豫北平原环境地质问题分析 豫北平原浅层地下水资源可持续开发利用
程建强 李中明
（河南省地质矿产勘查开发局第一水文地质工程地质队，新乡，453002）
摘要 通过对豫北平原地下水的综合调查，发现其环境地质问题以区域地下水位下降为主，并又导致了泉水消失、湿地减少、地面沉降和地下水污染等次生环境地质问题的发生。在环境地质问题形成背景和形成条件综合分析的基础上，认为其产生的根本原因是人为活动尤其是地下水的不合理开采破坏了地下水循环系统的天然均衡状态，其演化模式具有双向性。最后，提出了减少和防止豫北平原环境地质问题的具体措施。
关键词 豫北平原 环境地质问题 形成条件 演化模式 对策
环境地质问题是由于地下水系统中的天然水动力场及化学场发生改变引起环境恶化的地质现象。豫北平原指黄河以北的华北平原河南部分，总面积约2.0×104km2，隶属于焦作市、新乡市、鹤壁市、安阳市及濮阳市，2000年总人口为1508.48万人，工业总产值为422.85亿元，近10年经济增长速度在8%以上。是河南省的能源、石油化工、冶金、电子、电力和纺织等重要工业基地，也是粮棉油料作物的主要产区。因此，豫北平原环境地质问题产生和发展，越来越受到地方政府和社会的极大关注。通过对大量实测资料的综合分析，笔者拟对豫北平原环境地质问题的产生、演化及对策进行分析。
1 环境地质问题
豫北平原环境地质问题以区域地下水位下降为主，又导致了泉水消失、湿地减少、地面沉降和地下水污染等一系列次生环境地质问题。
1.1 区域地下水位下降
1991～2000年间，豫北平原形成了6个较大的浅层地下水水位下降漏斗，各漏斗中心水位10年累计下降值分别为：武陟漏斗为5.08m，安阳市漏斗为11.25m，新乡漏斗为4.3m，内黄北漏斗为12.85m，南乐东北漏斗为8.88m，滑县北漏斗为9.68m（图1）。各漏斗区地下水水位多持续下降，总面积达7748.75km2（据0m变幅等值线圈定），且东北部的漏斗区和华北的大漏斗连为一体，并引起区域地下水水位下降。自1991年以来，区域10年累计下降约1.3m。地下水下降漏斗的形成和扩大，给豫北平原的工农业造成了巨大损失。1.2泉水消失和湿地减少
豫北平原的多处名泉断流干枯。如辉县的百泉，1978年前月平均流量达3.3m3/s，现已干枯。近年来，辉县市为恢复百泉旅游景区而人工引水，直接耗资数千万元。焦作的王母泉和九里山泉也已消失。同时，湿地面积逐渐减少如沿黄湿地保护区。
图1 豫北平原浅层地下水水位变幅等值线图（1991～2000年）
1.3 地面沉降
已发现地面沉降发生的地段主要在濮阳市，若以1997年的地面高程作为初始值，随着时间的推移，沉降量及不均匀性也逐步增大，从1997年至2001年累积沉降量分别达到41mm～57mm，其差值为16mm。
在新乡、武陟北、安阳及滑县等漏斗区是潜在的地面沉降发生区。
1.4 地下水污染新乡县和浚县一些地区地下水
Ⅳ（较差）类水分布于大部分地区，大多数为铁、锰、氟超标。V（极差）类水分布于山前与黄河平原的交接洼地区、黄河故道砂地区的内黄及延津北一带，濮阳东南部、范县南部炼油污染地带。超标离子为矿化度、硬度，濮阳东南一带为As、Pb。Ⅳ（较差）类水和V（极差）类水分布面积占豫北平原总面积的75%以上，且有扩大趋势。
2 环境地质问题的形成背景
2.1 地形地貌
豫北平原西部邻区为太行山区，海拔高度203～40m，总的地势为西高东低，微向东北倾斜。坡降1∶500～1∶2000，地势相对较平坦。
豫北平原主要为堆积地貌，即西部山前地带的冲洪积平原和南部、东部的冲积平原。
2.2 地层岩性
豫北平原第四系从老到新特征如下：下更新统（
中更新统（
上更新统（
全新统（Qh）：西部分布在山前的安阳河、石门河、峪河等冲积扇及现代河床中，厚度一般数米。岩性为粉质粘土、粉土及砂砾石层。以东地区均为全新统地层，厚度为10～30m。
2.3 气侯特征
豫北平原属暖温带半湿润半干旱季风气候。据1990～2000年的气象资料，年平均气温14.2℃，平均降水量598.74mm。时间上，年内降水多集中于5～8月份，占全年降水量的71.2%，而冬春季节降水量较小。在地域上，沿黄河、太行山前和淇县—长垣县一带降水量较大；安阳市东部、濮阳境内降水较少。区内水面蒸发量一般在900～1400mm，且由西部到东部渐次增大。
2.4 水文特征
豫北平原地表河流主要发育有海河水系的卫河和黄河水系的黄河。
黄河位于区南边界，长约317.5km。黄河形成了黄淮海平原地表水及地下水的分水岭。多年平均流量1447m3/s，自1970年以来，黄河下游先后有20年相继发生断流。
卫河分布于区中部，长约252km。现已无源头清水，所接纳的多为沿途工业废水、城镇生活污水以及少量的引黄灌溉退水。多年平均迳流量为4m3/s。
2.5 背景分析
豫北平原地形地貌和地层岩性决定了地下水为松散岩类孔隙水，并为其提供了赋存和活动场所。第四系地下水系统主要为浅层含水层系统，是指埋藏40～160m深度内含水介质及其中的潜水和半承压水系统，其含水介质以松散的中细—粉细砂为主，底界为相对稳定的区域性粘土和粉质粘土。
气象和水文特征多年表现为一定变幅的周期性波动，受其影响，地下水循环系统表现出对应的变化规律，即丰水年补给量的增加、排泄量减少及地下水位上升→枯水年补给量的减少、排泄量增加及地下水位下降的周期性，且多年表现为相对稳定。它们共同构成了豫北平原地下水循环系统维持天然均衡状态的自然因素。
3 环境地质问题的成因
3.1 人为活动对地下水循环系统的影响
3.1.1 对地下水补给的影响
豫北平原西部的太行山区，自20世纪60年代开始，共修建了大中型水库10余座，如马安石水库，宝泉水库，彰武水库，小南海泉水库及岳城水库等。使人工调节作用加强，改变了山区地表迳流模式；出山口的迳流量减小，行洪补给豫北平原地下水量锐减，其补给量减少至约占总补给量的10%。
现在，豫北平原已建设了人民胜利渠、武嘉灌引水渠、丰收渠、长虹渠、群库干渠等引水工程，从黄河及山区水库引水到区内灌溉或供城市用水。渠水下渗或灌溉农田入渗则增加了地下水的补给。其补给量约占总量的29%。
3.1.2 对地下水径流的影响
豫北平原地下水总体迳流方向与地势变化基本一致，由西南向东北方向，由西部山前的补给源区向东部迳流，由南部黄河补给源区向东北方向迳流。但人工开采使其迳流方向有所改变，形成以各漏斗为中心的局部地下水汇流模式。
3.1.3 对地下水排泄的影响
20世纪70年代以来，大兴井灌农业和双保农田区，用于灌溉的地下水开采量持续增大。而城市规模的扩大、人口的增长及工业的迅猛发展，使地下水水源地建设的数量和规模也不断增大，开采量剧增。1990年以来，各行业地下水年均开采情况为：仅浅层开采总量为25.38亿m3，其中，工业用水量为2.44亿m3，占9.6%；生活用水量为2.95亿m3，占11.6%；农业用水量为28.36亿m3，占78.8%。开采量占地下水系统总排泄量的68%以上，逐步成为最主要地下水排泄方式。
而且，豫北平原地下水资源分布具有不均匀性，地下水开发利用布局与地下水资源分布状况不吻合。一方面，在山前冲洪积扇区和临黄地区，分布着丰富的地下水资源，而开采利用强度较低，开采潜力指数大于1.4，地下水资源大量闲置或被蒸发；另一方面在城市（镇）区及中北部农业区，地下水资源不够丰富，而开采过于集中，开采强度较大，开采潜力指数小于0.6。这种布局突显出地下水开采的不合理性。
上述人为活动尤其是不合理的地下水开采不断改变着地下水的补迳排条件及模式，使地下水循环系统的天然均衡状态日益被破坏。
3.2 人为活动对地表水水质的影响
近年来，由于工业废水的大量排放，农药化肥大量使用、城镇生活污水排放、污水灌溉，出现大量点状和面状污染源。如新乡市北站区，1999年其废水排放量就达2036.23万t/a，仅有少量达标排放，使流经该区的卫河水质PH值7.9，浑浊度1220，总硬度546.84mg/l，锌257μg/l，酚80μg/l。据2002年调查，地表水除黄河、淇河为Ⅱ类水外，其余的皆为V类水，这些污染河渠皆是线状污染源。这些污染源提供了地下水污染的一个必备条件。
3.3 成因分析
据1991年至2000年均衡计算，豫北平原地下水循环系统每年采补均衡差为－1.54亿m3，由于人为活动，以不合理开采为主的地下水排泄量之和长期大于补给总量，对天然均衡状态的破坏程度日益加重，随着这种负均衡的地下水循环系统的发展，逐渐形成了现今总面积达7748.75km2的六个地下水位下降漏斗，并引起区域地下水位的持续波动下降，新的水矾力和水化学作用的发生，又直接导致了一系列次生环境地质问题的形成：
（1）泉水消失和湿地减少：由于径流场的改变，原来作为排泄区（点）的泉和湿地逐渐成为补给区（点），地下水向漏斗区径流补给量不断加大，从而造成泉水减少至消失和湿地面积缩小。
（2）地下水污染：漏斗区形成了以下降中心为排泄点的径流场，在水动力和水化学作用下，周边及上层天然污染源如咸水等及人为活动形成的污染源如工业废水、生活污水、农业化肥、农药等污染物向开采层运移，使地下水恶化。
（3）地面沉降：主要由于漏斗区超采地下水，造成地下水水头大幅度下降，导致上覆地层浮托力锐减，促使饱和粘土层中孔隙水压力下降，有效应力增加，土层排水固结造成地面沉降。
综上所述，豫北平原境水文地质问题产生的根本原因是人为活动尤其是不合理的地下水大量开采。
4 环境地质问题的演化模式
20世纪五六十年代，豫北平原人为活动相对较弱，地下水基本遵循天然循环规律，区域水位较高。此后，随着人类活动强度的不断加大，尤其是对地下水的不合理开采，使地下水循环系统天然均衡状态的破坏程度加重，长期处于负均衡状态，产生了一系列环境地质问题。随着豫北平原需水量的增大，不合理开采地下水继续进行，在现状条件下，环境地质问题将日益突出，最终将导致一系列地质灾害的发生。
然而，如果由于人为活动等影响，使地下水水位持续上升，则会向另一个方向发展，产生如20世纪五六十年代原阳、延津及封丘等地的土壤盐渍化等一系列环境地质问题，并最终形成地质灾害。说明环境地质问题具有双向演化的特点。
综上所述，豫北平原环境地质问题的演化模式如图2所示。
图2 豫北平原环境水文地质问题的演化模式图
5 对策和建议
5.1 调整地下水开采布局，科学利用地下水
由于豫北平原地下水资源分布具有不均匀性，调整地下水开采布局，科学利用地下水对减少和避免由于不合理开采地下水，加剧环境地质问题的形成和演化至关重要。
5.1.1 漳卫河冲洪积扇区
漳卫河冲洪积扇区浅层含水层组的底板埋深为40～80m，局部可达100m。在这一区域内浅层水主要是用于农田灌溉。
（1）按照地下水水位应小于整个含水层厚度的1/2，且剩余含水层厚度不应小于20m，确定地下水限制开采保护区及其限制水位。因此，一般地下水位应保持在20～30m。
（2）冲洪积扇前缘交接洼地的部分地段有微咸水分布，应适当加强开采，以减少蒸发形成大的水力坡度，加快补给速度，促进循环，使地下水水质逐步改善。根据多年开采情况分析，这些地段的地下水位应控制在7m为宜。
（3）在安阳市的安阳河、辉县市的峪河、黄水河的冲洪积扇等地下水资源丰富的地段可建立集中开采型水源地，适度加大开采量，降低地下水水位以夺取降水入渗量的侧向迳流量，腾空调蓄库容，实行丰蓄枯用。安阳市的极限水位埋深为28.9m，峪河、黄水河的冲洪积扇为35m。
5.1.2 黄河冲积扇区
（1）临黄地区可建立傍河水源地，如武陟县詹店—原武镇、新乡县朗公庙—福宁集乡、濮阳市子岸乡等可建立集中开采型水源地，增大地下水资源潜力。
（2）为防止咸水区的继续扩大，对微咸水主要分布地段即地下水开采漏斗区和沿黄洼地应分别采取相应措施。对漏斗区应控制开采量使其水位不再下降，后有所回升；对沿黄洼地区加大开采量，适当降低地下水水位，最大限度地夺取降水入渗量和侧渗量从而加强循环，使微咸水逐步淡化。据此，对于漏斗区的水位，应高于2000年枯水位；对于沿黄洼地，水位应控制在8m以下。同时加大微咸水改造利用量，但在湿地保护区应保证湿地的安全。
5.2 节约使用水资源
豫北平原约有78.8%的供水量用于农业灌溉，农业节水尤其是中北部地区对减少和避免环境地质问题十分重要。渠道衬砌可节水20%，塑料管输水灌溉可节水25%，喷灌可节水30%，滴灌节水率最高可达50%。目前区内农业采用高节水灌溉手段（管灌、喷灌和滴灌）的灌溉面积仅占25%以下，应大力推广应用。
目前工业用水的重复利用率大城市为70%～80%，而中小城市仅为20%～50%。由于工艺技术落后，钢铁、化工和造纸等工业耗水量是发达国家的6～8倍。应对耗水大的企业做出调整，加快工业节水新技术、新工艺的开发研究，鼓励发展效益好、耗水少、污染轻的企业。做到以水定产，以水定发展。
豫北平原缺水的局面将长期存在，须将节约用水作为一项长期的根本措施，以发展农业节水灌溉、工业节水为重点，根据不同行业的特点采用不同的节水措施，全面实施节水。
5.3 净化废、污水，实现废水资源化
豫北平原5地市污水排放量较大。目前，5个地级市已相继兴建现代化的污水处理厂，既避免了污水的直接排放而形成地下水的污染源，又增加了水资源的重复利用率。但处理能力相对仍较小，水资源重复利用率仅有30%。应加速污水处理进程，增大污水处理量。
鸣谢 河南省地质矿产勘查开发局第一水文地质工程地质队马沛申高级工程师对本文提出了宝贵意见，在此谨表谢意。
参考文献
[1]林丰年，李昌静等.环境水文地质学.北京：地质出版社，1990.
[2]张宗祜，沈照理，薛禹群等.华北平原地下水环境演化.北京：地质出版社，2000.
[3]赵云章，邵景力，阎振鹏等.黄河下游影响带地下水资源评价及可持续开发利用.北京：中国大地出版社，2002.
[4]彭汉兴.环境工程水文地质学.北京：中国水利水电出版社，1998.
[5]潘懋，李铁峰.灾害地质学.北京：北京大学出版社，2002.
河南省沿黄平原区主要环境地质问题分析~
程建强 程立华
（河南省地质矿产勘查开发局第一水文地质工程地质队，新乡，453002）
摘要 对河南省沿黄平原区环境地质的调查发现，该地区主要存在砂土液化、土壤盐渍化、土地沙化、地下水资源衰竭等环境地质问题。在综合分析环境地质问题形成背景和形成条件的基础上，提出其演化模式和发展趋势，及减少和防止环境地质问题的对应措施。
关键词 河南省沿黄平原区 环境地质问题 演化模式 对策
前言
环境地质问题是指由于自然产生或人类工程经济活动，多数情况下是二者协同作用对人民生命和财产安全以及生存环境生成危害的地质现象或事件。它包括自然产生的原生环境地质问题、人为作用诱发的次生环境地质问题以及二者双重作用引起的地质灾害。环境地质问题的产生和发展，除受自然地理、地质环境条件影响外，人类活动的作用日益重要。目前河南省沿黄平原地区存在的主要环境地质问题有：砂土液化、土地沙化、土壤盐渍化、水土污染和地下水超采所引发的地面沉降、地下水资源枯竭等。
1 主要环境地质问题的现状
1.1 砂土液化
砂土液化是指饱水砂土在地震动力荷载或其他外力作用下，受到强烈震动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用现象。
1.液化砂土分布
根据区域工程地质条件和饱和砂土液化判别标准，河南省沿黄平原区的砂土液化主要分布在沿黄河两侧，根据历史上发生的喷砂冒水、地裂缝、堤岸滑移等的发育程度，将其划分为严重、中等、轻微三个液化区（见图1）。
2.液化砂土危害
饱和砂土震动液化，会导致建筑地基变形，产生不均匀降沉，危及建筑物正常使用。黄河背河洼地的饱和砂土震动液化发生强烈地震时，会产生喷水冒沙而使大堤遭受破坏，当大堤浸水时可能导致溃堤。
1.2 土壤盐渍化
在适当的地形地貌、气候、地下水、土壤性质及人类活动等背景下，盐分不断由地下水面向上迁移并富集于土壤表层的过程称土壤盐渍化。其结果使得上层土壤盐份不断富集，形成盐渍土。
图1 砂土液化分布图
土壤盐渍化现状黄河冲积平原地区盐渍化主要发生在以下地区：新乡、获嘉东南的黄河冲积扇缘洼地；现代黄河两侧的背河洼地；延津、内黄、民权、兰考、商丘等地的古背河洼地；柘城、宁陵、鹿邑一带的决口扇间、扇前洼地。另外，开封县、杞县一带由于不适当的引黄灌溉也有大量次生盐渍化现象。
土壤盐渍化危害表现为三个方面：一是土壤浅部富集盐碱，影响农作物对土壤养分的吸收，轻则缺苗断垄，重者颗粒不收；二是盐渍化严重的形成盐渍土，降低地基强度，影响建筑物的正常使用；三是盐渍化导致地面潮湿，造成不利的室内生活环境。
1.3 土地沙化
与砂质堆积地貌部位相对应，区域土地沙化主要发生在新乡、卫辉、滑县、浚县、内黄、新郑、兰考、民权等地的古河道带；开封、中牟、尉氏、兰考、封丘等地的决口扇上部等地区。据统计，60年代沙化面积约2000万亩；后经治理多数沙丘已经固定，沙荒面积逐渐减少，至1994年尚有近200万亩未得到根治。现主要零星分布在下列地区：浚县、内黄、兰考等地的古河道带；中牟、原阳等地的决口扇上部；开封袁坊到三义寨的黄河二级滩地上；引黄灌渠清淤堆沙带。
1.4 地下水超采引发的环境地质问题
自20世纪80年代以来，随着工农业的发展和人口的增长，地下水开采量不断增加，一些地方地下水的开采量远远超过其补给量。地下水长期超量开采，形成了以城市水源地为中心的中深层地下水漏斗区。其中，豫北地区已形成近8000km2的漏斗区。这些区域地下水位降落漏斗一般面积较大，中心位埋藏较深（表1）。区域地下水位降落漏斗的形成一般是激发侧向补给和越层补给量增大的一种代偿现象。但漏斗扩张过快和面积过大往往是由于过量开采地下水，使地下水系统运动失调所致。因此，大的区域地下水位降落漏斗常引发一些不良的环境地质问题，主要表现在为造成地下水位持续下降，形成区域地下水位降落漏斗及其引起的地面沉降、地裂缝、水资源衰竭多种环境地质问题。
（1）区域地下水持续下降导致集水建筑物水量衰减，甚至地下水资源衰竭，如清丰、内黄一带因区域水位下降而引起浅井失效，造成很大经济损失。
（2）因改变地下水流场，使部分浅层地下水水质恶化。这在有微咸水、咸水分布的地区表现尤其明显，如清丰、内黄等地就发生过水质恶化的现象。
（3）漏斗持续发展使土层渐渐被疏干，导致土层失水压密固结，从而发生地面沉陷。开封漏斗范围内的Ⅲ01监测点，在1954～1989年的35年间沉陷量达242mm，这也是由于过量开采地下水造成的不良环境地质现象。濮阳市地下水位下降也造成了地面沉降。
表1 地下水位降落漏斗统计表（2002）
2 形成条件及其演化分析
2.1 砂土液化
河南省沿黄冲积平原区15m以浅均为黄河全新世泛滥堆积的松散粉土、细砂、粉质粘土等，且该区地震烈度一般大于等于Ⅵ度，具备砂土液化的岩性条件和地震动力背景。由于地下水的超量开采，目前区域地下水埋深较大，除现代黄河影响带地下水埋深一般小于4m外，其他地区地下水埋深大于6m。因此，未来的砂土液化仍将发生在黄河两侧。开封—民权、范县—台前是砂土液化的严重危险区。
2.2 土壤盐渍化
土壤盐渍化为自然和人为作用双重影响，有利于盐渍化发展的条件有：
（1）气候干燥，年降水量小于蒸发量。
（2）地形相对低洼，排水不畅。
（3）浅层地下水水位埋深小于4m，水力坡度平缓
（4）土壤岩性以毛细上升高度大的粉土、粉质粘土为主。成壤作用差，有机质含量低。
据统计，20世纪60年代区域盐渍化最为严重，面积达1116.3万亩。近年来由于区域地下水位下降，耕作方式改善、人工治理（如沿黄一带稻改）等原因，区域土壤盐渍化面积大大减小。至20世纪90年代初，河南省土壤盐渍化面积仅剩100余万亩，且主要分布在现代黄河两侧的背河洼地，其他扇间或扇缘洼地有零星分布（图2）。
图2 盐渍土分布图
随着区域浅层地下水位下降及人工治理工作加强，区域盐渍化面积将大大减少。据自然及人为条件变化预测：未来盐渍化将由原生、次生并存型向单一原生型转变，且其面积仍将大大缩小。黄河两侧背河洼地的侧渗带将是未来盐渍化的主要区域。周口、柘城、永城一带的盐渍化会随着地下水位下降及耕作方式改良而逐渐减弱乃至消失。
2.3 土地沙化
土地沙化是具有一定的沙物质基础和干旱大风动力条件下，由于人为活动与资源环境不相协调所产生的一种以风沙活动、土地干旱贫瘠化为标志的环境退化过程。
本区土地沙化是由于黄河在桃花峪以东地区历经多次决口、改道留下了大面积沙地，再经风的吹扬形成大量新月形或浑圆状活动的沙垄，沙丘不断侵占良田，恶化生态环境。另外，引黄沉沙也会在灌区渠首等地产生局部土地沙化。
2.4 地下水超采引发的环境地质问题
近20年来，随着工农业的发展和人口的增长，地下水开采量不断增加，在重点开采区，逐渐形成了一些区域性地下水位降落漏斗。由于城市集中开采地下水形成的降落漏斗形状多不规则，开采强度大，如郑州、开封等降落漏斗；农业开采地下水较集中的区域，一般形成较缓而规则的降落漏斗，如内黄、滑县、清丰等地的地下水位降落漏斗。
郑州、开封等漏斗地处黄河冲积扇的上部粗粒带，含水介质及富水性较均匀，是由于集中强力开采地下水而形成。濮阳、商丘漏斗位于冲积扇稍下部位。内黄、清丰东部一带的漏斗位于冲积扇前缘，含水介质粒度较细，厚度也小，空间分布不均，富水性差，由于农业井灌开采程度较高，形成了区域性地下水位降落漏斗。
随着区域地下水位降落漏斗的逐渐扩大，其所引起的地下水资源衰竭、地面沉降、水质恶化等环境地质问题也不断趋于严重，所造成的损失也逐年增大，而且有更加严重的趋势。
3 减少和预防对策
3.1 砂土液化
首先应查明液化砂土的分布和液化程度，根据情况的不同采取不同的防治方法，如采取基土置换，消除液化砂土的危害。
3.2 土壤盐渍化
对于黄河背河洼地的盐渍化治理应调整种植结构、改旱地为水田，引黄压盐，并注意及时退水。如原阳、开封、郑州等地就取得了明显效果。
对于豫东南平原的盐渍化应采取井灌压盐、挖沟排水、疏浚沟渠、深耕细作的方式进行治理。
3.3 土地沙化
由于土地沙化的基本因素是气候干旱化，目前人力很难控制。因此，要彻底消除土地沙化是十分困难的。应采取植树造林、退耕还林、农林间作、加强灌溉等固沙治理措施抑制其发展，改善生态环境。
3.4 地下水超采引发的环境地质问题
遏制和防止地下水超采所引发的不良环境地质现象的发展，就要加强地下水资源的开发、利用和保护的调查、研究及规划管理工作，做到地下水和地表水联合调度，统一规划，使地下水资源的开发利用进入良性循环轨道，发挥更大效益，避免地质环境的恶化。
4 结语
河南省沿黄平原区目前存在的土地沙化、地下水位下降、水资源衰竭等环境地质问题，在成因上有其地质和历史因素。建国以来，经过几代人的努力，有些方面取得了较好的成绩，比如土地沙化、盐渍化治理。但有的环境地质问题却在进一步加重，如地下水超采所引起的环境地质问题，这不能不引起我们的高度重视。如何在发展经济的同时实现人与自然、人与环境的和谐相处，是我们今后需要解决的问题。同时，我们必须认识到环境地质问题的治理是一个漫长而艰巨的任务，需要全社会共同努力。
参考文献
[1]赵云章等.河南省环境地质基本问题研究.北京：中国大地出版社，2003.
[2]古维善，李莲花.河南省黄河下游重大生态环境地质问题及对策研究.河南地质.2001（1）.
[3]河南省地质调查院.黄河中下游（河南段）主要环境地质问题调查评价.郑州：河南省地质调查院，2002.
[4]河南省地质调查院.华北地区地下水资源调查评价.郑州：河南省地质调查院，2003.
[5]赵云章等.多泥沙河流影响带地下水资源评价及可持续开发利用综合研究.北京：中国大地出版社，2002.
[6]张寿全.黄河三角洲水资源潜力与环境治理途径.第四纪研究，2000,20（1）:98.
[7]李中明，程建强.豫北平原环境水文地质问题分析.地质灾害与环境保护，2003（3）:21～25.
[8]尚三林等.人民胜利渠灌区盐碱地治理实践.人民黄河，2000,22（12）:21～22.
[9]赵云章，朱中道，王继华等.河南省地下水资源环境与研究.郑州：河南省地矿局，2003.
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。
北方的地理环境
答：地形 北方地区地形以平原为主，兼有高原和山地。东北平原是中国最大的平原，位于长白山和大兴安岭、小兴安岭之间，由松嫩平原、三江平原和辽河平原三部分组成，土壤为肥力最好的黑土，被誉为“山环水绕，沃野千里”。华北平原位于燕山以南、太行山以东、淮河以北，东面濒临海洋。华北平原是地质历史时期黄河...
东北平原农业开发中存在的环境问题有哪些
答：存在问题: 自20世纪以来.东北地区人口激增.高强度的农林开发.造成土地的不合理利用.导致农业生态环境退化.例如.水土流失和黑土退化严重.土地沙化.盐碱化和草场退化加剧.自然灾害频繁.以及环境污染等.给农业可持续发展带来威胁
主要平原盆地地下水资源及其环境问题调查评价
答：（3）各平原盆地地下水资源调查报告、地下水资源信息系统等成果，可通过技术咨询、会议交流等方式提供给城市规划、建设、环境、水利、国土、管理等部门使用。技术依托单位：中国地质科学院水文地质环境地质研究所 联系人：申建梅 张翼龙 通讯地址：河北省石家庄市中华北大街268号 邮政编码：050061 联系电话：...
北方地区的自然特征
答：北方地区的自然特征有地形以高原和平原为主、地形以高原和平原为主、温带季风气候等。我国的南北之分界是以淮河为界线的，北方地区是指中国东部季风区的北部，主要是秦岭-淮河一线以北,大兴安岭、乌鞘岭以东的地区，东临渤海和黄海.包括东北三省、黄河中下游五省二市的全部或大部分,以及甘肃东南部,内蒙古...
主要地质环境问题及地质灾害类型
答：该类型地面塌陷多分布在鲁西南平原松散岩类水文地质区,以古河道附近最为常见。如菏泽、济宁市部分地区地面塌陷等均属孔隙水引发的地面塌陷。详见表4-8。 七、地面沉降 地面沉降主要发生在鲁西北平原松散岩类水文地质区,其主要原因是人为不合理抽取地下水,导致上部弱含水层释水压密所致。目前山东省较明显的地面沉降...
华北平原、东北平原、西北内陆盆地区域水循环对比
答：华北平原、西北内陆盆地、东北平原区域地下水循环都存在着浅层水循环和中深层区域水循环。受地质构造和含水层结构的控制,华北平原、东北松嫩平原和西北内陆盆地浅层水和深层水循环深度差异很大。 华北平原浅层水在山前平原,循环深度100～150m,在中东部平原循环深度一般50～60m;深层水在全淡水区包括Ⅲ+Ⅳ含水组中赋...
北方地区的土壤是什么?
答：北方地区地形以平原为主，也有高原和山地。东北平原是中国最大的平原，位于长白山和大兴安岭、小兴安岭之间，由松嫩平原、三江平原和辽河平原三部分组成，土壤为肥力最好的黑土，被誉为“山环水绕，沃野千里”。华北平原位于燕山以南、太行山以东、淮河以北，东面濒临海洋。华北平原是地质历史时期黄河、海河...
松嫩平原地下水资源及其环境问题调查评价
答：5.开展了与地下水有关的环境地质问题研究，分析了环境地质问题的变化趋势 利用20世纪80年代中期和2000～2001年的卫片对松嫩平原土地沙化、盐渍化和湿地分布的现状进行了解译，对比分析了其发展变化趋势，利用GIS空间分析功能定量研究了近20年土地沙化、盐渍化和湿地的变化。基本查明了地下水位区域下降的幅度...
地质环境质量综合评价
答：一、地质环境质量评价 首先根据山东省地质环境特征将全省划分为鲁东丘陵地质环境区、鲁中南山地丘陵地质环境区和鲁西北平原地质环境区，以县(市、区)为评价单元，评价结果见表4-19。表4-19 全省各评价单元县(市、区)的地质环境质量评价结果表 续表 二、评价成果评述 (一)地质环境质量差区 主要位于...
各地的地质状况(土质,泥石流,沙漠化,水灾)
答：世界上有的中国基本上都有,比较典型的是南方的酸性砖红壤,东北的黑钙土,和四川的紫色盆地,南方的土壤呈酸性红色,适合马尾松的生长,北方的土壤(东北平原土壤富含有机质,土质呈黑色,而广大的西北和黄土高原缺少植被保护,土质贫瘠,显黄色或棕黄色)我国泥石流的分布，明显受地形、地质和降水条件的控制。特别是...
