水資源開發分析論文

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許昌市位于河南省中部，是一座以輕工業為主的城市，其中規模較大企業有烤煙廠、卷煙廠、繼電器廠、橡膠廠、棉紡廠及造紙廠等。農業以小麥、玉米、煙葉、棉花、蔬菜等為主。城市規劃區面積88.02km2，至2000年末總人口35.66萬人，其中城鎮人口28.63萬人，農村人口7.03萬人，水資源供需極不平衡，供水保障率小于75%，是全國40個嚴重缺水城市之一。

1許昌市水資源概況

許昌市屬暖溫帶季風氣候，近25年平均年降水量700mm左右，年最大降水量1068.1mm，

年最小降水量430.6mm；多年平均年蒸發量1550mm左右，年最大蒸發量1811.9mm，年最小蒸發量892.6mm。蒸發量大于降水量，蒸發量隨降水量的增大而減少，反之依然。降水量分布極不均勻，50%以上的降水量多集中于汛期的7～9月份，蒸發量是降水量的1～2倍，嚴重影響市區地下水水位自然調節，造成供水緊張。

1．1地質、水文地質條件

本市區處于豫西山地與黃淮海平原西部的結合部位，總體地勢西北高東南低，自西北向東南緩慢傾斜。地表無基巖出露，完全被新生界地層覆蓋，總厚度600m以上，含孔隙水；下伏基巖為寒武系、奧陶系碳酸鹽及太古界變質巖系地層，含裂隙水。根據含水層的巖性特征及水文地質條件，由上而下將深度60m以淺的地下水劃分為淺層地下水，埋深60～130m之間的地下水劃分為中層地下水，埋深大于130m的地下水劃分為深層地下水。因中層地下水水量小，分布不均勻，單獨開采較少，多與深層地下水混合開采，故在地下水評價中將二者合二為一進行論述。

1．2地表水資源

地表水資源主要包括兩部分，除直接接受降雨產生的地表徑流，年平均降水徑流量經計算約為0.09萬m3；還包括鄰區入境河流的地表水資源量，其中入境河流主要有清潩河、清泥河、運糧河、環城河、及穎汝北干渠，除穎汝北干渠外，目前諸河流均已斷流或被嚴重污染。

1.3地下水資源

目前地下水資源主要分為淺層地下水資源量及中、深層地下水資源量，區內的地下水含水層多為細粒、薄層并呈透鏡體狀分布的第四系松散砂層，按其富水性進行劃分為三個富水區。經評價計算多年平均淺層地下水開采量為1646.67萬m3/a，中、深層地下水的彈性釋水量為358.6萬m3/a，開采量為年平均1492.10萬m3/a，平均補給量為1451.77萬m3/a。

1．4水資源總量

市區內的天然水資源總量主要包括地表水和地下水。目前作為許昌市城市供水水源地主要有三處：一是規劃區88.02km2范圍內的地下水資源，年均可采量2879.44萬m3；二是直接接受降雨產生的地表徑流每年輸水0.09萬m3和周莊水廠年最大供水能力1460萬m3；三是許昌市境外南部榆林及襄城縣麥嶺水源地的地下水資源（簡稱南水源），年均可采量2555萬m3，其中榆林水源地可采量為730m3/a，麥嶺水源地可采量為1825m3/a。目前許昌市總供水能力為6894.53萬m3/a。

2水資源開發利用現狀

2．1地表水資源開發利用量

由許昌市地表水資源現狀分析可知：市區內目前可利用的地表水資源有兩處，一是直接接受降雨產生的地表徑流0.09萬m3；二是由周莊水廠向市區輸送的1034.13m3/a，據周莊水廠資料自1992年至2003年，共向市區輸水12409.56萬m3，平均每年輸水1034.13萬m3,年最大輸出量1248萬m3(2003年),從而大大緩解了市區供水緊張的問題。

2．2地下水資源開采量

2．2．1淺層地下水資源開采量

在大規模開發利用地下水以前，淺層地下水主用于農業灌溉農村人畜飲用和少數私營企業用水，市區淺層地下水水位在2m左右。自上世紀50年代，尤其80年代有規模開采地下水后，井位由稀到密，開采深度由淺到深。至2003年（2000年和2003年是豐水年故不參加計算）淺層地下水多年平均開采量1646.67萬m3/a,年最大開采量2041.10萬m3，平均補給量1316.68萬m3/a，平均超采量326.99萬m3/a，平均開采強度18.18萬m3/km2,最大開采強度23.19萬m3/km2。特別是上世紀九十年代以來，由于超量開采淺層地下水（2000年和2003年除外）,使得地下水位持續下降。至2003年，淺層地下水多年平均水位理深8.29m(見表1)。

表1許昌市淺層地下水資源歷年開采狀況表

Table1AnnualdiggingcaseonXuchangupperlayersgroundwaterresource

年份

開采量

（萬m3）

補給量

（萬m3）

超采量

（萬m3）

平均水

位埋深

（m）

與上年相比下降極大值

（m）

開采強度

(萬m3/km2)

1992

2041.10

1158.31

852.79

6.71

1.41

23.19

1993

1790.00

894.43

895.57

6.71

0.67

20.34

1994

1815.20

1433.10

382.10

8.59

1.09

20.62

1995

1791.30

1751.74

39.56

8.47

0.85

20.35

1996

1770.20

1507.27

262.93

8.52

0.69

20.11

1997

1586.36

1089.92

496.44

8.20

1.23

18.02

1998

1582.60

1430.47

152.13

7.85

0.64

17.98

1999

1508.67

1460.59

48.08

9.10

1.23

11.91

2000

1227.77

1969.89

-636.62

8.96

1.99

15.15

2001

1363.58

1359.10

4.48

9.04

1.15

15.49

2002

1217.65

1081.88

135.77

9.71

1.46

13.83

2003

796.33

2257.49

-1461.16

7.30

均上升

9.05

平均

1646.67

1316.68

326.99

8.29

1.04

18.18

2．2．2中、深層地下水水資源開采量

中、深層地下水的開采主要是工礦企業的自備井及城區地下水供水井，多用于城市工業和居民生活用水。12年來，共開采市區中、深層地下水資源量為27231.19萬m3。平均開采量1492.10萬m3/a，平均補給量為1451.77萬m3/a，平均超采量40.33萬m3/a，平均開采強度15.88萬m3/km2，最大開采強度21.54萬m3/km2（見表2）。

多年來由于市區超強度開采中、深層地下水，使得地下水水位急劇下降，中、深層地下水多年平均水位埋深60.23m，多年平均下降極大值17.61m。逐漸形成了以市區為中心的降落漏斗，漏斗面積年平均達75km2，至2003年枯水期漏斗面積73.63km2，漏斗中心水位埋深達85.42m。

表2許昌市中、深層地下水資源歷年開采狀況表

Table2AnnualdiggingcaseonXuchangmid-deeplayersgroundwaterresources

年份

開采量

（萬m3）

補給量

（萬m3）

超采量

（萬m3）

平均水

位埋深

（m）

與上年相比

下降極大值

（m）

開采強度

(萬m3/km2)

1992

1895.71

1710.00

185.71

65.34

5.86

21.54

1993

1690.00

1660.00

30.00

54.56

3.38

19.20

1994

1760.80

1410.00

350.80

55.54

17.61

20.00

1995

1611.70

1524.00

87.70

54.70

1.09

18.31

1996

1615.80

1676.40

-60.60

51.33

0.67

18.36

1997

1501.51

1335.95

165.56

50.41

7.44

17.06

1998

1399.40

1204.16

195.24

47.71

2.89

15.90

1999

1427.20

1353.69

73.51

49.75

3.06

16.21

2000

1375.13

1369.50

5.63

52.09

7.86

15.62

2001

1124.37

1271.11

-146.74

87.67

均上升

12.77

2002

894.51

1372.37

-477.86

85.31

1.37

10.16

2003

578.09

1212.07

-633.98

46.01

均上升

6.57

平均

1492.10

1451.77

40.33

60.23

4.34

15.88

表3北汝河徑流量及可調水量表

Table3NorthRuheRiversamountofwaterpassingandofavailablewaterdischarge

時間

多年平均

75%

95%

月

旬

徑流量

（萬m3）

可調流量

（萬m3）

徑流量

（萬m3）

可調流量

（萬m3）

徑流量

（萬m3）

可調流量

（萬m3）

1

2105

2001

1656

1611

800

675

2

1763

1026

1184

216

709

3

2836

2603

1372

404

413

115

4

4820

2478

187

845

5

4904

2718

183

711

6

上

903

567

中

1245

617

120

84

625

376

下

2421

365

93

57

7

上

3300

432

507

126

中

6195

768

4443

2682

168

下

5392

742

7704

3108

2147

1377

8

上

10605

622

8449

2827

807

560

中

8964

894

3864

3205

222

下

4935

1072

5077

2896

1054

325

9

上

3574

1296

1032

1014

5534

1176

中

3829

1242

913

895

1334

1310

下

4446

923

499

481

322

304

10

8978

4346

14850

1476

950

932

11

4424

3919

4328

4283

1088

1043

12

2732

2333

2504

2459

886

合計

88371

30964

45600

27632

18800

8193

3水資源潛力分析

3．1過境地表水資源潛力

地表水資源由于污染嚴重，大多不能利用，少量用于農田灌溉。目前，僅能利用除直接接受降雨產生的地表徑流和鄰區入境河流的地表水外，就剩下穎汝干渠。北汝河多年平均徑流量88371萬m3，可調水量30964萬m3，P=75%時中等干旱年，其徑流量45600萬m3，可調水量27632萬m3，即使P=95%時干旱年，徑流量18800萬m3，可調水量8193萬m3（見表3）［1］。如果把中等干旱年（P=75%）可調水量的10%用作許昌市區供水，則每年可供水2763.2萬m3，如果以多年平均可調水量的10%用作許昌市供水，則每年可向許昌供水3096.4萬m3。周莊水廠改造后的日供水能力為10萬m3，一年按300天供水則年可供水3000萬m3，而2003年周莊水廠實際供水僅1248萬m3，只占其供水能力的41.60%，如果供水能力提高到80%，則年可供水2400萬m3，仍然小于中等干旱年可調水量的10%，說明北汝總干渠的供水潛力還很大。［2］

3．2地下水資源潛力

3．2．1市境外地下水資源（簡稱南水源）

襄城縣麥嶺和許昌縣榆林地下水源地（南水源）開采北汝河沖積扇地下水，設計日供水能力14萬m3，而兩水源地自1992～2003年，平均每年向市區供水1200.53萬m3，最大供水量1518.71萬m3，2003年供水量為1111.80萬m3。如果以日供水能力14萬m3，年供水300天計算，則年可供水4200萬m3，而2003年供水量僅占供水能力的26.47%，如果供水能力能夠達到80%，則年供水量可達3360萬m3。

3．2．2市區內淺、中、深層地下水資源

許昌市區內淺、中、深層地下水資源量歷年來一直處超量開采狀態，自1992—2003年(2000年和2003年是豐水年除外)，共向市區輸水34080.38萬m3，年最大輸水量3469.56萬m3，年平均可采量2443.89萬m3，年平均實采量3138.77萬m3，年平均超采量411.63m3，最大開采強度44.73m3/km2,年平均開采強度35.66m3/km2。（見表4）

年份

可采量（萬m3）

實采量（萬m3）

超采量（萬m3）

平均開采強度(m3/km2)

1992

2898.31

3936.81

1038.50

44.73

1993

2554.83

3480.00

925.17

39.54

1994

2843.10

3576.00

732.90

40.63

1995

2832.80

3403.00

570.20

38.66

1996

3183.67

3386.00

202.33

38.47

1997

2425.87

3087.87

662.00

35.08

1998

2635.00

2982.00

347.37

33.88

1999

2813.69

2935.87

122.18

33.35

2000

3339.09

2602.90

-736.19

29.57

2001

2630.21

2487.95

-142.26

28.27

2002

2454.25

2112.16

-342.09

24.00

2003

3469.56

1374.42

-2095.14

15.16

年平均

2443.89

3138.77

411.63

35.66

表4許昌市地下水資源歷年開采狀況表

Table4AnnualdiggingcaseonXuchanggroundwaterresource

4水資源供需平衡分析及預測

4．1水資源供需平衡分析

2005年許昌市的供水量、需水量與缺水量，是在充分利用當地水資源、增加過境水量的開發、外流域調水和節約用水條件下的平衡結果。經平衡后，“十五”期間許昌市仍缺水，至2005年P=50%時可利用水資源量為1.14億m3，其中地表水0.75億m3，地下水0.39

億m3，需水量1.26億m3，缺水量0.12億m3。當P=75%中等干旱年可利用水資源量1.09億m3，其中地表水0.70億m3，地下水0.39億m3，需水量1.42億m3，缺水量0.33億m3［3］（見表5）。［4］

表5許昌市2005年水資源供需情況預測表

Table5TheCalculationforsupplyanddemandofwaterresourceinXuchangcityin2005

P

供水量（億m3）

需水量（億m3）

缺水量

（億m3）

地表

水

地下

水

合

計

農業

灌溉

工業

用水

城鎮

生活

農村

生活

其

它

合

計

50%

0.75

0.39

1.14

0.11

0.75

0.31

0.05

0.04

1.26

0.12

75%

0.70

0.39

1.09

0.23

0.75

0.31

0.08

0.05

1.42

0.33

4.2關于2005年許昌缺水(P=50%)時0.12億m3、（P=75%）時0.33億m3的預測

取水工程設施能夠取出的水量與需水量不等于水資源允許開發量，取水量只能等于或小于水資源允許開發量，否則長此以往，將會造成水資源枯竭，引發地表沉降、地下水污染等一系列問題，因此超采量也應屬缺水量。由表4可知，許昌市地下水的多年平均允許可采量為2443.89萬m3，多年平均實采量為3138.77萬m3，平均每年超采量為411.63萬m3。這樣的話，至2005年許昌市P=50%時的缺水量為0.172億m3，P=75%時的缺水量為0.382億m3。

5超采地下水誘發的地質環境問題

5．1地下水水位持續下降

許昌市淺、中、深層地下水均呈下降趨勢，據1992～2003年歷年統測資料：淺層水水位埋深已達5～15m，中、深層水水位埋深一般20～80m。

5．2地下水水位降落漏斗逐年擴大

由于連年超量開采地下水，淺、中、深層地下水均形成了降落漏斗，面積在逐年擴大。尤其是淺層地下水和深層地下水，淺層地下水的水位降落漏斗面積已從1992年的12.40km2增大到1996年的27.80km2；深層地下水的水位降落漏斗面積也從1992年的18.69km2增大到1996年的87.00km2，幾乎覆蓋整個規劃區。近幾年來由于限量開采地下水，才使降落漏斗面積稍微縮小，到2003年為50.00km2。

5．3水資源污染嚴重

由于絕大部分工業廢水、生活廢水未進行處理直接排放，使得市區地表水已嚴重污染，除穎汝干渠外，其它河流均不能使用。地下水污染嚴重，據1992～2003年水質監測資料，按照《國家地下水質量標準（GB/T14848-93）》對區域淺、中、深層地下水水質進行評價：主要污染物有總硬度、溶解性總固體、氯化物、氟化物、硝酸鹽氮、大腸菌群和細菌總數等。

6合理開發利用水資源的措施

6．1節約用水

在水資源使用上，應通過政策扶持企業進行技術改造，降低水資源的消耗量，提高工業生產用水的重復利用率。在農業用水方面，通過改變種植結構，利用該區大氣降水的時間差，在雨季種植喜水作物，在非雨季種植耐旱作物等措施。在生活用水方面，通過宣傳、教育，提高全民的節水意識，樹立節約用水光榮的觀念等措施，以達到節約用水的目的。

6．2充分利用過境水資源

穎汝干渠為地面人工河，主要調穎汝河水，由北汝河襄城縣大陳閘樞紐工程起，自西南流向東北，穿越文化河、運糧河、穎河、小泥河等，至許昌縣蘇橋鄉石寨匯入清潩河，全長43.20km，渠道寬48m，最大輸水量56.50m3/s。北汝河多年平均徑流量88371萬m3，可調水量30964億m3。

6．3開辟尋找新的水源地

為了解決許昌市水資源缺乏問題，多年來市委市政府都把許昌市供水作為頭等大事來抓，先后于1995和1996年在河街～五女店一帶進行了不同程度的水源地普查工作。2001年又利用礦產資源補償費項目進行了河街～陳化店中、深層供水水源地普查工作。

6．4限量開采市區內地下水

在市區近郊，淺、中、深層地下水歷年來一直處于超量開采狀態，自1992～1999年，年均超采523.44萬m3，（2000年和2003年是豐水年未超采），已導致大面積地下水水位下降、降落漏斗面積逐年擴大。據多年監測資料可知，市區內地下水資源開采量應限制在2800萬m3以下，其中淺層地下水開采量不得大于1376萬m3；中、深層地下水，以市區中、深層地下水含水層頂板埋深70m為界限劃分禁采區和限量開采區。即水位埋深大于70m地下水為禁采區，水位埋深40～70m之間的環形地帶為限量開采區。使地下水水位下降趨勢得以控制。

6．5引水回灌，為南水北調做準備

選擇有條件的水井開展回灌實驗，待南水北調工程實施后，為將來的回灌工作取得必要的參數和數據，以便更好地為大規模的回灌做準備，調節地下水資源以豐補欠。