多年平均蒸發(fā)量1751.4mm,一般風速9m/s~10m/s,最大風速12.3m/s~18.3m/s。共和盆地干旱少雨,自然條件較差,導(dǎo)致地表水系不甚發(fā)育,區(qū)內(nèi)主要有三大水系:1)沙珠玉河發(fā)源于盆地西部的阿拉丘一帶,匯水總面積5703km2,全長95km,由泉水匯集而成,自西向東注入達連海湖,沙珠玉河多年平均徑流量16232×104m3。2)恰卜恰河是黃河一級支流,河流長約70km,流域面積817km2。山口處測得瞬時流量0.483m3/s,出山后2km~3km即滲入地下,轉(zhuǎn)化為地下水,至上再次溢出,轉(zhuǎn)為地表水,年徑流量達2828.78×104m3/年,最終流入黃河。3)黃河發(fā)源于巴顏喀拉山北麓山區(qū),龍羊峽壩址斷面的多年平均流量為640m3/s,總徑流量202×108m3/年。
1.3地質(zhì)及水文地質(zhì)條件
1.3.1地形地貌及地層條件灘地由一塔拉、二塔拉、三塔拉組成,塔拉臺表部地形平坦開闊,三個塔拉由北而南從低級到高級呈階梯狀排列,東西向自山區(qū)至平原區(qū)由高到低,灘地帶高出黃河400余米,灘地東緣的黃河谷地形呈多級階地,其中Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ級階地已被龍羊峽水庫淹沒。共和盆地在第四紀早~中更新世內(nèi)陸沉積環(huán)境中,堆積了厚達300m~1000m的松散堆積物,下部為一套早更新統(tǒng)亞粘土、亞砂土、中粗砂、粉細砂地層,表部覆蓋了上更新統(tǒng)亞砂土、亞粘土、砂礫石、中粗砂、中細砂層,為盆地第四系孔隙水的賦存運移創(chuàng)造了良好空間。
1.3.2地下水的形成與分布具獨立補徑排水文地質(zhì)系統(tǒng)特征的共和盆地地下水,嚴格受控于地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性及地貌環(huán)境背景條件。灘地西部及北部的基巖山區(qū)是灘地地下水的補給區(qū),廣大灘地帶富含豐富的埋藏深、分布較廣的松散巖類孔隙半承壓、承壓水。共和西盆地是一個半封閉的盆地,南北山區(qū)是地下水的形成區(qū),以大氣降水補給為主。而山前平原和盆地中央是地下水的徑流排泄區(qū),地下水以徑流為主,黃河谷地則是盆地地下水的主要排泄區(qū)。
1.3.3地下水的補徑排條件
(1)灘地地下水來源于灘地周邊基巖山區(qū),周邊基巖山區(qū)是灘地地下水的補給區(qū)。盆地北部的青海南山和南部的河卡南山,由于山區(qū)基巖,構(gòu)造、風化裂隙發(fā)育,地形陡峭,大氣降水迅速匯集溝谷或滲入基巖裂隙中,減少了水分的蒸發(fā),有利于地表水和地下水的形成。另外山區(qū)氣溫低,降雪時間長達5個月,大量積雪于4月份融化,集中補給地下水,有利于地下水的形成?;鶐r裂隙水又以泉的形式排泄于溝谷中匯成地表徑流,在出山口后大量滲入地下,形成第四系松散巖類孔隙潛水。大氣降水形成山區(qū)地表水和地下水,它們是盆地地下水的主要補給來源,因此山區(qū)是地下水的補給區(qū),山區(qū)溝谷是盆地地下水的補給通道。
(2)山前傾斜平原和盆地中央是地下水的徑流區(qū)。無論是潛水、承壓水或半承壓水都是接受山區(qū)溝谷地下徑流的補給和山區(qū)地表徑流出山口后迅速入滲補給。其中盆地西部地區(qū),山前傾斜平原地下水徑流補給盆地中央帶為半承壓水,新哲農(nóng)場以西,由于斷裂及背斜的阻水作用,地下水位抬高,并形成大片沼澤、濕地,一部分地下水消耗于蒸發(fā),另一部分地下水以泉的形式泄出地表形成泉集河,排泄于沙珠玉河中;南北山前傾斜平原地下水在山前斷裂帶附近形成地下跌水,補給盆地中央帶地下水;沙珠玉河也從上游至下游由排泄地下水逐漸變?yōu)檠a給地下水;盆地東部地區(qū),地下水主要接受西部鄰區(qū)半承壓水向東徑流補給、沙珠玉河的側(cè)向補給和山區(qū)地表水的滲入補給,并于恰卜恰河轉(zhuǎn)彎處及黃河左岸溢出地表,分別排泄。
(3)黃河谷地是地下水排泄區(qū)。由于黃河深切,使共和盆地成為外泄盆地,共和西盆地上更新統(tǒng)含水層受黃河強烈切割影響,含水層直接,地下水在黃河Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ級階地前緣形成階梯狀泄出帶。
2地下水資源評價及開發(fā)利用前景
2.1地下水資源評價據(jù)前人資料,利用泉水泄出量統(tǒng)計法,武雷村黃河左岸—沙有村一帶測得恰卜恰河谷右岸泉水泄出量Q1=6.68×104m3/d,拉干峽—武雷村黃河左岸測得泉水泄出量Q2=21.58×104m3/d,二者之和即為整個塔拉灘地區(qū)地下水天然徑流量的主值,Q泄=Q1+Q2=28.26×104m3/d,由于龍羊峽水庫的蓄水,部分泉水溢出點成為淹沒區(qū),2008年4月~6月測得塔拉灘地區(qū)東緣黃河左岸泉水總流量為15.571×104m3/d。恰卜恰河谷右岸泉水泄出量為5650.34m3/d,占整個塔拉灘地區(qū)泉水泄出量的3.63%,一塔拉地區(qū)東緣黃河左岸測得泉水流量2.702×104m3/d,占整個塔拉灘泉水總流量的17.35%,即一塔拉地區(qū)地下水天然徑流量的主值為2.702×104m3/d,二塔拉地區(qū)東緣黃河左岸測得泉水流量7.852×104m3/d,占整個塔拉灘泉水總流量的50.53%,三塔拉地區(qū)東緣黃河左岸測得泉水流量5.017×104m3/d,占整個塔拉灘泉水總流量的32.22%。塔拉灘地區(qū)地下水水化學(xué)類型為HCO3•Cl•SO4—Na•Ca型或Cl•SO4—Na•Ca型或Cl•HCO3—Na•Ca型水,呈無色、無味、無嗅,透明,礦化度小于1.0g/L,水質(zhì)達到人畜飲用及工農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)標準。
2.2地下水的開發(fā)利用前景
塔拉灘地區(qū)由于地下水位埋深較大,交通不便,主要為農(nóng)牧民居住,基本上沒有開采地下水,地下水處于天然狀態(tài)。鐵蓋鄉(xiāng)位于黃河左岸塔拉臺上,塔拉臺高出黃河約300m~400m,目前鐵蓋鄉(xiāng)居民飲用水靠從恰卜恰河谷采用泵站提水解決,農(nóng)灌用水依靠從黃河采用三級泵站提灌解決。鐵蓋鄉(xiāng)全鄉(xiāng)人均純收入僅為1000元左右,沒有能力負擔高昂的水費,因此大部分費用均由政府承擔,每年政府需要耗費大量的財力解決鐵蓋鄉(xiāng)的人畜飲用水及灌溉用水問題。而當?shù)氐牡叵滤宦裆?00m,水位高出黃河200m,開采塔拉灘地下水資源意味著可少做200m提水的無用功,還不包括泵站在運行過程中的成本及維護費用。因此合理開采地下水資源可極大的降低取水成本、減少黃河泵站運行成本及維護費用、減輕政府的經(jīng)濟負擔,所以塔拉灘地區(qū)地下水的開發(fā)利用已勢在必行。塔拉灘地區(qū)東緣黃河左岸地下水總排泄量達15.571×104m3/d,這個排泄量可近似認為是地下水天然徑流量,恰卜恰河河谷右岸地下水泄出量為5650.34m3/d,一塔拉地下水排泄量為2.7×104m3/d,二塔拉地下水排泄量為7.85×104m3/d,三塔拉地下水排泄量為5.017×104m3/d。這些地下水泄出量可近似作為允許開采量的極限值,則一塔拉地區(qū)允許開采量為2.702×104m3/d,二塔拉地區(qū)允許開采量為7.852×104m3/d,三塔拉地區(qū)允許開采量為5.017×104m3/d。目前,僅在一塔拉馬漢臺一帶有少量機井開采地下水,開采量不足2000m3/d,其余地段地下水處于天然狀態(tài),故塔拉灘地區(qū)地下水開采潛力巨大。地下水的開采方式為機井,抽水設(shè)備為深井潛水電泵。開采井宜垂直地下水流向布置。一塔拉地下水埋深100m~150m左右,含水層巖性主要為下更新統(tǒng)河湖相粗砂、中細砂,布井間距1.0km~1.5km,井徑325mm~377mm,井深300m~400m,單井涌水量600m3/d~2000m3/d;二塔拉地下水埋深180m~250m左右,含水層巖性主要為下更新統(tǒng)河湖相中砂、細砂,布井間距0.8km~1.2km,井徑325mm~377mm,井深500m~700m,單井涌水量在1000m3/d~3000m3/d;三塔拉地下水埋深300m~380m左右,含水層巖性為早更新世河湖相中細砂,水位埋深大,開發(fā)利用成本較大,建議開采河卡灘地下水向三塔拉地區(qū)輸水,或加大二塔拉地區(qū)的開采量向三塔拉輸水。
2.3地下水開發(fā)利用對生態(tài)環(huán)境的影響程度
塔拉灘泉水泄出量15.571×104m3/d,黃河在龍羊峽壩址多年平均流量5529.6×104m3/d,泉水泄出量僅占河水流量的0.307%,開采塔拉灘地下水對龍羊峽水庫基本上沒有影響。開采塔拉灘地下水,對黃河岸邊的泉水有明顯的影響,對由泉水形成的小湖泊影響較大,可能存在泉水斷流及小湖泊干枯現(xiàn)象。由于泉水及湖泊均位于龍羊峽庫區(qū)的沙漠化地區(qū),少量泉水斷流及小湖泊干枯對生態(tài)環(huán)境影響不大。塔拉灘地下水的開采會造成泉水流量的減小,在泉口附近生長的植被減少或消失,形成土地沙化,但泉口植被原本就很稀少,因而土地沙化基本可忽略不計。塔拉灘地區(qū)地下水位埋深100m~300m,現(xiàn)有旱生植被對地下水沒有依賴性,因而開采地下水對塔拉灘地區(qū)植被影響甚微,僅對泉口泄出帶的植被有較大影響,從地面測繪的調(diào)查結(jié)果來看,黃河岸邊泉水泄出帶多為沙化嚴重地區(qū),泉水泄出量的減少不會產(chǎn)生更嚴重生態(tài)環(huán)境的問題?,F(xiàn)狀條件下塔拉灘沙漠化處于擴展狀態(tài),草場退化加劇,水土流失嚴重。塔拉灘上現(xiàn)有的植被與地下水位埋深沒有絲毫關(guān)系,地下水合理開采不會對現(xiàn)有植被造成危害,同時由于地下水的開采利用灌溉可有效的加強塔拉灘植被的生長,防止土地沙化的擴展,減少水土流失。通過對1985年~2006年的共和盆地牧草生長氣象因素分析,除了氣溫因素對牧草的生長起著決定性作用外,降雨量對牧草的生長也起著重要的作用,也就是說水對植被的生長有著至關(guān)重要的作用,合理的利用地下水資源可極大的改善塔拉灘地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。塔拉灘地區(qū)土地沙化缺水,而地下卻蘊藏著豐富的地下水,水位高出黃河水100m~200m,就地開采地下水可節(jié)省大量的電力資源,同時開采地下水并加以開發(fā)利用可避免大量的水資源白白流失。綜上所述,開采塔拉灘地下水資源不僅不會造成生態(tài)環(huán)境的惡化,而且可以節(jié)約大量生產(chǎn)成本,解決人畜飲水困難,可在改善生態(tài)環(huán)境的同時加快塔拉灘的合理開發(fā)利用。
3塔拉灘地區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及治理措施
3.1生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀
塔拉灘總面積為2136km2,海拔2600m~3200m之間。因受缺水條件限制,土地利用率較低,經(jīng)濟發(fā)展相對滯后,鐵蓋鄉(xiāng)全鄉(xiāng)人均純收入僅為1000元左右,受氣候環(huán)境條件的影響,區(qū)內(nèi)風沙大,生態(tài)環(huán)境惡化,環(huán)境治理用水特別緊缺。塔拉灘地區(qū)土壤類型為栗鈣土、輕壤或沙壤。土層厚度在40cm~60cm的約占60%,100cm左右的土層不足1/3,這種土壤一旦失去植被的保護,在強風的侵蝕下極易遭風蝕,造成沙漠化及水土流失。塔拉灘原生植被優(yōu)勢種為克氏針茅、紫花針茅、青海固沙草、岌岌草、扁穗冰草、細葉苔草等。由于氣候溫暖干旱,草地沙化、退化,草群的牧草種類單純,以旱生叢生禾草克氏針茅、岌岌草、青海固沙草為優(yōu)勢種,伴生種有細葉苔草、針茅、賴草、早熟禾、火絨草、一裂委陵菜、多裂委陵菜等牧草。塔拉灘生態(tài)環(huán)境惡化主要表現(xiàn)在四個方面:1)沙漠化處于擴展狀態(tài)。2)草場退化加劇。3)水土流失日趨嚴重。4)草原鼠害猖獗,毒雜草危害嚴重。
3.2生態(tài)環(huán)境治理的措施
治理的主要措施:1)治理的核心是解決水的問題,興建水利設(shè)施,建立草原灌溉系統(tǒng),實施打井取水、建池蓄水和節(jié)約用水制度,充分利用得天獨厚的地下水資源進行植樹種草、防沙固沙治理工程建設(shè)。2)做好休牧育草工程,切實抓好草地退牧休牧育草工程。3)通過營造防護林、水土保持林、林田防護林網(wǎng)和實施草地圍欄。4)加強退化的草場治理,培育和引進適合塔拉灘地區(qū)氣候特點的耐寒、耐旱經(jīng)濟林木與優(yōu)良牧草種植,實施人工種草、飛播種草、圍欄封育等措施。5)應(yīng)建立健全水資源監(jiān)測系統(tǒng),做到科學(xué)用水、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一規(guī)劃,提高用水效率,加強節(jié)約用水新觀念,樹立保護水資源思想意識,使水資源系統(tǒng)維持一種良性循環(huán)狀態(tài),以達到水資源永續(xù)利用的目的。
4結(jié)語
(1)塔拉灘地區(qū)賦存有較豐富的松散巖類孔隙水。地下水的補給來源主要是西部鄰區(qū)半承壓水向東的徑流補給以及沙珠玉河的側(cè)向補給,其次為山區(qū)地表水的滲漏補給和南部阿讓山地下水少量的側(cè)向補給;徑流區(qū)為沙珠玉河至塔拉灘東緣之間;排泄區(qū)為塔拉灘東緣黃河左岸及東北緣的恰卜恰河拐彎處,大部分以泉的形式、少部分以地下暗流的形式排泄于黃河及恰卜恰河中。塔拉灘地區(qū)賦存有較豐富的松散巖類孔隙水,含水層為第四系早更新世河湖相中細砂層,地下水類型為承壓、半承壓水。