洛阳市地下水资源开发利用与保护对策研究

王 辉，杨宝中，于晶晶，韩丽红

(华北水利水电大学，河南郑州 450045)

在地表水资源短缺和水环境日益恶化的严峻条件下，研究地下水资源开发利用与保护对促进区域可持续发展具有重要意义，因此寻求合理的地下水资源开发利用方式和恰当的保护对策形式极具重要性与紧迫感。Jain，Ashu等[1]研究结果显示人工神经网络模型一直优于回归和时间序列模型。Marhaba，T.等[2]分析了新泽西州供水用水能力。 Cai，Y.等[3]提出了IQP二次规划模型，并利用其来解决多种不确定因素影响的可持续供水问题。张巧玉、杨宝中等[4]根据迁安市地下水资源开采程度不均衡且地下水位急剧下降的现状，提出适合该地区地下水资源开采形式和优化配置方式。林学钰[5]等针对黄河流域内缺水和水质问题对城市工农业供需水量平衡进行预测，并对黄河流域地下水可更新能力及地下水可持续开发利用对策进行了深入研究。鹿海员等[6]通过对新疆鄯善县水资源优化配置模型和地下水数值模拟模型的耦合迭代研究提出了合理的水资源利用形式和保护措施。

随着我国地下水开发利用程度不断加剧[7]，深层地下水过量开采形成降落漏斗现象明显[8]，笔者依据洛阳市人口规模和水资源开发利用现状，对洛阳市地下水资源进行开采分析。根据研究区地形、地貌和水文地质条件，将均衡区划分为6个开采小区，从而分析出可增强开采区、控制开采区和调减开采区的划分结果，为洛阳市地下水资源保护及合理开发地下水资源提供科学支撑。

1 水资源开发利用现状

1.1人口现状洛阳辖7个区、1个县级市、8个县，分别为涧西区、西工区、老城区、瀍河回族区、洛龙区、伊滨区、吉利区、偃师市、孟津县、新安县、洛宁县、宜阳县、伊川县、嵩县、栾川县、汝阳县。洛阳下辖经济功能区：伊滨区、洛阳新区、洛阳国家高新技术产业开发区、国家洛阳经济技术开发区。各区实际人口及人口比例见图1。

图1 2010年洛阳市各辖区人口分布图

1.2水资源现状洛阳市由于水文地质条件差异，地下水开发利用程度不尽相同。在伊河、洛河河谷地区，工农业用水多以开采浅层地下水为主，开采量相对较大；工业开采用水及城市供水以集中开采伊河、洛河两岸的浅层地下水为主；在邙山黄土丘陵前缘，中深层地下水自备井密度大，全市自备井中深层地下水总开采量为0.132亿～0.185亿m3/a。洛阳市年供水情况见表1、2。

表1 2010年洛阳市取水量 ×108 m3

表2 2010年洛阳市供水量 ×108 m3

可见，随着工农业生产及城市的不断发展，供水量不断增加，开采规模不断扩大。洛阳市目前已形成地下水多水源环状管网供水规模。因此，目前洛阳市区年开采总量为2.8亿～3.0亿m3，其中有0.3亿m3的地下水来自非潜水含水层系统。洛阳市集中供水水源地分布及开采情况见表3。

2 水资源开采分析

由于浅层地下水具有补给条件好、更新快、水位埋深小、易开采等特点，所以均衡区范围以洛阳市浅层地下水分布边界为主，均衡区面积为266.44 km3。根据研究区地形、地貌和水文地质条件，将均衡区划分为6个开采小区(表4)。

表3 2010年洛阳市集中供水水源地分布及开采情况 万m3/d

表4 地下水资源开采区划分

2.1可增强开采区Ⅰ区、Ⅱ区浅层地下水资源较丰富，开采潜力指数均大于1.2。这2个区位于洛河和伊河的漫滩及河间地块，含水层岩性为砂卵石，厚度大，地下水与河水联系紧密，加上水面工程的影响，地下水接受河水的补给较为充分，浅层地下水资源丰富，开采潜力较大。

2.2控制开采区Ⅲ区分布于研究区洛河西侧河谷区，浅层地下水可开采量为2 526.87万m3/a，现状开采量为2 856万m3/a，已处于负均衡状态。究其原因，主要是该区小型企业林立，自备井较多。野外调查发现，由于该地段长期地下水长期开采，现已产生明显的降落漏斗。目前洛河水面工程蓄水还没有影响到该区，因此对该区应控制开采。Ⅴ区分布于洛河北岸二级阶地，也即是洛阳市区，浅层地下水可开采量为2 568.03万m3/a，现状开采量为2 007.6万m3/a，可增开采量为560.43万m3/a。地下水资源处于正均衡状态，有开采潜力。目前正在开采的水源地有4个，日开采量为10.13万m3/a。该区局部受到洛河水面工程蓄水的影响，地下水能够接受河水的补给，但现有水源地的开采量偏大，在张庄水源地附近，形成多年的降落漏斗并没有修复，因此应控制开采。根据计算Ⅵ区地下水可开采量为947.78万m3/a，现状开采量为580.3万m3/a，可增开采量为367.48万m3/a，有开采潜力。但根据近5年等水位线图，机车工厂附近多年形成的降落漏斗并没有完全修复，因此对本区应控制开采。

2.3调减开采区Ⅳ区主要分布于洛河北岸二级阶地，位于洛阳市涧西区，洛阳市绝大部分大型厂矿企业均分布于该区，地下水开采量较大。该区浅层地下水可开采量为6 081.54万m3/a，现状开采量为4 649.57万m3/a，可增开采量为10 100 m3，因此该区还有一定的开采潜力。但由于该地区水位均略有下降，下降幅度平均为0.09 m，因此应调减地下水开采。

3 水资源保护对策

3.1合理开采由于研究区水资源时空分布不均，为建设和保护洛阳市良好的生态环境，保护水资源的可持续开发利用，必须进行合理调配，坚持做到合理开采、综合利用、科学管理、严格保护、避免盲目开采带来的环境地质灾害，实现人工开采与自然补给基本平衡的目标。为达到采补平衡，可通过地下水的调蓄功能，实现年内或年际调节，做到以丰补欠。同时，要做好地表水和地下水的联合运用，而且要运用经济杠杆来制约，以保证合理、优化供水和用水。

3.2节水保护工业上，大力发展并推广工业用水重复利用技术，提高水资源的利用率。发展并推广蒸汽冷凝水再利用技术。农业上，进行农业用水优化。加强并改进计量设施标准建设，推行农业总用水量限定与管理，调整并优化农、林、牧、副、渔各业用水比例。对于灌区全面实施节水改造，加强灌区配套改造工程建设，改进并优化地面灌水方式，推广小畦灌溉、细流沟灌等技术，科学控制入畦流量、水头、灌水定额等灌水要素。

3.3降污保护水资源保护工作应从根源抓起，绝对禁止未经处理的废、污水排入河道，研究区生态环境脆弱，必须确保生态环境用水，防止灌溉农业的盲目发展和生态环境的进一步恶化。加大环境治理措施，防止和杜绝新的污染产生，对研究区内工业废水严格达标排放，尽早使伊洛河河水达到Ⅲ类水功能区划标准，使废水的水质改善，保护河水不受污染，或使污水资源化而被重新利用，从而使水环境得到改善。

3.4实现水资源的统一管理水资源统一管理是进行地下水保护的前提。实行水资源的统一、科学的管理应实施由供定需的方针。由于各部门之间存在职能交叉、缺乏必要的协调机制，从而存在不利于地下水保护工作顺利开展的现状事实，由此提出水务统管机制。因此，必须改革现行的水资源管理体制，实现真正意义上的水务一体化，统一管理全市水资源。以流域管理与区域管理相结合。水资源权属与开发利用权属相分开为原则，实现包括城市与农村、水量与水质、地表水和地下水、供水与需水在内的水资源统一管理。

4 结语

随着人类社会的进步和社会经济的迅速发展，水资源需求不断增长，供需矛盾日益突出，水资源危机日趋严重，已经严重影响了社会经济的发展和人类的生存。因此加强水资源保护与管理、改善地下水资源利用方式、控制地下水水位下降及保护水资源可持续利用至关重要。本文综合考虑洛阳市现状开采量及地下水可开采量的互馈效应，对洛阳市地下水资源进行开采区划分，据此提出洛阳市地下水资源的合理保护对策，为本地区地下水资源的开发利用规划提供技术支持与理论支撑。

[1] JAIN A，KUMAR VARSHNEY A，CHANDRA JOSHI U.Short-Term Water Demand Forecast Modelling at IIT Kanpur Using Artificial Neural Networks[J].Water Resources Management，2001，15(5)：299-321.

[2] MARHABA T，BENGRAÏNE K.New Jersey’s water supply demand and needs[J].Clean Technologies and Environmental Policy，2003，6(1)：51-60.

[3] CAI Y，HUANG G，WANG X，et al.An Inexact Programming Approach for Supporting Ecologically Sustainable Water Supply with the Consideration of Uncertain Water Demand by Ecosystems[J].Stochastic Environmental Research and Risk Assessment，2011，25(5)：721-735.

[4] 张巧玉，杨宝中，刘爽，等.迁安市地下水资源优化配置与管理[J].节水灌溉，2007(7)：61-63.

[5] 林学钰，廖资生，苏小四，等.黄河流域地下水资源及其开发利用对策[J].吉林大学学报：地球科学版，2006，36(5)：677-684.

[6] 鹿海员，谢新民，郭克贞，等.基于水资源优化配置的地下水可开采量研究[J].水利学报，2013(10)：1182-1188.

[7] 唐克旺，唐蕴，李原园，等.地下水功能区划体系及其应用[J].水利学报，2012，43(11)：1349-1356.

[8] 邢立亭，刘莉，徐征和，等.滨州市深层地下水环境演化与保护研究[J].中国农村水利水电，2008(6)：42-48.