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如何用地下水利資源

發布時間: 2022-12-09 00:44:25

Ⅰ 怎樣合理開發和利用地下水資源

地下水是大自然賦予人類的財富,它水質好,供給穩定,在地下滲流、貯藏,有多年豐歉調節的作用,還有取用處理成本低的特點,然而在無控制地開采地下水過程中,超采地下水所導致的多種人為災害同時產生。在節水工作被提升到城鄉可持續發展的高度時,如何解決超采地下水的問題也被重視起來。 最近,記者采訪了城市建設研究院顧問總工程師宋序彤,他認為,在水文地質條件較好的地區,地下水從來就是城鎮供水優先考慮的水源。這是由於地下水自身形成、貯存和循環特徵所決定的。宋序彤提供了如下一組歐洲國家多年取用地下水用於供水的資料。 表中數據表明,這些國家常年取用地下水作供水水源,在供水中所佔的比例都在一半以上。這些國家之所以能多年穩定地取用地下水,關鍵是在開發利用過程中做到采補平衡。許多國家在嚴格控制地下水開采量的同時,還採取多種措施加大對地下水的回灌補給。如德國建立了許多雨水集中人工回灌補給和天然滲流補給的設施,同時立法要求,對一些新的大型建設項目要求採取多種措施,對雨水進行貯存、再利用、回灌或通過綠地滲流補給地下水,保證在相應頻率暴雨出現時,不向外徑流排放雨水。對排放雨水徵收高額雨水排放費。為不破壞地下水原有滲流徊路,德國在大體量深基礎的建築物基礎中還埋設必要的管道,保證地下水的暢流。瑞士蘇黎世採用工程設施將大量河水經處理後,通過回灌井補給地下水,再在地下水滲流下游地區取用地下水;美國採用反滲透法處理後的脫鹽水回灌地下,補充地下水等。 我國的河北、內蒙古、山西、山東和陝西等省、區也有豐富的地下水資源,以地下水作為城市供水水源的供水設施能力占總供水能力的比例分別為73.8%、63.9%、70.0%、52.5%和53.8%,然而近年來可取到的地下水量卻在逐年衰減。這是由於在城鎮生產和建設活動中,一方面建設了大量混凝土建築和不透水鋪裝地面和路面,破壞了原有地下水的補給條件,另一方面又不斷增加地下水的開采量,使得地下水位不斷下降,形成大面積漏斗。許多大、中城市還出現了地面沉降等一系列超采地下水造成的地質災害。 宋序彤認為在開發利用地下水方面我國與一些發達國家相比還有一些差距,首先還是認識上的差距。目前我們的認識主要還是多立足於控制開采量,減少地下水位下降幅度,防止地面沉降等地質災害上,還沒有把對地下水的開發利用作為是對一種不可替代的生態資源自然循環過程的參與,必須精心對待的高度來認識。在立法和管理上還是多注重用行政手段限制地下水的開采量;多年來開發利用地下水須交納的水資源費始終遠低於使用自來水的費用,事實上價格機制始終保持著對地下水過量開採的引導;在鼓勵對地下水補給和保證地下水循環過程不受破壞的相關法規和管理措施還很不到位。這些問題政府有關部門應該重視起來。 全社會都應該對地下水資源的開發利用有一個正確的認識。不能簡單地限制使用地下水,而是應該科學的取用。如果按照客觀規律取用地下水,我們不僅能保持地下水的自然循環,同時還能使地下水成為我們穩定的供水水源,並且,還應該將其列為供水水源的優先考慮之列。

Ⅱ 人們是通過什麼辦法利用地下水的

直接挖很深的大井,手壓井,自吸泵都是抽取的地下水。

Ⅲ 地下水資源合理開發利用建議

隨著社會的發展進步,對水資源的需求也隨之加大,但任何資源的過度利用都可能破壞經濟和社會的持續發展,受到自然界的懲罰。保持地下水資源的合理開發利用十分重要,對促進社會經濟的持續發展尤其重要。因此在對地下水的開發利用中提出以下建議,以使有限的水資源得到合理的、可持續的利用:

1)制定社會經濟發展規劃時應充分考慮水資源的保證程度,要做到「以水定地;先查清水資源,再上新項目」;優先保證人畜飲水,合理兼顧工農業用水,加大生態環境用水;堅持開源與節流並重,把節水放在首位。

2)加強基礎研究,積極採用新理論、新技術、新方法對地下水資源進行勘查和評價,為地下水開發提供依據,提高水資源利用和保護的科技水平。

3)加強上、下游地區水資源的規劃和管理,對地表水和地下水以最合理的方式利用:戈壁礫石平原等地下水深埋區應充分利用地表水,在減少投入的同時,也有利於地表水對地下水的有效補給;充分利用地表水與地下水的特殊轉化關系,提高水資源重復利用率。在地下水位埋深較淺的細土平原區採用井灌井排結合渠灌渠排方式,可以取得綜合治理旱、澇、鹼等自然災害的良好效果。

4)利用各河洪水資源,開展地下水補源工程,把客水資源補充到地下水庫容里,增加地下水補給量,充分利用田間灌排溝渠,增建補滲井和補滲溝,增加入滲量提高地下水調節庫庫容,緩解地下水的超采。

5)對深層承壓水的大規模開采利用一定要進行專門的水文地質勘察工作,不宜盲目開采,必須依據水文地質、地下水資源和開采技術條件,以地下水資源研究成果為依據,科學合理地確定地下水開發利用布局和開采方案。

6)對重要的城市生活供水水源地,在充分論證資源量的基礎上,要加強防止水質污染的研究工作,尤其要結合社會經濟發展,從持續發展的長遠角度進行充分的科學論證。

7)地下水資源開發利用要堅持興利除弊,實現水資源的可持續利用與生態環境的有效保護,並適應經濟結構調整、節水技術進步等因素對水資源供需再分配的要求;加強對「三廢」污染物的綜合治理,對垃圾堆放場、化工廠、毛紡廠等易對地下水造成污染的企業的選址、排污治理的審查管理工作,同時在農業生產中應減少化肥、農葯的施用量,防止污染物進入含水層而影響對地下水的利用;對局部已受污染的含水層,要查明污染原因,並加強監測工作。

8)堅持預防為主,保護優先的原則,合理制訂地下水開發利用和保護方案,防止地下水污染。開發利用地下水與防治土地鹽漬化、沙漠化相結合,發揮水土資源的綜合效益。

9)在對水資源進行規劃時應充分考慮生態環境對水資源的需求,要通過天然河道泄洪、人工提水等方式開展植樹種草,保護自然生態環境的良性發展;加強地下水動態監測,為合理開發利用和有效保護地下水資源提供科學依據。

10)加強水行政管理,切實加強節水的宣傳和推廣工作:加強宣傳,增強水資源的憂患意識,提高公民保護水資源的自覺性。依法律強化地下水資源保護管理工作。農業上要推廣滴灌、噴灌技術;工業上要推廣新的節水工藝流程;居民生活中要使用節水設備,減少漏水;同時相應採取價格措施和行政管理措施作為保障。

11)不再興建或增加平原水庫、庫容,加大地下水水庫調蓄能力的勘察和研究。

Ⅳ 地下水資源保護與利用

焦作市地處豫西北,北依太行,南臨黃河,總面積6014km2,全區總人口348萬,有煤炭、石灰石、鋁土及鐵礦石等礦產資源,工業以電力、化工、機械和煤炭為主,目前已發展成為以能源化工為主的新興工業城市。焦作礦區工農業和生活用水,主要依靠地下水。焦作地區的地下水天然補給資源量為10.583m3/s,其中喀斯特水補給量為8.86m3/s,孔隙水補給量為1.723m3/s。

一、地下水資源開發利用現狀

焦作市地下水資源由喀斯特水、孔隙水組成,且以喀斯特水為主,喀斯特水資源約佔全部地下水資源85%左右。焦作礦區山前地區是九里山泉域喀斯特水的集中排泄區,地下水資源極為豐富。近年來,隨著城市及工農業的發展及煤礦區的大量開采,在局部地段出現了小范圍的降落漏斗,地下水位呈現明顯下降的趨勢。盡管如此,降落漏斗范圍及漏斗中心水位穩定,多年來地下水位基本上處於動平衡狀態,在豐水期、豐水年因地下水位回升,降落漏斗范圍縮小乃至消失[4]

目前人工開采已成為孔隙水、喀斯特水的主要排泄方式。地下水的開采方式有廠礦自備水源地(井)集中和分散式開采、焦作市自來水公司水源地集中開采、礦井排水和農業零星分散式開采。

1.自備水源地(井)開采地下水狀況

1994年全市共有自備井234眼,年開采地下水量6347.86×104m3,平均2.013m3/s。其中全年開采孔隙地下水1939.36×104m3,平均0.615m3/s;喀斯特地下水4408.50×104m3,平均1.4000m3/s。1994與1993年相比減少了5.77%,1993年自備井開采地下水量6736.86×104m3。自備水源井除焦作電廠、中州鋁廠、焦作鋁廠、熱電廠、焦作市水泥廠、化工一廠、造紙廠等廠礦企業屬井群開采地下水外,其餘多屬零星分散式開采,且多以喀斯特水做供水水源。

(1)孔隙水開采量:受氣候及人工開采雙重因素影響,近年來焦作市區內孔隙水位呈下降趨勢,焦作市區南部形成了孔隙水水位下降漏斗,且水質變差。為改善這一狀況,自1990年開始對孔隙水的開采進行了限制,自備井開采量有所下降。1992年降至1466×104m3,1993年有所增加,達1765×104m3,1990年自備井開采孔隙水1991×104m3。1994年孔隙水開采量為1989.36×104m3,比1993年增加了173.86×104m3。自備井地下水開采總量年際變化較大,月最大采量為566.092×104m3(7月),月最低開采量為484.562×104m3(12月)。

(2)喀斯特水的開采量:焦作市喀斯特水資源豐富,水質好,是城市工業及居民生活的最佳供水水源。焦作市區各用水大戶多開采喀斯特水。1994年自備井共開采喀斯特水4408.50×104m3,占自備井開采地下水總量的70%。1993年自備井開采喀斯特地下水4972.31×104m3,1994年與1993年大致相同。

2.焦作市自來水公司開采地下水狀況

焦作市自來水公司現有6座水廠,其中第一水廠、第四水廠開采喀斯特地下水,第二水廠由新東公司(礦井排水)和焦作電廠崗庄自備水源聯合供水,第三水廠由焦西公司(礦井排水)和東小庄水源地(開采喀斯特水)聯合供水。焦作市自來水公司開采地下水的水源地只有第一水廠、第四水廠、東小庄水源地(崗庄水源地因屬焦作電廠自備水源地,未計入其中)共三處。1994年焦作市自來水公司總供水量5425.74×104m3,其中地下水開采量2071.68×104m3,占總供水量的38.2%。

第一水廠位於焦作市中心新華街,利用已報廢的2號、3號礦井供水,與1993年的142×104m3相比,增加了160.53×104m3,1994年共開采喀斯特地下水310.53×104m3,全年平均開采量0.0985m3/s。

第四水廠位於焦作市區北部近山前地帶,現有開采井22眼。該水廠是焦作市自來水公司以地下水做水源的主要供水水源地,占焦作市自來水公司開采地下水總量的53.68%,占焦作市自來水公司總供水量的20.46%。1994年全年共開采喀斯特水1112×104m3,平均0.3527m3/s。

東小庄水源地位於焦作市區西部東小庄,現有開采井19眼,全年開采喀斯特地下水649.00×104m3,平均0.2058m3/s,比去年增加了15.89%左右。

3.礦井排水及利用

(1)礦井排水:分為焦東礦區和焦西礦區兩部分。

焦東礦區的演馬庄礦、九里山礦井排水量居各礦之首,多年來礦井排水量一直超過1.0m3/s。相比之下,中馬村礦、小馬村礦、馮營公司、方庄礦等礦井,礦井水文地質條件相對簡單,礦井排水量小。1994年焦東礦區內的7個礦井,年平均排水量總計為3.3778m3/s,與1993年以前相比,略有下降。焦東礦區礦井排水總量季節變化不明顯,相對穩定。

1994年焦東礦區內的演馬庄礦礦井排水量仍居各礦之首,為1.0847m3/s,該礦近年來發生2次惡性煤層底板突水災害,礦井排水量比較穩定。九里山礦井排水量平均為0.7903m3/s,該礦由於對煤層底板突水點進行了注漿堵水和工作面煤層底板注漿改造,因此自5月份起礦井排水量有所減小。其他礦如韓王公司、馮營公司、小馬村礦、中馬村礦等礦井,排水量比較穩定,多年變化不明顯。1994年韓王公司礦井平均排水量為0.3840m3/s,馮營公司為0.3098m3/s,小馬村礦為0.1248m3/s,中馬村礦為0.6535m3/s,位村礦為0.0307m3/s。

焦西礦區的王封公司由於礦井關閉停產,礦井排水量呈下降並逐步穩定趨勢,平均排水量1989年為1.50m3/s,1990年為1.26m3/s,1991年為1.02m3/s,1994年為1.0915m3/s。王封公司礦井排水量年內變化比較明顯,月最高排水量1.1605m3/s,月最低排水量1.0182m3/s。焦東公司礦井排水量因礦井報廢,礦井排水量呈下降至逐步穩定趨勢。1991年為0.38m3/s,1992年為0.35m3/s,1994年則降為0.3033m3/s。朱村礦礦井排水量相對較大,並呈逐年增加趨勢。1990年為0.80m3/s,1991年增至0.84m3/s,1994年則增至0.9013m3/s。1994年焦西公司礦井排水量是0.5970m3/s,與1993年相比,略有增加。焦西礦區的焦東公司、王封公司已經關閉停止採煤,沒有開采新的工作面,整個礦區礦井排水量呈逐年減少並趨於穩定的狀況,原煤層底板突水點已經作為供水井水源。1989年平均排水量3.25m3/s,1990年減至3.09m3/s、1991年進一步減至2.85m3/s,1994年略有增加,達2.8931m3/s。

(2)礦井水利用情況:目前,焦作市地下水開採的主要方式是礦井排水及農業灌溉利用,礦井排水量6.2707m3/s,綜合利用礦井排水是開發利用地下水的有效途徑。焦作市礦井水的利用有3個方面:

一是焦作市自來水公司利用礦井水情況。焦作市自來水公司所屬的第五、第六水廠全部以礦井水做供水水源,第二、第三水廠部分利用的礦井水做供水水源。1994年,焦作市自來水公司四座水廠累計用礦井水3363.04×104m3,占焦作市自來水公司總供水量的61.8%。

第二水廠位於焦作市東北部,以焦東公司井排水做供水水源,1993年供水量1456×104m3,1994年供水量1571.66×104m3,較1993年略有增加。由於焦東公司已經關閉,礦井水的利用量一定會受到限制,目前,第二水廠正在建設新的水源地。

第三水廠位於解放西路,主要利用焦西公司礦井排水,1993年供水量1821×104m3,1994年為1288.50×104m3,較1993年相比減少了532.5×104m3

第五水廠位於焦作市馬村區,利用中馬村礦礦井水作為供水水源供給馬村區居民生活用水。1993年供水量239×104m3,1994年為297.68×104m3,比1993年增加了24.55%。

第六水廠位於焦作市中站區,利用李封公司礦井排水向焦作市中站區供水,1993年總供水131×104m3,1994年為196.2×104m3,較1993年增加了49.79%。

1994年焦作市自來水公司各水廠利用礦井總計達3363.04×104m3,全年平均1.0664m3/s。1993年礦井利用量3570×104m3,1994年較1993年減少了206.96×104m3

二是焦作煤業集團公司各礦自用礦井水量。焦作煤業集團公司的朱村礦、九里山礦和演馬庄礦,生產及生活用水全部或部分依賴礦井水做水源,據1994年調查,各礦利用礦井水量為0.282m3/s。

三是焦作市農業灌溉引用礦井排水。礦井排水除部分被焦作市自來水公司及焦作煤業集團公司各礦及焦作電廠、焦作市化工三廠等廠礦利用外,剩餘部分經河渠排出礦外。流出礦外的礦井排水部分做為區內農田灌溉的水源,剩餘部分則流出礦區。據河南省焦作市水利局資料,1994年焦東灌區和焦西灌區共利用礦井水1971.0×104m3,平均0.625m3/s。經過綜合計算,礦井水利用總量平均為1.973m3/s,占礦井排水總量的31.47%。因而,礦井水資源利用程度較低。

4.焦作市農業開采地下水量

焦作市現有耕地面積16.7萬畝,其中井灌面積6.7萬畝,據河南省焦作市水利局資料,1994年農作物灌溉7次,灌水定額一般為75m3/畝次,由此算得1994年焦作市區各鄉農業開采孔隙水3517.5×104m3,平均1.1154m3/s。加上焦作市修武縣境內方庄鄉、周庄鄉、李萬鄉和五里源鄉孔隙水農灌開采量0.7746m3/s,全區農業共開采淺層地下水平均1.89m3/s。

5.焦作市全區地下水開采總量

綜合上述各項,1994年全區工農業生產及生活共開采地下水14379.73×104m3,平均4.56m3/s,其中開采喀斯特水6480.07×104m3,平均2.055m3/s,開采淺層孔隙水7899.66×104m3,平均2.505m3/s,焦作市自來水公司開采喀斯特水2071.68×104m3,平均0.6569m3/s,自備井開采地下水總計6347.86×104m3,平均2.013m3/s,農業灌溉開采淺層孔隙水5960.30×104m3,平均1.89m3/s(表3-18)。

表3-18 1993、1994年地下水排泄量 (單位:1000m3

二、影響焦作地區地下水資源的主要因素

1.地下水補給量減小和排泄量增大

焦作地區除礦井排水和地下水污染嚴重影響著地下水資源外,地下水主要接受大氣降水入滲和河流滲漏補給。因此,降水量和河流流量的大小是影響地下水資源的直接因素。

降水量的大小直接影響著地下水資源量,降水入滲是焦作地區地下水的主要補給源。自新中國成立以來,隨著工農業的快速發展,地下水的開采量愈來愈大,地下水位愈來愈低,地表水資源枯竭,河流斷流等,破壞水循環系統比較嚴重,大氣降水量趨於下降趨勢。1952~1964年平均降水量為826.1mm,1965~1977年平均降水量為681.56mm,1978~1982年平均降水量為662.55mm,1982~1988年平均降水量為642.4mm,1989年以來降水量一直偏低,影響了地下水資源的補給比較嚴重。

焦作市地下水位下降表現為4個階梯,1952~1964年為第一階梯,地下水位105m,1965~1977年為第二階梯,地下水位91~98m,1978~1988年為第三階梯,地下水位85~92m,1982年以來為第四階梯,地下水位72~89m。主要原因為由於降水量的減小和開采量的增大,其地下水位與降水量和開采量關系見圖3-36。

圖3-36 地下水位與降水量和開采量關系圖

丹河、西石河、山門河、紙坊溝、新河和翁澗河均為流經焦作礦區的河流,由於地表喀斯特發育,河流滲漏量比較大。例如,1994年對丹河480電廠至後陳庄段,取3個斷面分枯水期、豐水期兩次實測丹河流量,480電廠至後陳庄段河流漏失量平均為1.7338m3/s。近十幾年來除丹河滲漏補給地下水外,盡管丹河流量也在逐年減小,新河和翁澗河為排污河,其他河流均已斷流,因此,總的來說河流滲漏量也在減小。

焦作礦區所採煤層為石炭系、二疊系煤層,其直接充水水源主要為石炭系薄層灰岩,底部奧陶系灰岩喀斯特水間接充水水源,該層富水性好,補給水量大,嚴重威脅著煤炭的安全生產。為此對石炭系薄層灰岩進行疏水降壓排水,對O2灰岩採取斷層防水煤柱,實施「立足礦井、以防為主、疏堵結合、分類治理」的防治水方針。隨著開采深度的增加,石炭系薄層灰岩煤層底板突水頻率增高,O2灰岩水參與發生惡性煤層底板突水,排水量也越來越大,從用水角度來看,O2灰岩水開采量也與日俱增。例如,1952~1964年O2灰岩水開采量為1.501m3/s,1965~1977年O2灰岩水開采量4.964m3/s,1978~1982年O2灰岩水開采量5.5m3/s,1983以來O2灰岩水開采量8.463m3/s。據不完全統計,歷年來煤層底板突水達1000餘次,最大煤層底板突水量達320m3/min。因此,煤層底板突水是造成地下水資源枯竭的另一因素。

2.地下水污染狀況

焦作地區河流中,丹河、西石河、山門河和紙坊溝水質好,符合飲用水標准。翁澗河水化學類型

型,總硬度、氯化物超標;新河河水礦化度2782.99mg/L,總硬度1669.63mg/L,Cl-含量149.21mg/L,均已超過標准。因而,翁澗河和新河有不同程度的污染。據河南省焦作市監測站資料,翁澗河非離子氨、高錳酸鉀指數、生物耗氧量、化學耗氧量、六價鉻均超標。翁澗河和新河均已成為嚴重污染的河流,成為地下水污染的源頭。

孔隙水污染主要表現在焦作市區以南孔隙水的徑流和排泄區,該區岩性細,滲透性差,水位埋深淺,長期蒸發濃縮作用,水中的離子含量特別是Cl-、K++Na+升高,礦化度增加。更為嚴重的,該區農業採用礦井水及工業生活污水灌溉,致使孔隙水水質惡化。焦作市區南部東王褚至恩村一帶及焦作市區東南部仇化庄至焦作市修武楊樓、大高村一帶的孔隙水水質類型為

型、

Mg2+型和

型,水質最差,本區所檢測的18種項目中,超過飲用水標準的項目有總硬度、礦化度、氯化物、硫化物、硝酸鹽、氟化物,各污染組分的超標率見表3-19。

表3-19 孔隙水水質狀況統計表

根據近幾年的監測與研究,喀斯特水水質正在逐漸惡化,且惡化速度也愈來愈快。主要表現在離子Cl-增加,水質變咸,個別水井水已失去飲用價值。據前人研究,本區喀斯特水Cl-背景值為26.69mg/L,到1998年喀斯特水Cl-已達到40~75mg/L,最高為128.73mg/L,2000年至少有三口喀斯特水源井Cl-含量超過國家飲用水標准(≤250mg/L),最高達1191.22mg/L。焦作地區內某單位喀斯特水自備井1999年Cl-含量為141.1mg/L,2000年為517.61mg/L,2001年為1258.6mg/L,2002年4月上升至2135mg/L,是國家飲用水標準的8.54倍。喀斯特水Cl-超標的水源井雖然是個別的,但由於整個焦作地區的喀斯特地下水同屬於一個喀斯特水系統,水質如按目前速度繼續惡化,整個焦作礦區喀斯特水未來都有被嚴重污染的危險。造成喀斯特水Cl-污染的原因為:喀斯特水補給區地表污水的滲漏;孔隙水、礦井排水通過O2灰岩「天窗」污染喀斯特水;受污染的河水滲漏補給喀斯特水[21]

三、地下水保護與利用對策

1.防治水污染,污水資源化

對於沒有處理能力的廠、礦、企業,應交納污水處理費,由城市有關部門統一處理。按照國家產業結構調整政策和淘汰落後生產工藝、技術和裝備,重點進行冶金、化工、水泥、電力、采選等重污染行業的結構調整。污水可以被認為「待生資源」,對於污水治理,應本著誰排放誰治理的原則,企業自建小型污水處理廠,處理達標的水可重復利用,以節約水資源。焦作市是以能源、化工為主的重工業城市,污水排放量相當大,並已對地下水造成不同程度的污染,使可利用的水資源量減少。實行污染物排放總量控制制度,從嚴掌握建設項目的審批,執行限期治理制度,堅持實行「關、停、禁、改、轉」的方針。

2.排供環保三位一體

武強教授認為,採用排供環保結合優化管理,不僅考慮了排水系統的疏降效果和安全運營,而且供水系統的供水需求和環境系統的質量保護也同樣是優化模型設計的重要約束指標,同時還要充分利用礦井排水,以及將排出的礦井水經過一定水質處理後,全部或部分用來代替礦區正在運行中的不同目的的供水水源[27,9,26]。焦作礦區為了安全生產,大量疏排地下水,礦井排水量為6.2707m3/s,占總開采量10.8134m3/s的58%。而且礦井排水的利用率僅為31.47%。

排供環保三位一體的優化模型除涉及地下水水力技術方面的管理外,同時也牽涉經濟評價和環境保護以及產業結構規劃等的管理。排供環保三位一體,就是在保證環境質量和礦井安全的前提下,提供給礦井和其周圍地區一定數量的水資源,可用於生活、工業和農業等方面的供水。排供環保三位一體結合模型,不僅實現了將保證環境質量的礦井排水和地面抽水用於供水目的,而且通過選擇多種供水用戶所產生的經濟效益最大的目標函數和適當的約束條件,完成了利用一個模型,同時綜合制訂排水、供水、環保三位一體的具體水資源優化管理方案。該模型已應用於焦作礦區九里山礦[27]

3.加強水利價費改革

按照國家發改委改革水價促進節約用水指導意見通知的要求,進行水價調整,否則浪費水的問題不可能根本解決。逐步提高工程水價(自來水價、水利工程供水水價),水資源費(資源水價),水污染處理費(環境水價)。以水為主要的生產原料和生產手段,應制定較高的水價。水利工程水價要逐步到位,水資源費要適時調整。按照不同的行業實行不同的基本水價和不同的階梯式水價標准,生活用水應有最低保障數量。工業用水要參照國內外先進用水定額定出適應不同地區、不同行業、不同工業產品的用水定額,超定額用水要加價,並責令限期改造設備,降低用水定額。農業水資源費的徵收將會使最有潛力的用水大戶提高節水意識,促進井灌節水,以水養水[33]。利用經濟杠桿調整用水需求,促進節水工作。調整水價和水資源費,這是節約用水最重要的手段。

4.節約用水

提高重復利用率,節約水源,逐步實現「零」排放。加快工業節水新技術、新工藝和廢水資源化的開發研究以及城市節水設施的研究製造;制定行業節水規劃和用水標準定額,不斷降低耗水量和排水量,提高水的利用率;搞好廢水綜合利用,實現廢水資源化是提高水資源重復利用率的重要措施;通過產品結構、產業結構、企業組織結構和工業布局的調整實現節約用水,達到水資源的供需平衡,也是水污染防治的重點。這是城鎮工業節水應該考慮的幾個重要方面。

大面積發展適合精耕細作特點的高效節水形式,重點發展噴灌。要因地制宜採用管灌、渠灌、滴灌、噴灌等多種節水措施。搞好地面水灌渠的綜合節水措施,發展井渠雙灌。推廣秸稈還田、覆膜栽培、集雨保水等農藝節水措施。無論是旱作農業,還是灌溉農業都必須採用農藝節水措施,以提高水資源的利用率。農業節水的農藝措施、工程措施要和科學管理結合起來。

節約用水是一項長期的根本措施,關繫到社會的可持續發展。以發展農業節水灌溉和工業節水為重點,採取行政、經濟、法制、管理等多項措施,千方百計地提高水的利用率和效益。

四、礦井水的水質處理技術

煤礦巷道是煤炭開採的主要場所。巷道中污染物質主要包括廢機油、廢酸液、煤塵、岩屑顆粒和病源菌以及井下的人工廢棄物、糞便等。如果一些老窯積水與巷道相連通時,礦井水易被酸化。如果礦井接受地表水的補給,它們可能還會受到各種農葯液和工業廢水的污染,工業廢水大都含有有機磷、酚、醛等有毒物質。大量湧入巷道的地下水必然會受到這個採煤環境的不同程度的污染。

因此,礦井排水的綜合利用必須首先解決水質問題,它是排供環保結合的一個很重要環節。解決這個問題既要在井下巷道的輸水過程中,既要根據不同污染類型礦井水和綜合利用的不同供水對象,在地面實施礦井水的水質預處理,以便為各供水用戶提供符合其具體水質要求的礦井排水資源,又要注意清濁水分流,盡量減輕礦井水的污染程度。礦井水的實用性處理技術和方法主要有以下幾類:

1.礦井渾濁水的凈化處理

礦井水中所含雜質大致可以劃分為3類,即懸浮物、膠體物和溶解物[5]。礦井渾濁水凈化處理的主要去除對象則是懸浮物和膠體物兩類,它們是造成礦井水濁度的主要因素。渾濁水的一般常用凈化處理流程為:

(1)澄清:澄清是指去除引起水渾濁的懸浮物和膠體物等雜質的過程,一般可劃分為3個驟步,即混凝、沉澱和過濾。

(2)消毒:礦井渾濁水經過混凝、沉澱和過濾作用之後,便可著手對其進行消毒處理(消毒處理也可在過濾之前進行)。

礦井渾濁水一般的凈化處理流程,如圖3-37為其流程示意圖。對於某些特殊類型的礦井渾濁水或特殊要求的供水用戶,可根據其具體情況分別予以靈活處理,不必完全照搬以上的全部凈化處理流程。

圖3-37 礦井渾濁水凈化處理流程示意圖

例如,如果礦井排水的渾濁度較低,又無藻類繁殖時,渾濁度經常在100度以下,投放混凝葯劑後可不經過混凝和沉澱作用,直接採用一次性過濾處理,將過濾後的礦井水加氯氣消毒,隨之經泵站送入供水管網。

再如,如果礦井排水的渾濁度較高,既要設法達到預期的凈化目的,又要節約混凝葯劑的投放量。可以在混凝、沉澱前採用自然沉澱方法,將原高渾濁度的礦井水中的粒徑較大的泥沙顆粒預先沉澱掉一部分,所用構築物可以是預沉澱池,也可以是沉砂池。最後,再進行混凝,沉澱、過濾和消毒處理。

2.礦井高硬度水的軟化處理

水的硬度主要是指溶解於其中的Ca2+、Mg2+離子含量,溶解於水中的Fe2+、Mn2+、Sr2+離子也是影響水硬度的一個因素。下面介紹3種常用的軟化方法:

(1)微生物方法:該種方法包括硫酸鹽還原菌去硫法和鐵細菌去鐵法。

(2)化學方法:化學軟化處理包括石灰、石灰乳中和法和石灰、蘇打軟化法。

(3)物理方法:該種軟化處理方法包括蒸餾法、電滲析法和沖淡法3種。

3.礦井酸性水的中和處理

在煤層或其頂、底板中常含有硫化礦物,它們在氧化條件下形成硫酸化合物。礦井水中一旦溶解了這些硫酸化合物,便導致其

離子含量增高,成為酸性礦井水。

礦區酸性水的形成,對於大多數具有較強破壞性的酸性水,是隨著煤礦開采時間的延長而逐漸形成的。而有的酸性水是在煤礦開采之前,即在硫化礦床氧化帶處就已經富集了酸性水。

酸性水的危害是十分嚴重的。在俄羅斯布利亞礦區勘探中,由於酸性水的腐蝕作用,在8h內鑽桿直徑減少1mm,套管局部被腐蝕,在強酸性水分布地段,經12晝夜,套管壁就被腐蝕穿孔。礦井與儲集酸性水的老窯、老空區溝通,酸性水便可沿通道進入礦井,因而酸性水就會污染井下生產環境。

對於已經形成的酸性水和受其污染的礦井,應採用石灰石中和法或微生物法加以治理。對於酸性的老窯積水,應設立防水煤柱等工程,使其與礦井系統完全隔離;對於含硫礦層要設法消滅充水充氧的環境,使其封閉並失去形成酸性水的環境。消除酸性礦井水的污染,預防和治理應同步進行。

4.礦井高鐵高錳水的處理

當日處理100m3高鐵、高錳水時,濾池可採用鋼制圓形雙級壓力濾池,將濾池分成上、下兩室,上、下室均採用錳砂作濾料。為了達到充分曝氣,盡可能驅散水中游離CO2,且提高pH值,可採用葉輪式表面曝氣裝置,曝氣池可做成矩形,水在曝氣池停留時間約為20分鍾。表面曝氣雙級濾池過濾除鐵、錳工藝是一項比較經濟且效果良好的技術方法。

除鐵方法主要有兩種,其一是蓮蓬頭曝氣、石英砂過濾除鐵,或者用河砂、卵石、木炭卵石層過濾除鐵,其二是用天然錳砂接觸氧化除鐵,該方法簡單經濟,效果良好,已被廣泛推廣利用,這些工藝都能達到預期除鐵的目的,使水中鐵的含量達到符合國家生活飲用水標准。

20世紀70年代末發展了一種兩級過濾處理系統的處理方法,該方法經過曝氣、兩級過濾,一般水中鐵、錳含量均可被控制在國家生活飲用水標准之下。可同時消除水中的鐵、錳離子含量,其工藝過程是首先將水充分曝氣,然後經第一級濾池除鐵,再經第二級濾池除錳。在除錳技術方面,最初採用的是接觸氧化法除錳工藝,效果也良好。

Ⅳ 地下水資源的合理開發利用建議

本區水資源並不豐富,自然降水少,地表水缺乏,地下水又超采甚至嚴重超采,但是水資源的浪費仍十分嚴重,人們的節水意識也不強。隨著工農業的飛速發展,對水資源的需求越來越多,水資源的供需矛盾日益突出。因此,如何合理開發利用有限的水資源是我們面臨的重大挑戰。

1.控制開采地下水,多水調度、合理配置

本區為地下水超采甚至嚴重超采區。地下水的超采已引起了一系列的環境地質問題(如形成地下水位降落漏斗、產生岩溶塌陷、地下水水質惡化等),給人們的生活帶來了不便甚至危害,給工農業生產帶來了直接或間接的危害,因而控制開采地下水已是大勢所趨。在控制開采地下水的同時,又不能影響國民經濟的發展,應採取多水調度、合理配置的方案利用水資源。

2.提高節水意識,反對浪費水資源

我國農業節水發展較早。為了提高農業用水效率,20世紀50~60年代我國就開展研究節水灌溉技術,70年代初重點對自流灌區土質渠道進行防滲襯砌;70年代中期開始,試驗推廣噴灌、滴灌等節水灌溉技術;80年代對機電泵站和機井灌區推行節水節能技術改造;80年代中期到90年代初,在北方井灌區推廣低壓管道輸水技術;90年代開始,逐步實現工程技術、農業技術和管理技術的有機結合。工業節水和城市生活節水工作開始於70年代末80年代初。隨著我國北方一些城市和地區出現供水形勢緊張局面,節水作為一種有效緩解措施得到廣泛重視和採用。但是當前的節水工作與經濟社會發展需求仍然相距甚遠。從1980年至今,唐山地區總體缺水形勢未得到緩解,水資源質量總體呈惡化趨勢未得到控制。節水工作在總體上對緩解缺水和水環境惡化問題顯得乏力。節水工作存在著一些問題,必須做到理論節水與實際節水結合起來,做到真正意義上的節水。明確節水目標,系統節水規劃;重點突出,法律監督;市場激勵,科技進步;加強管理,完善機制。

3.污水重復利用,禁止直接排放

唐山市是我國的重工業城市,又是我國重要的產煤區。1991~1999年平均工業廢水排放量為0.7868億m3/a,各煤礦排水量2000年為1.0272億m3/a。每年排走的水量就是1.8140億m3/a,這既浪費了水資源,又污染了環境。對於這些污水,應做到回收再利用。通過污水處理設施將這些污水處理,然後再回灌到地下,補充地下水或者用於灌溉。

4.開展微鹹水開發利用研究,尋找新水源

對於微鹹水的開發利用,前人早已做過詳細的研究。資料顯示,開采利用淺層鹹水,不僅能增加地下水資源,解決乾旱問題,還能改造鹹水,使旱、澇、鹼、鹹得到綜合治理。淺層鹹水占據著淺部地質空間,使每年大量的降水資源白白浪費掉,卻不能滲入地下,使淺部地層的水文地質優勢得不到充分發揮。開采利用淺層鹹水,可以使鹹水區的水位得到調控,甚至可以逐步控制在臨界深度以下,使淺部的地質空間既能調蓄,又能增強抗旱防澇能力,同時可加速地下水的垂直交替作用,打破鹹水區地下水的天然平衡狀態,促使鹹水淡化。

調查圖幅內鹹水區上層淺水為微鹹水、鹹水。據我們計算,淺層鹹水(包括微鹹水)的分布面積為1897.84 km2,其儲存資源量為52.2719億m3,資源量相當可觀。因此,對微鹹水的開發利用具有極大的前景,如我們可以通過鹹淡水混合開采作為灌溉水源;開展微鹹水養殖等。

5.海水利用

利用海水替代一部分淡水是沿海地區節約淡水的一條重要措施。唐山地區面臨渤海,有利用海水的較好條件,隨著經濟社會的發展和淡水資源供應緊張,海水淡化、直接利用海水沖廁與冷卻水等利用海水事業應得到一定的發展。

Ⅵ 如何有效利用水資源

1、大力發展綠化,增加森林面積涵養水源。森林有涵養水源、減少無效蒸發及調節小氣候的作用,具有節流意義。林區和林區邊緣有可能增加降水量,具有開源意義。

2、提高水資源的綜合利用,水在同一空間是有綜合利用的特點。水庫可以蓄洪,也可以養殖水生動植物,大的水面可以通航,有些水體還可開辟旅遊。水力發電用過的水,可以用於灌溉。

3、城市開發利用污水資源,發展中水處理,污水回用技術。城市中部分工業生產和生活產生的優質雜排水經處理凈化後,可以達到一定的水質標准,做為非飲用水使用在綠化、衛生用水等方面。

4、發展和推廣節水器具。據不完全統計,我國當前有便器水箱近4000萬套和大量的其它衛生器具,每年因馬桶水箱漏水損失水量上億立方米等。

(6)如何用地下水利資源擴展閱讀

水資源開發利用,是改造自然、利用自然的一個方面,其目的是發展社會經濟。最初開發利用目標比較單一,以需定供。隨著工農業不斷發展,逐漸變為多目的、綜合、以供定用、有計劃有控制地開發利用。

在地球上,人類可直接或間接利用的水,是自然資源的一個重要組成部分。天然水資源包括河川徑流、地下水、積雪和冰川、湖泊水、沼澤水、海水。按水質劃分為淡水和鹹水。隨著科學技術的發展,被人類所利用的水增多,例如海水淡化,人工催化降水,南極大陸冰的利用等。