（环境工程专业论文）阜新市浅层地下水水质评价及预测研究.pdfVIP

a b s t r a c t a c c o r d i n gt o t h ei n v e s t i g a t i o no ff u x i ns h a l l o wg r o u n d w a t e r ， a d o p t i n gt h es i n g l ec o n s t i t u t ec o m p o s i t i o ne v a l u a t i o nc o m b i n i n gw i t h t h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d ，t h ew a t e rq u a l i t yc o n d i t i o no f5 1 g r o u n d w a t e rw e l i sa n d19u n d e r g r o u n dh e a d w a t e r sw a se v a l u a t e di nt h i s p a p e r w h i c hd i s p e r s eo v e rf u x i nd o w n t o w n ，s u b u r b ，f u x i nc o u n t ya n d z h a n g w u c o u n t y t h eg r o u n d w a t e r e v a l u a t i o n r e s u l t sw e r e g e o g r a p h i c a l l ya n a l y z e do nm a pb ym a p i n f op r o f e s s i o n a ls o f t w a r e ，a n d t h ef l u o r i d ec o n t e n to ff u x i ng r o u n d w a t e rh a db e e n m a d es p e c i a l s u b j e c tm a p t a k et h ew a n g y i n g z im i n e r a la r e au n d e r g r o u n dh e a d w a t e r s a sa ne x a m p l e ，t h eg r o u n d w a t e rf l o wm o d e lw a se s t a b l i s h e db yv i s u a l m o d f l o ws o f t w a r et op r e d i c tt h ec h a n g i n go fg r o u n d w a t e rl e v e li n s t u d y i n ga r e ai n2 0y e a r s t h es t u d y i n gr e s u l t si n d i c a t et h a tw a t e rr e s o u r c ei nf n x i ni sg r a v e s h o r t a g e e s p e c i a l l y ，s h a l l o wg r o u n d w a t e r i s g r a v e l yc o n t a m i n a t e d w h o s em a i nc o n t a i n i n a t i o nf a c t o r s a r ef l u o r i d e ，i r o n ，m a n g a n e s ea n d t o t a lh a r d n e s se t c ，t h a tg i sa sg r a p h i ct o o lo fe n v i r o n m e n t a lq u a l i t y a p p r a i s e s e n a b l e s t om a k ed a t aa n a l y s i sa n df o r e c a s t so fp o l l u t i o n c h a n g em o r ec o n v e n i e n c e a n dt h a tg r o u n d w a t e rl e v e li ns t u d y i n ga r e a d e c l i n e so b v i o u s l y ，a n dp r o b a b l yf o r mt h eg i g a n t i cd e s c e n d i n gf u n n e l i n2 0y e a r s i ti ss u g g e s t e dt oe n l a r g et r e a t m e n ta n dr e u s ed e g r e eo f w a s t es e w a g e ，t oi r e p r o v eu t i l i z a t i o ne f f i c i e n c yo fw a t e rr e s o u r c e s ，t o d e c r e a s ee x p l o i t i n ga m o u n t sa p p r o p r i a t e l y ，a n dt oa d j u s tg r o u n d w a t e r e x p l o i t i n gl a y o u t k e y w o r d s ：s h a l l o wg r o u n d w a t e r ；w a t e rq u a l i t ye v a l u a t i o n ；m a p i n f o ； v i s u a lm o d f l o w 创新点声明 本人声明所成交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果：采用单项组分评价和地下水质量综合评价相 结合的方法，对阜新市地下水的水质情况进行了评价，利用m a p l n f o 软件，创建了地下水氟化物含量专题地图，以王营子矿区为例，应用 v i s u a lm o d f l o w 软件，建立了地下水流动模型，预测了研究区未 来2 0 年地下水位的变化趋势。 尽我所知，到目前国内外文献未见报道。 作者： 留幺 辽宁工程技术大学硕士学位论文 l绪论 1 1 浅层地下水概述 浅层地下水一般是指赋存于地表以下3 0 4 0 m 深度范围内的地下水。不 同地区的补、迳、排条件不同，对于水质、水量的要求不同，加上气候条件、 污染状况的影响，浅层地下水的深度范围有所不同。浅层地下水的研究具有 十分重要的意义，主要体现在以下几个方面【l 】： ( 1 ) 浅层地下水赋存较浅，直接接受大气降水的入渗补给，与其它各类 水相比，浅层地下水恢复更新相对较快，其更新期仅次于土壤水( 表1 1 ) 。 ( 2 ) 浅层地下水赋存浅，取水方便，技术要求不高，适合于群井、大口 井进行大面积供水使用，如大面积广泛分布的民用井、浅水并等。 ( 3 ) 地下水水质多变。 ( 4 ) 作为大气降水与中深层地下水之间过渡带，浅部含水层的水文地质 特性及其补、迳、排条件研究是区域水交替循环的关键地带。 浅层地下水资源的赋存条件决定了它与人类社会发展紧密相关，除了上 面所说的有益的方面外，其不利的方面也比较突出，如容易受地表污染的影 响、不合理过量开采会导致地面沉降等，更加说明了浅层地下水研究的必要 性和重要性。 表1 1地球上各类水的更新期 1 2 论文的研究背景 地下水不仅是一种宝贵的资源，同时也是复杂的生态环境系统中的一个 敏感的组成因子之一，地下水的变化往往会影响生态环境系统的天然平衡状 态。近代以来，随着工农业的迅速发展和城市人口的不断增加使得人类对淡 水资源的需求量越来越大，同时地表水污染导致的“水质型缺水”使得地下 水开采强度更为加剧。 过量开采地下水，造成地下水水位下降，会诱发下列四大方面的环境地 质问题：区域性地下水降落漏斗、地面沉降、海水入侵和水质恶化等。过量 开采地下水使浅层地下水水位大幅度下降后，疏干了原有的沼泽湿地，水生 植物与水禽等随之消失，使原有的景观受到破坏。在干旱地区浅层地下水水 辽宁工程技术大学硕士学位论文 n o 2 位大幅度下降，原有的绿洲会变成沙漠。同样，过量开采松散沉积物中的深 层地下水，地下水水位将会大幅度下降，形成区域性地下水降落漏斗和地面 沉降灾害。在滨海地带或有地下咸水的地方超量开采地下水，海水或咸水将 入侵地下水，造成水质损坏，减少可利用的地下水资源，严重影响工农业生 产和居民生活。 地下水开采所引起的一系列环境地质问题已普遍存在，并日趋严重。2 l 世纪可持续发展战略强调的是环境与经济的协调，追求的是人与自然的和谐。 人类生存与发展对环境的作用主要是通过对自然资源的开发利用这一中介环 节来传递的，而利用方式是否合理、利用效率的高低都具有关键意义。因此， 改变传统水资源开发、利用的粗放形式，加强水文地质研究，对地下水资源 展开全面详细的调查，建立科学的模式对地下水资源进行评价，在此基础上， 对地下水资源进行合理的开发和利用，将对我国社会经济发展的各个方面产 生极其深远的影响。 对地下水资源进行科学管理，就是在一定约束条件下，通过操纵某些决 策变量，使系统按既定的目标达到最优。随着计算机技术的发展，地下水资 源的管理已向信息化发展，而g i s 技术的成熟和完善，特别是g i s 在地下水 资源评价与管理领域中的应用，将g i s 与地下水资源评价模型集成，使地下 水赋存介质和地下水的运动规律从2 d 和3 d 可视化的角度得到展现，再现地 下水开采地下水位下降地下水位降落漏斗形成的发展历史过程，为区域地 下水开采的宏观调控、地下水资源的科学管理提供依据，并在地下水资源空 间数据的采集、管理、处理、分析、表达、显示等方面可极大地提高地下水 资源管理的工作效率1 2 。因此，基于g i s 的地下水资源评价模型系统研究， 既迎合目前“数字地球”的浪潮和社会各行各业利用信息化管理的发展趋势， 又可以为地下水资源合理开发利用规划提供辅助决策支持。 1 3 国内外研究历史及现状 1 9 世纪中叶至2 0 世纪初是地下水流模拟研究的起步阶段，地下水开发 利用的规模比较小，开采量小于天然补给量，一般采用稳定流模型( j d u p u i t ， 1 8 6 3 ) 来模拟地下水流。2 0 世纪3 0 年代，随着地下水开采规模日益扩大， 不少地区的地下水位持续下降，呈现出不稳定性。这时，由泰斯( c v t h e i s ，1 9 3 5 ) 提出了非稳定流模型。到了2 0 世纪5 0 年代，由于工农业生产 的高速发展，对地下水需求量的增加迫使人们开始开采深层承压水，其可开 采资源评价又涉及到多层含水层相互越流问题。为了解决这一问题，雅可布 ( c 。e j a c o b ) 、汉土什( m s h a n t u s h ，1 9 5 6 ) 等人推导出了越流模型的解 析解。至此，对地下水流系统概化从单层稳定态模型发展成多越流动态模拟 辽宁工程技术大学硕士学位论文 n o 3 模型。但对含水层内部结构与不规则边界条件的研究仍无明显的进展 3 1 。2 0 世纪6 0 年代以来，数值方法在水文地质学中的应用和计算机技术的推广应 用，给区域地下水运动模拟带来了新的发展契机，使一些复杂的地下水流系 统的模拟成为可能，人们开始考虑含水介质的非均质性和各向异性，复杂的 越流系统和具不规则形状的边界条件，同时对多相流、双重介质理论也作了 深入研究。 建立的各种数学模型，目前最常用的计算方法是有限元法和有限差分法。 根据不同的方法，国外编制了不同的数值计算软件，主要有美国地质调查局 标准有限差分程序m o d f l o w 、加拿大w a t e r l o o 水文地质公司v i s u a l m o d f l o w 、德国卡塞尔大学p m 有限差分软件，还有g m a 、g w ，v i s t a 等 软件。这些国际流行的地下水流模拟软件，可以实现水质点的向前、向后示 踪流线模拟、计算出三维流线分布和任意时间段水质点的移动位置、进行任 意水域的水均衡研究i 4 。 在我国，地下水数值模拟经过2 0 多年的发展，经历了从无到有、从简单 的水流模型到比较复杂的物质和热量运移模型、从仿制到独立研制，最后走 向世界的艰难历程。现在我国己差不多建立了囊括国际地下水模拟中心 ( i g w m c ) p v e n d e rh e i j d e 分类中所有的模型，研究范围涉及饱和带、非 饱和带，所建立的模型有二维的( 平面的、剖面的) ，也有三维的 5 1 。尽管如 此我国数值模拟模型的建立和运行仍然处于分散的状态，一些常用的、相对 简单的模型缺少通用的软件。各单位一旦需要还得从头编起，不仅重复劳动， 还影响新编软件的使用效率。因此引进或出版一些通用软件就被提到议事日 程上来。 随着地下水流模拟理论的研究与发展，确定含水层水位与开采( 回灌) 之间关系的水位模型也在不断地发展，水位模型包括相关计算模型、源函数 和复变函数模型以及数值模型。其中相关计算模型是根据多年积累的水位水 量资料，采用回归分析方法得出水位与水量之间的关系。其优点是直观、简 洁、计算方便，但是这种方法需要大量的水位水量观测资料。源函数法和复 变函数模型是在假设无越流补给、承压含水层是均质、等厚、各向同性和无 限延伸的情况下，分别利用非稳定流理论和复变函数理论来解出水位与水量 的关系，这种方法的假设条件与实际相差甚远。原地矿部“八五”科技攻关 研究成果提出了在有越流产生、并有粘性土中释出的水补给含水层的条件下 建立准三维地下水流多层含水层系统水流模型的技术方案，经过在实际中应 用，效果良好。数值模型是根据水位模型正趋向于采用三维流模型而发展起 来的，比较多的是采用有限差分、有限单元法来计算水位的变化，其中比较 辽宁工程技术大学硕士学位论文 著名的是美国地质调查所开发的m o d f l o w 数学模型( 模拟地下水三维运动 的数学模型) 。 v i s u a l m o d f l o w 可以模拟的含水层系统，具有以下特点：饱和流状态、 适合d a r c y 定律、地下水密度保持恒定以及水平水力传导率和导水系数的主 流方向，在整个含水层系统中保持不变。其关键部分，用于地下水流模拟的 m o d f l o w ( m o d u l a rt h r e e d i m e n s i o n a lf i n i t ed i f f e r e n e eg r o u n d w a t e rf l o w m o d e l ) 是用来模拟地下水流动和污染物迁移的计算机程序【6 l 。v i s u a l m o d f l o w 良好的模拟效果越来越得到大家的认可，它将数值模拟过程中的 各个步骤天衣无缝地连接起来，从开始建模、输入和修改各类水文地质参数 与几何参数、运行模型、反演校正参数，一直到显示输出结果，使整个过程 从头到尾系统化、规范化【7 1 。其理想的预测结果为制定合理开采规划，对指 导国民经济健康发展具有重要的意义。这些特点是目前我国乃至世界上同类 软件所不具备的。 1 4 论文的主要研究内容及研究的意义 1 4 1 论文主要研究内容 本文对阜新市潜层地下水的水质情况做出了细致的评价，又利用m a p l n f o 软件工具，做出了使评价结果直观的、方便的表现出来的有关专题地图，并 应用地下水数值模拟工具v i s u a lm o d f l o w ，选择王营子矿区水源地为研究 区，对未来二十年研究区的地下水水位变化情况做了研究。 本次研究利用的v i s u a lm o d f l o w 是目前国际上最盛行、且被各国同行 一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件。它是 由加拿大w a t e r l o o 水文地质公司在美国u s g s 原m o d f l o w 软件的基础上 研制的，具备强大的功能，在水文地质学界有着广阔的应用前景。在 m o d f l o w 软件基础上，应用现代可视化技术开发研制的，其高度集成的软 件包，包括了用于地下水流模拟的m o d f l o w 、粒子运动轨迹和传播时间模 拟的m o d p a t h 、污染物在地下水中输移过程模拟的m t 3 d ，以及用于水文 地质参数估计与优化的p e s t l 8 1 。 1 4 2 论文研究的意义 一般认为，地下水资源评价是指“对某系统地下水资源的数量、质量、 时空分布特征和开发利用条件做出科学的、全面的分析和估计”。它是地下水 资源合理开发和利用的基础，主要包括数量评价和质量评价两方面。地下水 资源的数量评价主要是对地下水的天然资源或开采资源进行评价，根据研究 目的的不同，一般采用数学模型方法和系统分析方法进行地下水开采资源的 评价。其中的地下水流模拟研究是其中的主要研究内容之一。 辽宁工程技术大学硕士学位论文 地下水资源的开采所引起的严重的环境地质问题已引起各国政府的高度 重视，许多国家不仅设有专门的水资源管理机构，还制定了各种详细的管理 条例与法规。同时，各国的水文地质专家和环境保护专家也在通过各种途径 来揭示环境地质问题产生的机制并研究相应的防治对策。然而，在对地下水 资源进行的各种研究中，不论采用何种方法，最重要、基础的工作莫过于对 区域水文地质条件的调查与正确认识。因此，对区域水文地质条件( 地下水 的赋存环境、地下水流动系统) 的准确描述和科学分析，加快水文地质工作 人员对地下水资源空间分布情况的了解，必然成为合理管理、利用地下水资 源的基础。由于地下水是埋藏在地面以下，其赋存条件与运动规律只能通过 水文地质勘查以及地下水动态监测才能被人们揭示。然而，水文地质勘查孔 的分布密度终归有一定的限度，对于勘查孔之间的地质体的信息将不能直接 获取，只能通过水文地质工作者根据经验采集，这样对区域水文地质条件的 认识就会存在较大的误差，而且还会存在水文地质条件信息的盲区，最终将 影响地下水资源评价结果的精度。所以，要使水文地质工作者对区域水文条 件有较全面的认识，使地下水资源评价结果更准确，一方面必须尽可能采集 区域水文地质信息，利用地理信息系统来直接管理地下水赋存、运动规律和 动态特征值等数据，方便水文地质工作者的使用：另一方面可以利用g i s 的空 间分析功能，结合水文地质工作者的专业知识，构建基于g i s 的地下水资源 评价模型，对评价区地下水资源信息进行分析，获取包括评价区内水文地质 条件勘查盲区的地下水赋存和运动规律，使评价区域的地下水资源情况得到 较为全面的揭示，为地下水资源的合理开发和利用提供科学依据。 利用这些图形进行综合分析，可以发现地下水位随时间的变化规律，更 准确地找出地下水资源发展变化的趋势和规律，进行地下水资源评价，为地 下水资源的合理开发和利用提供了科学依据。g i s 技术与v i s u a lm o d f l o w 地下水资源评价模型结合起来，必将会大大的提高地下水资源的科学管理水 平【9 1 。 辽宁工程技术大学硕士学位论文 n o 6 2 阜新市水资源概况及开发利用现状 2 1 阜新市概况 2 1 1 位置及行政区划 阜新市系辽宁省辖市之一，位于辽宁省西部，与沈阳市直线距离 1 4 7 5 k m 。往南经锦州可直下京、津；北上经通辽可到霍林河矿区；东达沈 阳及辽东沿海城市：西至朝阳、内蒙古，是辽宁西部的交通要道。阜新位于 东经1 2 1 。1 1 2 2 。5 6 ，北纬4 l 。4 1 4 2 。5 6 之间，是一座工业城市【1 们。 全境呈长矩形，中轴斜交于北纬4 2 。1 0 和东经1 2 2 。的交点上，东西长 1 7 0 k m ，南北宽8 4 k m ，总面积1 0 3 5 5 k m 2 ，辖区内阜新蒙古族自治县、彰武 县两县，海州、太平、细河、新邱、清河门五个区及一个省级经济技术开发 区和一个国家级农业科技园区，全市总人口1 9 3 万，其中城市人口7 8 万。 2 1 2 阜新市自然情况 2 1 2 1土地面积 阜新市土地总面积为1 0 3 5 5 k m 2 。其中市辖区( 海州、太平、新邱、清河 门区) 总面积共1 4 9 k m 2 ，细河区( 市郊区) 面积3 4 0 k m 2 ，彰武县面积3 6 4 1 k m 2 ， 阜新蒙古族自治县面积6 2 2 5 k m 2 ，全地区土地低山的面积为1 0 5 7 k m 2 ，占总 面积的1 0 2 1 ；丘陵面积为5 8 9 8 k m 2 ，占总面积5 6 9 7 ；平原面积为 2 1 3 8 k m 2 ，占总面积2 0 6 5 ；沙荒地面积为1 2 6 1 k m 2 ，占总面积1 2 1 8 。 2 1 2 2 地形地貌 阜新市是内蒙古高原和辽河平原的中间过渡带，属于辽宁西部的低山丘 陵区。地势由西南向东北延伸，西南高、东北低，山地偏于西及西南部，占 3 8 3 ；丘陵偏于北及西北部，占5 0 3 ；平原集中于彰武县及阜新蒙古族 自治县东南部，占“4 ；阜新地区海拔最高点为西北部的乌兰木头山， 8 3 1 4 m ；海拔最低点为东南部的十家子乡南甸子村，4 8 5 m 。西南部的医巫 闾山从其构造体系看延伸较远，尾部形成剥蚀平原，在绕阳河西岸匿迹。小 松岭从西南向阜新地区延伸是，在锦州地区为高丘陵状态，到阜新地区后即 成尾部。努力鲁儿虎山山脉也是从西部向本区延伸，该山多阴山向构造( 即 纬向构造) ，到阜新地区亦成尾部，这些山地的尾部在阜新相会，地形骨架构 造形成错综复杂的格局。 2 1 2 3气候特征 阜新市气候主要特征是四季分明，雨热同季，日照丰富，干燥多风，因 自然地理条件不同，气候差异显著。冬季受西伯利亚一蒙古高压干冷大陆气 辽宁工程技术大学硕士学位论文n o 7 流控制，盛行北风和西北风，气温低，降水量少；夏季多受来自低纬度热带 季风环流的暖湿气流影响，气温高，降雨量多，以南风占优势；秋季主导风 向又转以偏北风占优势；春季多偏南大风。全市年平均风速在2 3 m l s 之间。 一年中春风最大，秋风次之，冬夏风速比较小。阜新市降雨时空分布不均， 多年平均降雨量约为4 8 0 i m m ，多年平均蒸发量约为1 7 4 6 0 r a m 。 2 1 2 4 水文状况 阜新市资源匮乏，表现为资源性缺水、工程性缺水和水质性缺水三种形 式，水资源人均占有量5 0 7 m 3 ，亩均占有量1 6 6 m 3 ，分别为全国平均指标的 i 5 和1 1 1 0 。全地区为辽河和大凌河两大流域所控制，其中属辽河流域的有 绕阳河、柳河、养息牧河和秀水河4 条水系；属大凌河流域的有细河和幸亡牛 河两条水系。水资源在空间分布上又极不均匀，东部柳河和养息牧河地区地 下水和地表水资源均较丰富，而用水量较大、人口密集、工矿企业集中的中、 西部地区水资源严重缺乏；水资源在时间分布上也不均匀，多集中在6 - 9 月 份。 阜新市水资源主要靠大气降水补给，多年平均降水4 8 0 m m 。时空分布不 均，由南部的5 1 0 r a m 递减至北部的4 1 0 m m 。降水多集中在6 - 9 月份。多年 平均蒸发量17 4 6 m m 。全市多年平均地表径流量5 亿m 3 ，多年平均地下水综 合补给量6 1 亿m 3 ，水资源总量为9 7 亿m 3 ( 扣除重复计算量1 4 亿m 3 ) 。 2 1 2 5 能源及矿产资源 阜新地区的矿产资源现已发现4 1 个矿种，2 1 5 个矿库、矿点，其中1 7 种得到开发利用。阜新蒙古族自治县境内就有矿藏2 9 种1 9 0 余处，黄金、煤 炭、铁等储量居辽宁省前列。非金属矿产资源丰富，其中以煤为最多，建国 以来，到2 0 0 0 年开采量已达5 3 亿t 。除了煤炭之外，还有丰富的硅砂、沸 石、珍珠岩、水泥大理石、麦饭石、莹石、玛瑙、水晶、紫沙泥、陶土、泥 炭、锂云母、石棉、石墨等非金属矿藏，其中硅砂、沸石、珍珠岩储量较大， 质量较好，麦饭石储量达3 亿多吨，已生产出麦饭石系列产品l 。位于阜新 蒙古族自治县境内的排山楼金矿探明储量近5 0 t 。煤炭占全省的1 6 ，沸石 占全省的2 6 ，萤石占全省的5 1 8 。还有9 0 亿m 3 以上的煤层气、砂层气 资源和7 8 亿t 的煤矸石资源。 全地区已探明的煤炭储量1 1 4 2 亿t ，其中阜新矿物局保有储量1 0 6 5 亿 t ，可开采量3 9 8 亿t 。阜新发电厂装机容量7 0 万k w ，一批地方热电厂陆续 投入生产和建设。相对充足的煤电供应，为发展阜新工农业生产，满足人民 生活需要提供了必要的保证。但因长期开采，煤炭资源已趋萎缩。此外，阜 辽宁工程技术大学硕士学位论文 新还有油页岩、石油、 土、玛瑙石、绿柱石、 煤层气等能源资源。此外，还有陶土、粉煤灰、膨润 银、铜、铅和锌等，各种矿石的储量详见表2 1 。 表2 1 阜新市各种矿石储量表 2 1 3 阜新市地质构造 阜新地区的大地构造处于阴山东西向复杂构造带中段东端与大兴安岭一 太行山新华夏系构造隆起带的交接部位。属华北地台边缘，中朝准地台的内 蒙地轴和燕山台褶皱带的一部分。 阜新地区主要存在东西向构造，北东向构造，新华夏系构造和北西向构 造：东西向构造分布广，是阴山构造带的东延部份，横贯阜新中部及北部， 构造体系的形成大体分为3 个时期：中晚元古代前、古生代和中生代；北东 向构造主要出现在阜新蒙古族自治县的东部和彰武县一带，分为3 期，即中 晚元古代、古生代和中生代；新华夏系构造在阜新地区活动比较强烈，构造 形迹在阜新地区东部表现最为明显，由此向西新华夏系构造形迹减弱，向东 表现为彰武沉降带，受医巫闾山隆起带及阜新北部隆起带控制的阜新断陷盆 地，有著名的阜新煤田；北西向构造形迹在阜新地区显示以断裂构造为主要 特征，规模较小，活动时间较短，形成时期较新。 阜新地区所处位置的地壳厚度总体上具有东薄西厚、北薄南厚特点。彰武县 一带地壳厚3 3 5k m ；阜新蒙古族自治县北部厚3 5 5k m ；阜新一义县盆厚 3 5 5 3 7k m 。 2 2 阜新市水资源概况 2 2 1 水资源概述 阜新市人均水资源占有量5 0 7 m 3 ，为全省人均占有量( 8 7 8 m 3 ) 的5 8 ， 亩均水资源量1 6 6 m 3 ，为全省亩均占有量( 5 6 2 m 3 ) 的3 0 ，属于资源型缺水 城市。同时全市水资源的时空分布极不均衡，细河贯穿阜新市城区和阜新县 城，人口和工矿企业比较集中，多年平均地表水资源量为1 9 8 7 9 万m 3 ，2 0 0 0 年全流域总人口1 0 5 9 8 万人，人均占有水资源量为1 8 8 m 3 ，为全省人均占有 辽宁工程技术大学硕士学位论文 n 0 9 量8 7 8 m 3 的2 l ；总耕地面积1 0 3 0 9 万亩，亩均占有水资源量1 9 3 m 3 ，为全 省亩均占有量的3 4 ，属于严重的资源性缺水区域【l2 1 。人均水资源分布情况 见图2 一l 。 图2 - 1人均水资源分布情况图 2 2 2 地下水资源情况 。 阜新地区地形多低山丘陵，间夹有带状分布的平原洼地，属于干旱少水 区，水文地质条件简单，地下水不丰富，而且分布不均，地下水补给来源主 要为大气降水，地下水类型主要有： 低山丘陵基岩风化裂隙水：主要分布于市区西北的努鲁几虎山余脉，东 南的闻山及彰武县西北和东部地区。基岩裸露，含水岩性为古老变质岩及岩 浆等，节理裂隙发育，一般风化深2 0 3 0m ，含水性较弱，在沟谷带常见有 时令泉出露，单井出水量0 5 1 0m 3 d ，局部地区可达1 0m 3 d 。 丘陵地碎屑岩孔隙水：主要分布在阜新蒙古族自治县的福兴地、务欢池、 富荣镇等几个中生代盆地。含水岩性为沉积岩及火山熔岩，含水层深度变化 大，火山熔岩地下水埋深5 1 0m 左右，属风化裂隙水，局部有承压水；碎 屑岩含水性为砂岩、页岩，埋深变化为2 0 5 0 0m 。单井出水量一般在5 0m 3 d 上下，而清河一带可达1 0m 3 d 。 碳酸盐岩熔裂隙水：主要分布在阜新地区南部闻山一带。含水岩性为石 灰岩、大理岩等，岩溶不发育，水量偏小且不稳定，但与构造相通，其水量 亦可观。阜新蒙古族自治县新民乡大水泉流量为1 6 0 0m 3 d ，苍土乡上石泉 流量为4 0 0m 3 d 。 上述含水层皆基岩裂隙水，属低矿化度重碳酸钙镁型、重碳酸钙型及重 碳酸钠型，其含水量不丰富，含水条件差，不足以供工农业用水的集中开采， 可分散少量采用或供人民生活用水。 第四系松散岩类孔隙水：主要分布于柳河、绕阳河、养息牧河及细河沟 辽宁工程技术大学硕士学位论文 谷平原，多位于中生代岩层之上，沿沟谷呈带状分布，水量较丰富，但富水 性差异较大。第四系沉积岩含水岩性为粉细沙层，局部地段分布有中粗砂、 砂砾石。其分布规律是支流沟俗语岩石颗粒较粗，但含水层分迭性差，常夹 有大量沉积物；平原洼地岩石颗粒细，但分选性较好，常具有二元结构。沉 积厚度较大，其含水层厚度一般1 0 2 01 1 1 。彰武县北部地区含水层厚度达 5 0 8 0m 之多【1 3 】。第四系沉积厚度大和地上水较丰富的地区有： ( 1 ) 细河水系的沉积厚1 0 2 0m ，含水层为5 1 0m ，以中细砂为主， 单井的出水量为5 0 0 2 0 0 0m 3 d ，属低矿化度重碳酸型。 ( 2 ) 饶阳河大固本河段，沉积厚度为1 0 2 0m ，含水层厚度为1 0 r 1 5m ， 以粗砂砾为主，日产水5 4 5 7 万m 3 ，单井出水量一般为1 0 0 0 2 0 0 0 m 3 d ， 属低矿化度重碳酸钙型、钙钠型。 ( 3 ) 彰武县南的柳河与养息牧河间为冲积平原，沉积厚度为3 0 6 0m ， 含水层厚度为2 0 3 0m ，以粗砂砾石为主，且有双层结构承压水，单井出水 量5 0 02 0 0 0m 3 d ，属低矿化度，氯化物重碳酸钙镁型，含有氟、铁、锰等 元素。 ( 4 ) 彰武县北部风沙区的阿尔乡、章古台一带沉积厚度为7 0 1 2 0n l ， 含水层厚度为3 0 5 0m ，有的达5 0 8 0m 。以粉细沙为主，间含有中砂， 单井出水量为5 0 0 1 0 0 0m 3 d ，属低矿化度，重碳酸氯化物钙钠型，含氟， 为无表流、潜水蒸发微弱的风沙区。 ( 5 ) 阜新蒙古族自治县北部的福兴地盆地，第四水系沉积厚度为5 0m 左右，以粗砂砾为主极似一个天然水库，单井出水量为5 0 0 1 0 0 0m 3 d 。 上述第四系松散岩类孔隙水，除细河沟谷平原开采量已接近天然储量约 1 亿m 3 外，其他几处是今后开发利用的重点。 2 2 3 阜新城市用水概况 ( 1 ) 城市各用水量分配情况 2 0 0 0 年城市总用水量为8 7 4 5 万m 3 ，其中工业用水4 7 7 5 万m 3 ( 含郊区 区属工业) ，生活用水2 0 8 3 万m 3 ，漏损水量1 8 8 7 万i l l 3 。城市各用水量分配 情况见表2 2 。 表2 - 22 0 0 0 年阜新城市总用水量表( 单位：万m 3 ) ( 2 ) 城市历年用水情况 辽宁工程技术大学硕士学位论文 阜新城市历年实际用水情况，用水增长率及变化趋势见图2 2 。 图2 - 2 阜新城市历年用水变化趋势图 根据历年用水的实际增长情况的分析，总用水量呈较快增长趋势，各阶 段用水增长率分析如下：1 9 8 0 1 9 8 5 年用水增长率0 2 ；1 9 8 5 1 9 9 0 年用 水增长率3 9 1 ；1 9 9 0 1 9 9 5 年用水增长率3 2 2 ；1 9 9 5 2 0 0 0 年用水增 长率1 1 7 ；1 9 8 0 2 0 0 0 年用水增长率2 1 1 【1 4 l 。由此可见，随着城市用 水增长率大幅度的提高，阜新市城市供水短缺的现象也愈加显现出来。 2 3 降水量与蒸发量 阜新市地处辽宁省西北部，属降水偏少区，多年平均降水量4 9 7 亿m 3 ， 折合径流深4 8 0 r a m 。阜新市降水量，受地理位置及地形等因素的影响，地区分 布不均匀。东南部大于西北部，如伊马图、腰衙门多年均值分别为5 2 2 m m 和 5 2 4 7m m ，而黄家店、福兴地多年均值分别为4 4 4 1m m 和4 0 9 8m m ；平 原区大于丘陵区，如柳绕平原的彰武、东白城子多年均值分别为5 0 9m m 和 5 1 9 7m m ，而韩家杖子、八家子分别为4 4 5 1m m 和4 3 9 8m m ，阜新市行 政分区年降水量见表2 - 3 。 表2 - 3阜新市行政分区年降水量统计表 降水量年内分布及其年际变化：阜新地区年内各月降水量变化较大，主 要集中在夏季6 8 月，占全年降水量的6 8 ，春秋冬季水量少，分别占全年 的1 3 、1 7 、2 。选用闹德海站和彰武站做代表站，计算年最大降水量与 年最小降水量的比值，可看出阜新市降水量年际间变率较大，最丰年水量是 最枯年的2 - 3 倍，全地区各年降水量均值变化见图2 3 。 辽宁工程技术大学硕士学位论文 图2 - 3 全地区备年降水量均值变化图 阜新境内蒸发资料较全的站为后新邱和闹德海站，系列长均为5 2 年，全 年采用2 0 c m 蒸发皿观测蒸发，只有汛期兼有e 。型蒸发皿观测蒸发。 阜新气候比较干燥，湿度低，年日照时数长，蒸发量大。多年平均蒸发 量( 2 0 c m 蒸发皿) 在1 5 0 0 2 0 0 0m m 之间。 蒸发量年内分配，主要取决于太阳辐射量和气象因素，5 月蒸发量最大， 占全年的1 8 ，6 月次之，占全年的1 5 ，两月蒸发量占全年的1 3 。冬季蒸 发量小，1 2 、l 、2 三个月蒸发量占全年的6 5 ，水面蒸发量见表2 - 4 。 表2 4 水面蒸发量( e 2 。) ( 单位：m m ) 站名1234567891 01 11 2全年 后新邱2 8 74 7 01 0 1 5 1 9 8 12 8 3 02 4 1 1 1 8 5 5 1 5 8 8 1 4 3 91 1 4 35 7 2 3 3 11 5 9 2 8 闹得海3 2 75 1 21 2 5 2 2 4 6 43 3 3 72 7 9 ，4 2 2 1 31 8 9 8 1 7 4 5 1 3 8 96 9 3 3 g 81 8 9 9 0 2 4 水资源数量 全市1 9 5 6 2 0 0 0 年4 5 年多年平均的河川径流量4 91 0 l 万m 3 ，山丘区降 水入渗补给量1 57 0 0 万m 3 ，河川基流量1 32 0 0 万m 3 ，平原区降水入渗补给 量为3 73 0 0 万m 3 ，降水入渗补给量形成的河道排泄量为5 5 0 7 万m 3 ，全市 多年平均水资源总量为8 41 6 5 万m 3 ，多年平均水资源总量深为8 1 3m m 。全 市4 5 年系列频率为2 0 、5 0 、7 5 、9 5 的全市水资源总量分别为1 1 48 0 0 、 7 57 0 0 、5 33 0 0 和3 27 0 0 万m 3 。各行政分区和流域分区水资源计算结果见表 2 - 5 ，2 6 。 在流域分布上：水资源总量绕阳河最大为2 37 0 6 万m 3 ，占阜新市水资 源总量的2 8 2 ，产水模数绕阳河最小为6 5 万m 3 k i n 2 ；大凌河为1 85 1 8 万 m 3 ，占阜新市水资源总量的2 2 0 ，产水模数为6 0 万m 3 k i n 2 ；柳河为1 63 5 9 万m 3 ，占阜新市水资源总量的1 9 4 ，产水模数为9 3 万m 3 k i n 2 ；秀水河、 养畜牧河为2 55 8 4 万m 3 ，占阜新市水资源总量的3 0 3 ，产水模数为1 2 3 辽宁工程技术大学硕士学位论文 n o 1 3 表2 - 6 阜新市流域分区多年平均水资源总量表( 单位：1 0 4 i n 3 ) 在行政分布上：彰武县的水资源总量为4 90 2 3 万i n 3 ，占阜新市的5 8 2 ； 阜蒙县的水资源总量为3 21 9 5 万m 3 ，占阜新市的3 8 3 ；阜新市区的水资 源总量为22 2 1 万m 3 ，占阜新市的2 6 4 ；清河门区的水资源总量为7 2 6 万m 3 ，占阜新市水资源总量的0 8 6 。 阜新市平均亩均占有水量为1 6 1m 3 。由于阜新市耕地与水资源量分布一 致性较差，耕地较多的是西部和中部地区，而水资源较少。阜新市人均占有 水量为4 3 8m 3 ，但分布不均，柳河口以上为中度缺水状态、柳河口以下绕阳 河流域处于重度缺水状态；沿渤海西部大凌河流域为极度缺水状态。彰武县 处于中度缺水状态；阜新县处于极度缺水状态；阜新市区、清河门区为极度 缺水，低于正常生存的需水最低线。 2 5 供水现状 辽宁工程技术大学硕士学位论文 按行政分区统计，阜蒙县1 20 0 7 万m 3 ，其中地表水36 8 6 万m 3 ，地下 水83 2 1 万m 3 ；彰武县98 8 8 万m 3 ，其中地表水35 4 2 万m 3 ，地下水63 4 6 万m 3 ；阜新市区36 5 3 万m 3 ，其中地表水2 3 2 万m 3 ，地下水34 2 1 万i n 3 ； 清河门区l2 8 3 万m 3 ，其中地表水3 l 万m 3 ，地下水l2 5 2 万n 1 3 ；全市地下 水与地表水供水量的比值为2 5 8 ，因此，阜新市是以开发地下水为主的城市， 见表2 7 。 表2 7 阜新市2 0 0 0 v 行政分区供水量统计表( 单位：1 0 4 m 3 ) 据统计，全市1 9 9 l 2 0 0 0 年平均年供水量2 68 3 1 万m 3 。其中，福巨 63 1 5 万m 3 ，柳河30 4 6 万m 3 ，绕阳河61 0 8 万1 1 1 3 ，大凌河1 l3 6 2 万m 3 ， 见图2 4 。 2 3 5 一一蓄水工程 2 5 一一引水工程 1 9 - - - - 提水工程 6 8 5 一一浅层地下水 3 6 一一深层地下水 图2 - 4 阜新市多年平均供水量结构示意图 作为现状年，2 0 0 0 年全市总供水量3 24 9 8 万m 3 。其中，福巨6 3 8 4 万 m 3 ，柳河36 3 8 万1 1 1 3 ，绕阳河89 0 5 万m 3 ，大凌河1 35 7 2 万m 3 。地表水供 水量为93 5 3 万m 3 ，地下水供水量为2 31 4 5 万m 3 。在地表水供水量中，蓄 辽宁工程技术大学硕士学位论文 水工程供水77 7 9 万m 3 ，引水工程供水5 6 4 1 万m 3 ，提水工程供水l0 0 9 万 m 3 。在地下水供水量中，浅井供水量2 21 8 4 万m 3 ，深井供水量9 6 1 万m 3 。 见图2 - 5 与表2 - 8 。 表2 - 8 阜新市2 0 0 0 年流域分区供水量统计表单位：( 1 0 4 m 3 ) 2 6 用水分析 按用户特性分为农业用水、工业用水和生活用水三大类，并按城、乡分 别统计，按地表水和地下水两种不同水源，分别统计分配给用户的包括用水 输水损失在内的毛用水量，其中农业用水包括农田灌溉和林牧渔业用水。农 田灌溉是用水大户，按水田、水浇地( 旱田) 和菜田分别统计；林牧渔业用 水按林果地灌溉( 含果树、苗圃、经济林等) 、草场灌溉( 含人工草场和饲料 基地等) 和鱼塘补水分别统计；工业用水按用水量( 新鲜水量) 计，不包括 企业内部的重复利用水量。各工业行业的万元产值用水量差别很大，而各年 辽宁工程技术大学硕士学位论文 统计年鉴中对工业产值的统计口径不断变化，本次调查将工业划分为火( 核) 电工业和一般工业进行用水量统计；生活用水按城镇生活用水和农村生活用 水分别统计。城镇生活用水由居民用水、公共用水( 含服务业、商饮业、货 运邮电业及建筑业等用水) 和环境用水( 含绿化用水与河湖补水) 组成；农 村生活用水除居民生活用水外，还包括牲畜用水在内。 作为现状年，2 0 0 0 年全市总用水量为3 24 9 9 万m 3 。其中城镇生活37 1 6 万m 3 ，农村生活29 8 1 万m 3 ，工业52 6 9 万n 1 3 ，农业2 0l o g 万m 3 ，林牧渔 4 2 5 0 万m 3 。 按流域分区统计，福巨69 5 3 万m 3 ，其中地下水50 3 8 万m j ；柳河流 域25 6 1 万m 3 ，其中地下水11 3 0 万m 3 ；绕阳河流域用水量89 2 2 万m 3 ，其 中地下水54 8 0 万m 3 ；大凌河流域1 40 6 3 万m 3 ，其中地下水1 14 9 8 万m 3 。 见表2 - 9 。 表2 9阜新市2 0 0 0 年流域分区用水量统计表( 单位：1 0 4 m 3 ) 按行政分区统计，阜蒙县用水1 19 7 6 万m 3 ，其中地表水37 3 7 万m 3 ，地 下水82 3 9 万m 3 ；彰武县1 04 1 4 万m 3 ，其中地表水3 6 1 1 万m 3 ，地下水68 0 3 万m 3 ；阜新市区92 9 2 万m 3 ，其中地表水20 0 7 万m 3 ，地下水72 8 5 万m 3 ； 清河门区8 1 7 6 万m 3 ，其中地表水1 5 5 2 万m 3 ，地下水6 6 2 4 万m 3 。见表 2 1 0 。 考虑损失在内的毛用水量，全市总用水量3 88 7 8 万m 3 ，地表用水1 2 3 7 0 万m 3 ，占3 2 ；地下用水2 65 0 8 万m 3 ，占6 8 。在总用水量中，城镇生活 用水31 1 0 万m 3 ，占8 ：城镇工业用水87 4 5 万m 3 ，占1 4 8 ；农业灌溉 和农村人畜用水量2 80 0 1 万m 3 ，占7 2 。总用水量见表2 - 9 ，分流域用水量 辽宁工程技术大学硕士学位论文 见表3 8 ，用水构成见图2 6 。按经济转型区域分：现代农业示范区用水1 37 0 3 万m 3 ，占细河