水资源开发分析论文

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许昌市位于河南省中部，是一座以轻工业为主的城市，其中规模较大企业有烤烟厂、卷烟厂、继电器厂、橡胶厂、棉纺厂及造纸厂等。农业以小麦、玉米、烟叶、棉花、蔬菜等为主。城市规划区面积88.02km2，至2000年末总人口35.66万人，其中城镇人口28.63万人，农村人口7.03万人，水资源供需极不平衡，供水保障率小于75%，是全国40个严重缺水城市之一。

1许昌市水资源概况

许昌市属暖温带季风气候，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；多年平均年蒸发量1550mm左右，年最大蒸发量1811.9mm，年最小蒸发量892.6mm。蒸发量大于降水量，蒸发量随降水量的增大而减少，反之依然。降水量分布极不均匀，50%以上的降水量多集中于汛期的7～9月份，蒸发量是降水量的1～2倍，严重影响市区地下水水位自然调节，造成供水紧张。

1．1地质、水文地质条件

本市区处于豫西山地与黄淮海平原西部的结合部位，总体地势西北高东南低，自西北向东南缓慢倾斜。地表无基岩出露，完全被新生界地层覆盖，总厚度600m以上，含孔隙水；下伏基岩为寒武系、奥陶系碳酸盐及太古界变质岩系地层，含裂隙水。根据含水层的岩性特征及水文地质条件，由上而下将深度60m以浅的地下水划分为浅层地下水，埋深60～130m之间的地下水划分为中层地下水，埋深大于130m的地下水划分为深层地下水。因中层地下水水量小，分布不均匀，单独开采较少，多与深层地下水混合开采，故在地下水评价中将二者合二为一进行论述。

1．2地表水资源

地表水资源主要包括两部分，除直接接受降雨产生的地表径流，年平均降水径流量经计算约为0.09万m3；还包括邻区入境河流的地表水资源量，其中入境河流主要有清潩河、清泥河、运粮河、环城河、及颖汝北干渠，除颖汝北干渠外，目前诸河流均已断流或被严重污染。

1.3地下水资源

目前地下水资源主要分为浅层地下水资源量及中、深层地下水资源量，区内的地下水含水层多为细粒、薄层并呈透镜体状分布的第四系松散砂层，按其富水性进行划分为三个富水区。经评价计算多年平均浅层地下水开采量为1646.67万m3/a，中、深层地下水的弹性释水量为358.6万m3/a，开采量为年平均1492.10万m3/a，平均补给量为1451.77万m3/a。

1．4水资源总量

市区内的天然水资源总量主要包括地表水和地下水。目前作为许昌市城市供水水源地主要有三处：一是规划区88.02km2范围内的地下水资源，年均可采量2879.44万m3；二是直接接受降雨产生的地表径流每年输水0.09万m3和周庄水厂年最大供水能力1460万m3；三是许昌市境外南部榆林及襄城县麦岭水源地的地下水资源（简称南水源），年均可采量2555万m3，其中榆林水源地可采量为730m3/a，麦岭水源地可采量为1825m3/a。目前许昌市总供水能力为6894.53万m3/a。

2水资源开发利用现状

2．1地表水资源开发利用量

由许昌市地表水资源现状分析可知：市区内目前可利用的地表水资源有两处，一是直接接受降雨产生的地表径流0.09万m3；二是由周庄水厂向市区输送的1034.13m3/a，据周庄水厂资料自1992年至2003年，共向市区输水12409.56万m3，平均每年输水1034.13万m3,年最大输出量1248万m3(2003年),从而大大缓解了市区供水紧张的问题。

2．2地下水资源开采量

2．2．1浅层地下水资源开采量

在大规模开发利用地下水以前，浅层地下水主用于农业灌溉农村人畜饮用和少数私营企业用水，市区浅层地下水水位在2m左右。自上世纪50年代，尤其80年代有规模开采地下水后，井位由稀到密，开采深度由浅到深。至2003年（2000年和2003年是丰水年故不参加计算）浅层地下水多年平均开采量1646.67万m3/a,年最大开采量2041.10万m3，平均补给量1316.68万m3/a，平均超采量326.99万m3/a，平均开采强度18.18万m3/km2,最大开采强度23.19万m3/km2。特别是上世纪九十年代以来，由于超量开采浅层地下水（2000年和2003年除外）,使得地下水位持续下降。至2003年，浅层地下水多年平均水位理深8.29m(见表1)。

表1许昌市浅层地下水资源历年开采状况表

Table1AnnualdiggingcaseonXuchangupperlayersgroundwaterresource

年份

开采量

（万m3）

补给量

（万m3）

超采量

（万m3）

平均水

位埋深

（m）

与上年相比下降极大值

（m）

开采强度

(万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、深层地下水水资源开采量

中、深层地下水的开采主要是工矿企业的自备井及城区地下水供水井，多用于城市工业和居民生活用水。12年来，共开采市区中、深层地下水资源量为27231.19万m3。平均开采量1492.10万m3/a，平均补给量为1451.77万m3/a，平均超采量40.33万m3/a，平均开采强度15.88万m3/km2，最大开采强度21.54万m3/km2（见表2）。

多年来由于市区超强度开采中、深层地下水，使得地下水水位急剧下降，中、深层地下水多年平均水位埋深60.23m，多年平均下降极大值17.61m。逐渐形成了以市区为中心的降落漏斗，漏斗面积年平均达75km2，至2003年枯水期漏斗面积73.63km2，漏斗中心水位埋深达85.42m。

表2许昌市中、深层地下水资源历年开采状况表

Table2AnnualdiggingcaseonXuchangmid-deeplayersgroundwaterresources

年份

开采量

（万m3）

补给量

（万m3）

超采量

（万m3）

平均水

位埋深

（m）

与上年相比

下降极大值

（m）

开采强度

(万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北汝河径流量及可调水量表

Table3NorthRuheRiversamountofwaterpassingandofavailablewaterdischarge

时间

多年平均

75%

95%

月

旬

径流量

（万m3）

可调流量

（万m3）

径流量

（万m3）

可调流量

（万m3）

径流量

（万m3）

可调流量

（万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

合计

88371

30964

45600

27632

18800

8193

3水资源潜力分析

3．1过境地表水资源潜力

地表水资源由于污染严重，大多不能利用，少量用于农田灌溉。目前，仅能利用除直接接受降雨产生的地表径流和邻区入境河流的地表水外，就剩下颖汝干渠。北汝河多年平均径流量88371万m3，可调水量30964万m3，P=75%时中等干旱年，其径流量45600万m3，可调水量27632万m3，即使P=95%时干旱年，径流量18800万m3，可调水量8193万m3（见表3）［1］。如果把中等干旱年（P=75%）可调水量的10%用作许昌市区供水，则每年可供水2763.2万m3，如果以多年平均可调水量的10%用作许昌市供水，则每年可向许昌供水3096.4万m3。周庄水厂改造后的日供水能力为10万m3，一年按300天供水则年可供水3000万m3，而2003年周庄水厂实际供水仅1248万m3，只占其供水能力的41.60%，如果供水能力提高到80%，则年可供水2400万m3，仍然小于中等干旱年可调水量的10%，说明北汝总干渠的供水潜力还很大。［2］

3．2地下水资源潜力

3．2．1市境外地下水资源（简称南水源）

襄城县麦岭和许昌县榆林地下水源地（南水源）开采北汝河冲积扇地下水，设计日供水能力14万m3，而两水源地自1992～2003年，平均每年向市区供水1200.53万m3，最大供水量1518.71万m3，2003年供水量为1111.80万m3。如果以日供水能力14万m3，年供水300天计算，则年可供水4200万m3，而2003年供水量仅占供水能力的26.47%，如果供水能力能够达到80%，则年供水量可达3360万m3。

3．2．2市区内浅、中、深层地下水资源

许昌市区内浅、中、深层地下水资源量历年来一直处超量开采状态，自1992—2003年(2000年和2003年是丰水年除外)，共向市区输水34080.38万m3，年最大输水量3469.56万m3，年平均可采量2443.89万m3，年平均实采量3138.77万m3，年平均超采量411.63m3，最大开采强度44.73m3/km2,年平均开采强度35.66m3/km2。（见表4）

年份

可采量（万m3）

实采量（万m3）

超采量（万m3）

平均开采强度(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许昌市地下水资源历年开采状况表

Table4AnnualdiggingcaseonXuchanggroundwaterresource

4水资源供需平衡分析及预测

4．1水资源供需平衡分析

2005年许昌市的供水量、需水量与缺水量，是在充分利用当地水资源、增加过境水量的开发、外流域调水和节约用水条件下的平衡结果。经平衡后，“十五”期间许昌市仍缺水，至2005年P=50%时可利用水资源量为1.14亿m3，其中地表水0.75亿m3，地下水0.39

亿m3，需水量1.26亿m3，缺水量0.12亿m3。当P=75%中等干旱年可利用水资源量1.09亿m3，其中地表水0.70亿m3，地下水0.39亿m3，需水量1.42亿m3，缺水量0.33亿m3［3］（见表5）。［4］

表5许昌市2005年水资源供需情况预测表

Table5TheCalculationforsupplyanddemandofwaterresourceinXuchangcityin2005

P

供水量（亿m3）

需水量（亿m3）

缺水量

（亿m3）

地表

水

地下

水

合

计

农业

灌溉

工业

用水

城镇

生活

农村

生活

其

它

合

计

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关于2005年许昌缺水(P=50%)时0.12亿m3、（P=75%）时0.33亿m3的预测

取水工程设施能够取出的水量与需水量不等于水资源允许开发量，取水量只能等于或小于水资源允许开发量，否则长此以往，将会造成水资源枯竭，引发地表沉降、地下水污染等一系列问题，因此超采量也应属缺水量。由表4可知，许昌市地下水的多年平均允许可采量为2443.89万m3，多年平均实采量为3138.77万m3，平均每年超采量为411.63万m3。这样的话，至2005年许昌市P=50%时的缺水量为0.172亿m3，P=75%时的缺水量为0.382亿m3。

5超采地下水诱发的地质环境问题

5．1地下水水位持续下降

许昌市浅、中、深层地下水均呈下降趋势，据1992～2003年历年统测资料：浅层水水位埋深已达5～15m，中、深层水水位埋深一般20～80m。

5．2地下水水位降落漏斗逐年扩大

由于连年超量开采地下水，浅、中、深层地下水均形成了降落漏斗，面积在逐年扩大。尤其是浅层地下水和深层地下水，浅层地下水的水位降落漏斗面积已从1992年的12.40km2增大到1996年的27.80km2；深层地下水的水位降落漏斗面积也从1992年的18.69km2增大到1996年的87.00km2，几乎覆盖整个规划区。近几年来由于限量开采地下水，才使降落漏斗面积稍微缩小，到2003年为50.00km2。

5．3水资源污染严重

由于绝大部分工业废水、生活废水未进行处理直接排放，使得市区地表水已严重污染，除颖汝干渠外，其它河流均不能使用。地下水污染严重，据1992～2003年水质监测资料，按照《国家地下水质量标准（GB/T14848-93）》对区域浅、中、深层地下水水质进行评价：主要污染物有总硬度、溶解性总固体、氯化物、氟化物、硝酸盐氮、大肠菌群和细菌总数等。

6合理开发利用水资源的措施

6．1节约用水

在水资源使用上，应通过政策扶持企业进行技术改造，降低水资源的消耗量，提高工业生产用水的重复利用率。在农业用水方面，通过改变种植结构，利用该区大气降水的时间差，在雨季种植喜水作物，在非雨季种植耐旱作物等措施。在生活用水方面，通过宣传、教育，提高全民的节水意识，树立节约用水光荣的观念等措施，以达到节约用水的目的。

6．2充分利用过境水资源

颖汝干渠为地面人工河，主要调颖汝河水，由北汝河襄城县大陈闸枢纽工程起，自西南流向东北，穿越文化河、运粮河、颖河、小泥河等，至许昌县苏桥乡石寨汇入清潩河，全长43.20km，渠道宽48m，最大输水量56.50m3/s。北汝河多年平均径流量88371万m3，可调水量30964亿m3。

6．3开辟寻找新的水源地

为了解决许昌市水资源缺乏问题，多年来市委市政府都把许昌市供水作为头等大事来抓，先后于1995和1996年在河街～五女店一带进行了不同程度的水源地普查工作。2001年又利用矿产资源补偿费项目进行了河街～陈化店中、深层供水水源地普查工作。

6．4限量开采市区内地下水

在市区近郊，浅、中、深层地下水历年来一直处于超量开采状态，自1992～1999年，年均超采523.44万m3，（2000年和2003年是丰水年未超采），已导致大面积地下水水位下降、降落漏斗面积逐年扩大。据多年监测资料可知，市区内地下水资源开采量应限制在2800万m3以下，其中浅层地下水开采量不得大于1376万m3；中、深层地下水，以市区中、深层地下水含水层顶板埋深70m为界限划分禁采区和限量开采区。即水位埋深大于70m地下水为禁采区，水位埋深40～70m之间的环形地带为限量开采区。使地下水水位下降趋势得以控制。

6．5引水回灌，为南水北调做准备

选择有条件的水井开展回灌实验，待南水北调工程实施后，为将来的回灌工作取得必要的参数和数据，以便更好地为大规模的回灌做准备，调节地下水资源以丰补欠。