田寧寧¹，張海燕²，王凱軍¹，侯景巖³
(1.北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院，北京100037；
2.北京科技大學(xué)資源工程學(xué)院，北京100083；
3.國土資源部中地集團公司，北京100036)

　　摘　要：淺層地下水因普遍受到污染而利用程度很低，這部分被忽視的淺層地下水在市區(qū)廣泛存在，而且水位、水量穩(wěn)定。在北京市嚴重缺水而需水量劇增的情況下，急需采取相應(yīng)措施進行研究開發(fā)和綜合利用。
　　關(guān)鍵詞：淺層地下水；水資源；合理利用
　　中圖分類號：X824；X37
　　文獻標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)07-0065-03

　　淺層地下水是指地表以下第一承壓含水層以上的地下水，其中包括上層滯水和部分潛水?？紤]到北京市水文地質(zhì)狀況，市區(qū)的淺層地下水主要是指地表下30 m以內(nèi)含水層所含的地下水。

1　北京市的地質(zhì)條件

　　北京市位于華北平原的西北部，山區(qū)及平原總面積為16 800km²，平原約占38%。在市區(qū)四環(huán)路以內(nèi)的400～600km²范圍，地勢由西北向東南傾斜，坡度為0.1%～0.3%。山區(qū)地下水主要賦存于四個含水巖層：碳酸巖、碎屑巖、巖漿巖和變質(zhì)巖。平原區(qū)地下水主要分布在第四系含水層及隱基巖兩大含水介質(zhì)中。西北部地層顆粒粗、含水巨厚、導(dǎo)水性能好、坡度大；東南部地層顆粒細、導(dǎo)水性變差、坡度變小。

2　淺層水區(qū)域的水文地質(zhì)條件

　　研究區(qū)域?qū)儆蓝ê記_積扇的中上部地層結(jié)構(gòu)，由西部的單一地層向東逐漸變?yōu)槎鄬咏Y(jié)構(gòu)，堆積物的顆粒自西向東由粗變細。地層堆積物中，含水層由砂、砂礫石、砂卵石、圓礫構(gòu)成；非含水層由砂質(zhì)粘土、粘質(zhì)砂土、粘土及淤泥、人工填土構(gòu)成。區(qū)內(nèi)30 m深度的地層大致可分為六層(見表1)。

表1　30 m深度地層的水文地質(zhì)情況 埋藏深度(m) 巖性 備注 0～8 表層人工填土 　 2～12 粘質(zhì)砂土或砂質(zhì)粘土 局部地區(qū)有上層滯水 10～15 中細砂 潛水含水層 12～17 砂礫石或砂卵石 15～21 粘質(zhì)砂土、砂卵石或砂質(zhì)粘土 　 19～29 砂礫石、砂卵石或圓礫 承壓含水層 27～30 粘性土層或砂卵石 巖性分布不均

　　區(qū)內(nèi)地形較為平坦，西北高，東南低，地形坡度為1%左右。地下水流與地形一致，自西北向東南，上層滯水埋深為3～7 m，潛水埋深為14～17 m，年變幅為3～5m，承壓水頭為0.17～0.19 MPa左右，年變幅為10～30 kPa?？傊瑓^(qū)內(nèi)淺層水較為豐富，富水性較好，并且西部好于東部、南部好于北部。在西部及西南部地區(qū)，降深在3～5 m時的單井出水量為30～40m³/h；東部地區(qū)降深在3～5m時的單井出水量可達10～20m³/h；中部地區(qū)降深在3～5 m時的單井出水量可達20～30m³/h；北部地區(qū)富水性最差，一般單井出水＜5m³/h。
　　淺層地下水的儲量是相當(dāng)可觀的。根據(jù)北京市地質(zhì)工程勘察院和北京市自來水公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，除近郊區(qū)外，西城、東城、宣武和崇文區(qū)約有2 200×10⁴m³/a的淺層地下水量可供開采。區(qū)內(nèi)淺層水的補給來源主要是大氣降水入滲、河湖渠道滲漏補給、園林綠化、上游地下水的側(cè)向流入補給及越流補給等。

3　淺層地下水的水質(zhì)情況

　　對地下水污染的含義看法很多，國內(nèi)對地下水污染的含義定義為：凡是在人類活動的影響下地下水水質(zhì)朝著惡化方向發(fā)展的現(xiàn)象統(tǒng)稱為地下水污染。
　　淺層地下水由于埋藏淺，沒有隔水層的保護，所以極易受到污染。其污染源主要有以下幾類：①工業(yè)污染，②農(nóng)業(yè)污染，③生活污染源，④環(huán)境污染。
　　據(jù)1997年地下水監(jiān)測報告，地下水總硬度超標(biāo)面積為312.6km²，其中總硬度＞550 mg/L的高含量地區(qū)主要分布于城市中心及南部地區(qū)(見表2)。

表2　北京市地下水硬度超標(biāo)地區(qū)的面積變化 年份 20世紀(jì)40年代 1961年 1974年 1984年 1997年 面積(km²) 13 102.53 176 253 312.6

　　硝酸鹽氮是另一超標(biāo)指標(biāo)，總超標(biāo)面積為146.8km²，其他化學(xué)成分如硫酸鹽、氯化物、亞硝酸鹽、氨氮、溶解性總固體、COD等都有不同程度的超標(biāo)。此外，在各個等出水量區(qū)分別取樣(一般取施工降水)進行水質(zhì)分析的結(jié)果如下：COD較低，硬度和硝酸鹽偏高。西北部水的硬度較低，一般為300～400 mg/L左右，東南部水的硬度較大，一般在500 mg/L以上。居民生活區(qū)的硝酸鹽含量＞3 mg/L，而離開市中心的四環(huán)外地區(qū)硝酸鹽含量＜2 mg/L。居民集中的地區(qū)磷含量為2.0 mg/L左右。對照生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)可知，淺層地下水除部分地區(qū)硬度超標(biāo)外，基本上可以滿足生活雜用水的要求。

4　合理開發(fā)淺層地下水

　　淺層地下水是由降雨入滲、灌溉入滲、山前側(cè)滲、河道側(cè)滲等多種補給而形成的一種具有可恢復(fù)性的資源。其補給量的大小與它自身狀態(tài)有直接關(guān)系，因此，合理的開采可達到其相應(yīng)的均衡狀態(tài)。所謂合理開采，就是要在地下水長期使用中不破壞自然環(huán)境的良性循環(huán)，在遇到豐枯交替的水文周期內(nèi)能達到采補平衡。在此前提下，通過人為措施增大可采量，即合理開發(fā)淺層地下水包含兩個涵義：一是要使地下水在開采中達到采補平衡，二是采取人為措施增大可采量。地下水位有一個最佳埋深，若地下水位埋淺了，不僅會因無效蒸發(fā)增大而使采量減少，還易發(fā)生土壤鹽漬化和漬澇災(zāi)害，影響作物正常生長。埋深了，地下水會長期得不到恢復(fù)，破壞水資源平衡。因此，合理調(diào)控地下水埋深是合理開發(fā)地下水的一個技術(shù)關(guān)鍵。合理開發(fā)淺層地下水的技術(shù)措施：一是合理調(diào)控地下水埋深；二是增加入滲水源。

5　利用淺層地下水的意義

5.1 合理利用水資源
　　北京市為改善大氣環(huán)境質(zhì)量采取了多種手段，其中地面揚塵是造成大氣質(zhì)量下降的主要因素之一。控制地面揚塵的最有效手段是廣植草皮、綠地，路面灑水也是很好的方法。無論是綠化還是灑水都需要大量的清水，供水緊張則限制了綠地面積的擴大和灑水頻度。另外，灌水不足也是北京地區(qū)草坪生長不旺盛、綠色期短的主要原因。綠化、灑水本來不需要優(yōu)質(zhì)水作水源，而淺層地下水經(jīng)簡單處理后可以補充用作上述用水。
5.2 有利于鹽堿改良
　　淺層地下水埋藏淺，因蒸發(fā)作用鹽分積累從而導(dǎo)致土壤的鹽堿化。隨著淺層地下水的開采，地下水位埋深逐漸增加，這就意味著該地下水蒸發(fā)作用不斷減弱，同時由于大氣降水入滲會促使原堆積在土壤中的鹽分減少，鹽堿化進度在不斷減弱，鹽堿地逐步得到改良。
5.3　提高了地下水資源保護能力
　　污染物隨著地表水入滲進入土壤包氣帶后，會產(chǎn)生一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物作用，從而降低污染物對地下水的影響。簡言之，土壤包氣帶與其他環(huán)境因素一樣有自凈能力。這種能力大小，由包氣帶的巖性及顆粒大小等因素決定，一般用包氣帶環(huán)境容量衡量。土壤厚度大，就延長了污染物在包氣帶中運移的途徑和時間，使得污染物與包氣帶介質(zhì)間的作用更充分，結(jié)果是提高了包氣帶的自凈能力，增大了它的環(huán)境容量，也增大了污染物穿過包氣帶進入地下水中的途徑，提高了水資源保護能力。
5.4　提高了大氣降水的可利用率
　　北京的降雨量約為650 mm/a，就是說約有100×10⁸m³/a的水從天而降，但是僅有一小部分滲入地下，絕大部分成為徑流排入河道，流出境外。
　　如果充分利用淺層地下水就可以騰出地下水的庫容，在雨季能夠接納、蓄存更多的雨水，當(dāng)然還要配合完善的雨水收集系統(tǒng)。這樣做還可以使受到污染的地下水得到置換、凈化。淺層地下水位降低導(dǎo)致部分含水層疏干，富余出更大的空間可接納地表水入滲，減少地下水蒸發(fā)，又可以減輕和防止?jié)n澇災(zāi)害。實質(zhì)上，這是另一種形式的開源。

6　結(jié)論

　　由于土壤的自然凈化作用，淺層地下水比污水、地表水的污染程度低得多，幾乎不經(jīng)處理就可滿足某些對水質(zhì)要求不高的用水。對于一些水質(zhì)要求較高的用水，只要經(jīng)過簡單處理就可使用，其費用比處理污水要低得多。平原區(qū)淺層地下水含量大、取水方便、用水半徑小，只要合理開發(fā)，就有利于環(huán)境改良。
　　北京市政府為改善城市環(huán)境，加強了綠化建設(shè)，其中在四環(huán)路以外拓寬綠化帶的建設(shè)將對開展淺層地下水資源的研究和解決綠化帶灌溉水源問題具有積極意義。無論從經(jīng)濟效益還是從環(huán)境效益上看，淺層地下水是一種經(jīng)濟、使用方便的水源，對緩解北京市用水緊張問題具有重要意義。

參考文獻：

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