兰自亭 刘继朝
（河南省地址矿产勘查开发局第一水文地质工程地质队，新乡，453002）
摘要 豫北平原隶属黄河、海河两大流域，在平原区松散岩类中蕴藏着较丰富的地下水，随着工农业和城市化的发展，地下水资源的开发利用程度在逐步升高，体现了地下水资源可持续开发利用。本文主要论述了浅层含水岩组的特征、水动力条件、开发利用现状及与地下水开采相关的环境地质问题；分析了天然资源量的组成，说明了可采资源量的计算方法，指出有开采潜力区和超采区的分布，针对所存在的问题，提出了浅层地下水资源可持续开发利用的措施。
关键词 豫北平原 浅层地下水 开发利用现状 环境地质问题 天然资源 可采资源 开发利用 黄河侧渗 开采潜力
1 自然地理概况
1.1 地形、地貌
豫北平原位于黄河以北，西部邻太行山区，东部为平原，海拔高度40～203m，最高处为浚县善化山，高程203m，最低处位于台前县东部，高程约40m。总的地势为西高东低，微向东北倾斜。坡降1/2000～1/500，地势相对平坦。
地形地貌受地质构造控制，主要为沉积地貌，局部发育有侵蚀、剥蚀型地貌。依据地貌成因，物质组成和形态特征地貌类型可分三大类。第一类为残丘岗地，分布在焦作市东部（如九里山、古汉山）、浚县西部（如善化山、浮戏山、大丕山和四十五里火龙岗）；第二类为冲积—洪积平原，分布在西部的山前地带，依据地貌成因、形态差异进一步分为冲洪积扇裙、缓倾斜地、洼地；第三类为冲积平原，分布在南部和东部，由黄河的搬运堆积而成，可细分为黄河故道、泛流平地和洼地。
1.2 气象、水文
1.2.1 气象
豫北平原属暖温带大陆性季风气候，四季分明，年平均气温14.2℃，多年平均降雨量590mm，最大降雨量970mm（淇县站2000年），最小降水量242mm（新乡站1997年），且年内降雨量在时间上及地域上分布不均，6～9月份降雨量约占全年的70%，山前地带及黄河沿岸降雨量较大，东北部（如濮阳）降雨量相对较少。水面蒸发量一般在900～1400mm，且由西向东呈增大的趋势。
1.2.2 水文
豫北平原隶属黄河、海河两大流域。卫河、峪河、黄水河、淇河、安阳河和漳河等属海河水系，黄河、沁河、金堤河属黄河水系，其中黄河和卫河是本区的主要河流。其他河流均为季节性河流，径流主要集中在汛期，枯水季节河道径流量很小甚至断流。
2 水文地质条件
2.1 浅层含水岩组的特征
降水、地形、地貌、地层岩性、地质构造等是控制地下水形成、分布、运移和富集的主要因素，在平原区松散岩类中蕴藏着较丰富的地下水，浅层含水岩组主要受地貌、岩性和气候的控制，沉积物主要为冲洪积和冲积，沉积厚度40～100m。冲洪积物从山前向平原厚度逐渐增大，沉积厚度40～80m，颗粒由粗变细，富水性由强到弱；冲积物的沉积厚度60～120m，长垣一带最厚，台前附近最薄；在黄河沿岸及古河道分布地带砂层厚度大，向东北厚度渐小，富水性由强到弱。浅层地下水由于富水性和开发利用条件好，是目前地下水开发利用的主要目的层。
2.2 浅层地下水水动力条件
平原区浅层地下水主要受大气降水、黄河侧渗、山前侧向径流及河渠渗漏补给，消耗于人工开采和蒸发，径流方向与地势变化基本一致，由西南向东北方向径流，平均水力坡度1/3000，相对较小。依据补给和排泄特征，动态类型分为：气象—开采型，气象、水文—开采型，气象回灌—蒸发型，径流—开采型。
3 地下水资源开发利用
3.1 开发利用现状
豫北平原属干旱半干旱地区，随着工农业和城市化的发展，地下水资源的开发利用程度在逐步升高。现状条件下（2000年），地下水的开采主要是农业灌溉，其次是工业和生活用水，开采层位主要是浅层地下水，中深层地下水的开采则分布在工业和居民相对集中的地区，且开采程度低。
农业是用水的大户，平原区除山前和沿黄地带部分引用水库水和黄河水外，其余地区几乎全部开采地下水。全区现有耕地面积97万公顷，约占总面积的60%；实际灌溉面积86.4万公顷，井灌面积593千公顷，占灌溉面积的69%。由于城市工业的发展和城镇人口的增加，工业用水与生活用水开采量逐年稳步的增加，某些城市的城区近郊水源地已不能满足现状条件下的供水需求。全区浅层地下水的开采量为25.12×108m3/a，其中农业开采量为18.47×108m3/a，占73.53%，城镇居民和农村生活用水对浅层地下水开采量为3.99×108m3/a，占15.6%，工业开采量为2.66×108m3/a，占10%，各地市浅层地下水的开采情况见表1。
表1 浅层地下水资源综合成果表
3.2 地下水开发历史及相关环境地质问题
20世纪60年代以前地下水的开发利用程度很低，只有少量的土井、砖井用作农灌，工业和生活用水开采地下水很少。70年代以来，机井灌溉持续发展，地下水的开采量逐年增加，特别是近期人民生活水平的提高和工业的发展，地下水的开采相对集中，最终结果是局部超采而形成了地下水漏斗区。
地下水的开发利用推动着社会的发展和人民生活水平的提高，但也随之产生了与地下水相关的环境地质问题。如，区域地下水位下降、地面沉降、水质污染及泉水干枯和湿地减少。
3.2.1 区域地下水位下降
伴随着地下水的大量开采，形成了五个较大的浅层地下水水位下降漏斗—武陟北漏斗、安阳漏斗、新乡漏斗、滑县漏斗及濮清南漏斗，面积分别为200.41km2、123.59km2、81.66km2、163.75km2和41.20km2。漏斗的形成和扩大改变了地下水的流场，破坏了地下水的天然动态平衡，造成了多处名泉断流干枯（如辉县的百泉）、湿地面积减少和机井掉泵现象，给豫北平原区的发展带来了困难。
3.2.2 地面沉降
地面沉降产生的原因通常是由于集中大量开采地下水，造成地下水位大幅度下降，再加上地面荷载的作用，松散孔隙介质释水压密而致，主要分布在建筑密集的城镇。濮阳市是一座新兴城市，随着中原油田的建立及发展，濮阳市区人口急剧增加，地下水的开采量也随之增加，地下水采补平衡遭到破坏，由此而产生了地面沉降，经观测，地面沉降范围与地下水位下降漏斗范围近似一致，从1997年至2001年，累积沉降量达到41～57mm，随着时间的推移，沉降量也不断增大。
3.2.3 水质污染
造成地下水污染的原因有：第一，由于用水量的递增，导致工业、生活未经处理的废污水大量排入地表水体；工业固体废物任意堆放，化肥农药的大量使用；这些污染物经过地表水体入渗和降雨、灌溉、淋溶作用直接进入地下水体，是造成地下水污染的主要原因。如卫河水质PH值7.9，浑浊度122度，总硬度546.8mg/L，锌257μg/L，酚80μg/L，是区内的线状污染源。第二，地下水位大幅下降使地下水补排关系发生变化，河水位常年高于地下水位，为地下水污染提供了条件。此外，引用污水灌溉，也人为地造成地下水污染范围扩大和地下水污染物质的浓聚。
4 地下水资源量及可采资源量
4.1 地下水天然资源
浅层地下水资源的丰富与贫乏取决于水文地质条件和降水量的多少。总补给量减去井灌回归补给量作为地下水资源量，补给量包括降水入渗补给、地表水体渗漏补给、山前侧向径流补给，越流补给和农业灌溉回渗补给。全区降水入渗补给20.04×108m3/a，河渠补给9.16×108m3/a，黄河侧渗补给1.92×108m3/a，坑塘补给0.4×108m3/a，山前侧向径流补给0.76×108m3/a，渠灌回渗补给3.00×108m3/a，全区资源量为35.28×108m3/a，其分布见表1。
浅层地下水资源模数一般在20.02×104m3/（km2·a）。在太行山山前冲洪积扇，由于地表岩性较粗易于降水入渗补给及丰富的山前侧向径流补给，沿黄地段得到黄河侧渗补给以及引黄灌溉水渗漏补给，地下水资源比较丰富，浅层地下水资源模数在40.02×104m3/（km2·a）左右。
4.2 地下水可采资源
地下水可采资源是指在一定的经济技术条件约束下可以持续开采利用并在开采过程中不发生环境地质问题的地下水水量。豫北地区浅层地下水的开采条件较好，在开采条件下，地下水位将降低，地下水浅埋区的部分蒸发量将转化为可开采资源量，但有些地区的蒸发量是不可夺取的（如湿地自然保护区，面积247.8km2）。综合各种因素的影响，减去不可采或难以开采的部分水量，全区浅层地下水可采资源量为32.2×108m3/a，其分布见表1。
5 地下水资源开发利用前景
5.1 需水量预测
据河南省2010年国民经济和社会发展的总体目标，全区人口达到1629.16万人，工业总产值为422.85亿元，有效灌溉面积859.33千公顷。依据《河南省城市主要工业产品及生活用水定额》，农田灌溉采取节水措施，2010年工作区年需水量为45.43×108m3/a，其中，生活8.81×108m3/a，工业6.7×108m3/a，农业25.79×108m3/a，生态4.13×108m3/a。
5.2 浅层地下水资源均衡分析
2000年，浅层地下水天然资源量为35.28×108m3，开采量为25.38×108m3，蒸发量为10.78×108m3，均衡差为－0.88×108m3。造成负均衡的原因是：开采布局不合理，对地下水的开采未进行合理的规划。
5.3 浅层地下水开发利用
5.3.1 有开采潜力区
主要分布在山前部分地区、黄河侧渗及引黄灌溉影响的地区。水位埋深一般在2～4m，这部分地区地下水的开采程度低，浅层水主要以蒸发的形式排泄，地下水的开发利用具有较大的潜力，可加大地下水的开采，使地下水位埋深降至4m左右，防止由于地下水埋深过浅土壤再度发生次生盐碱化。其措施可将引黄水源远送至缺水地区，并在这部分地区建设城市供水水源地，充分合理地利用浅层地下水资源。
5.3.2 超采区
超采区的分布主要在井灌区和城市的集中开采区，这部分地区已形成开采漏斗，应控制或减少地下水的开采，使漏斗面积和中心水位得到遏制。可采取引黄补源、节约用水、地表水和地下水联合运用等一系列措施压缩地下水开采量，使地下水状况得到好转。
5.4 科学利用水资源
区内浅层地下水资源分布不均，山前冲洪积扇区和黄河影响带地下水资源较丰富，具有建设集中开采型水源地的良好前景。遵循水文地质规律、合理地规划地下水开采布局，科学地利用地下水资源，改变地域性缺水的局面，充分发挥地下水可持续开发利用的潜力，推动城市建设和工农业发展。