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摘要：衡水市位于河北省东南部平原地区，为河北省地下水利用程度最高的地市之一，衡水市漏斗情况发展严重。由于华北地区平均降雨量偏少，地下水（特别是深层淡水）开采量大于补给量，致使地下水位连年下降、地面沉降：浅层地下水水质持续恶化、咸水下移等一系列环境地质灾害。本文通过对衡水市地下水漏斗区的环境地质灾害、水资源的水质和水量的现状进行了研究分析，提出了地下水超采区的防治措施和地下水合理开发利用的建议和意见，对今后水资源的合理开发利用提供重要的参考价值。
关键词：地下水超采；水资源；水质；水量；
中图分类号：TU991文献标识码： A
1、概况
衡水市位于河北省东南部的平原地区，地势平坦。衡水市每年用水量在17亿m3左右，地下水开采量约占用水总量的85％左右，每年超采地下水5.6亿m3，成为河北省地下水利用程度最高的地市之一[1～3]。为了有效保护和合理开发利用地下水资源，促进衡水市国民经济稳步发展，全面掌握衡水市地下水状况就显得尤为重要，同时对水资源管理具有重大的现实意义。
2、地下水资源质量评价
2.1 深层地下水资源质量评价
2.1.1评价区及测井的选择
评价分区以行政区（市、县、区）为评价单元，评价以各年度所辖区的不定期深层地下水水质调查资料为依据。采用2001～2010年10年的地下水调查监测资料进行分析，涉及监测井311眼，共计472井次监测成果（见表1）。评价方法采用内梅罗综合污染指数法，使用年平均值对各测井水质质量进行综合评价，即按照上述评价标准，分别计算各监测井的综合评价分值，对照“F值分级表”，可评价出各单井的地下水水质状况。
表1各行政区地下水水质监测井统计表
2.1.2深层地下水水质变化规律分析
此次选取具有较长系列監测数据的一眼深层地下水井为例，进行相关规律分析。此井为2004年设立的饶阳县水务局监测井，每年5、9月取样监测，全年共监测2次。此次趋势分析选用此监测井2004～2009年共6年连续监测资料，监测项目共涉及pH、溶解性总固体、氟化物、高锰酸盐指数等共30项。
图1：深层地下水综合污染指数变化趋势图
由图分析可见，综合污染指数多年来无明显变化趋势，深层地下水污染状况变化不明显。
2.2 浅层地下水资源质量评价
通过衡水市2001～2010年十年的监测井水质评价结果看，水质属优良的井次16次，占总数的5.4％；属良好的井次38次，占总数的12.8％；属较好的井次36次，占总数的12.2％,属较差的井次为86次，占总数的29.1％；属极差的井次120次，占总数的40.5％（详见图2、3）。从衡水市范围上看，衡水市浅层地下水的综合污染指数呈逐年上升的趋势。从区域分布上看，安平、饶阳两县的浅层地下水埋深较大，污染程度相对较轻；其他县市的浅层地下水综合污染指数平均值虽然存在部分年份变好的现象，但总体水质还是逐年恶化。各测井的污染物主要有氟化物、溶解性总固体、氨氮、锰、总硬度、硫酸盐、高锰酸盐指数、氯化物等。
图2：浅层地下水综合污染指数变化趋势图
从年度水质变化趋势上看，桃城区、冀州市污染逐步减轻，而安平县、武强县污染进一步加重。其它县市变化较小呈污染缓缓上升趋势。从衡水市整体看，浅层地下水污染程度呈上升趋势。
图3：浅层地下水分县市污染指数变化趋势图
3、环境地质灾害评价
近30年来，由于地下水的连续超采，已造成多项环境地质灾害。灾害明显的有：地下水水位降落漏斗、浅层地下水含水层疏干、地裂缝、地面沉降、咸水界面下移、咸水入侵、地方病等。
3.1 地下水水位降落漏斗
2006～2010年6月末漏斗中心一直位于景县县内。衡水市区东部分水岭己逐渐消失，漏斗底部越来越开阔、平展，己呈整体向纵深发展态势。
3.2 浅层地下水含水层疏干
浅层水开采区，上部含水层部分被疏干，2006～2010年5年总疏干量7.04×108m3，比2001～2005年总疏干量增加了1.57×108m3。
3.3地面沉降
至2009年，衡水市全区地面沉降特点是整体较严重，局部发展迅速。其累计沉降量大于l000mm的沉降面积为285.52km2。
2005至2009年，地面沉降最快的区域集中在武强县和阜城县东部靠近东光县区域，最大速率达93mm/a；衡水市市区平均沉降速率44.79mm/a。
3.4 地裂缝
2006～2010年衡水市发生10起地裂缝，2006年以前发生的地裂缝仍明显继续活动的有2条，主要原因为过量开采地下水,。
3.5 咸水入侵
浅层水矿化度小于2g/L面积缩小，矿化度大于2g/L的各区面积呈增大的趋势。咸水区深层淡水由于咸水下移呈咸化趋势，第二含水组深层淡水年均咸化率为0.0～5.1%/a。衡水市南部深层淡水咸化较严重，年均咸化率为1.0～5.1%/a；衡水市中部为一般咸化区，占咸水区面积的38.6%；衡水市北部为基本未咸化区，年均咸化率＜0.5%/a。第三含水组深层淡水年均咸化率为0.0～2.5%/a。
3.6 地方病
衡水市地下水高氟区分布较为广泛，主要的地方病就是高氟地下水所致。本区高氟水的成因为第四系沉积物中有含氟量高的母质矿物磷灰石、萤石、云母等，由于地下水长期溶滤作用，使氟以离子或络合物的形式富存于水中，随地下水运动而迁移。本区地下水PH值多在8左右，属弱碱性水，阳离子以钠为主要成分，地球化学环境利于氟的富集。当地群众受地方性氟中毒危害也较为严重，采取及时有效的预防措施己迫在眉睫。
4、深层地下水量评价
4.1衡水市深层地下水开采现状
由于衡水市地表水资源匮乏，而上游入境水量和城镇排放水均为劣Ⅴ类，无任何利用价值，而每年的外流域调水多限于补充衡水湖，石津灌渠来水仅用于少数县市的农业用水；而浅层地下水多为苦咸水，因此深层地下水开采是目前支撑衡水市经济发展和居民生活用水的主要水源。
自上世纪80年代以来，深层地下水被持续超量开采，造成一系列环境灾害和水资源问题，限制开采势在必行。
4.2 衡水市深层地下水资源均衡分析
4.2.1 深层地下水均衡分析
深层地下水主要补给方式为越流，主要排泄方式为开采。全区深层水5年总补给量310704.O×104m3，总排泄量439452.5×104m3，补给量小于排泄量，从而使全区均为水量亏损区，亏损水量129571.2×104m3，水位下降3.97m，年平均水位下降0.80m。2006～2010年地下水开采总量434372.3×104m3。
与2001～2005年相比，总补给量增加了3009.1×104m3，总排泄量增加14257.2×104m3，亏损水量增加63791.5×104m3（见表2）。
表2衡水市深层地下水2001～2005年与2006～2010年均衡计算结果对比表（单位：万m3）
4.2.2 均衡计算结果
衡水市全区：2006～2010年，浅层地下水属亏损状态。全淡水区浅层水亏损30456.6×104m3，水位平均下降1.10m/a；有咸水区浅层地下水亏损34015.O×104m3,水位平均下降0.27m/a。深层地下水亏损水量129571.2×104m3，水位下降4.15m,年平均水位下降0.83m。全区5年地面累计沉降为194.85mm。
衡水市市区：深层地下水5年总补给量22433.8×104m3，主要为夺取浅层越流量，其越流量占补给量的57.0%，侧向流入量占补给量43.0％。总排泄量22740.3×104m3，亏损水量364.8×104m3，水位下降1.34m，年降速0.27m/a。5年累计地面沉降量223.96mm，平均地面沉降量44.79mm/a。
关键词：地下水超采；水资源；水质；水量；
中图分类号：TU991文献标识码： A
1、概况
衡水市位于河北省东南部的平原地区，地势平坦。衡水市每年用水量在17亿m3左右，地下水开采量约占用水总量的85％左右，每年超采地下水5.6亿m3，成为河北省地下水利用程度最高的地市之一[1～3]。为了有效保护和合理开发利用地下水资源，促进衡水市国民经济稳步发展，全面掌握衡水市地下水状况就显得尤为重要，同时对水资源管理具有重大的现实意义。
2、地下水资源质量评价
2.1 深层地下水资源质量评价
2.1.1评价区及测井的选择
评价分区以行政区（市、县、区）为评价单元，评价以各年度所辖区的不定期深层地下水水质调查资料为依据。采用2001～2010年10年的地下水调查监测资料进行分析，涉及监测井311眼，共计472井次监测成果（见表1）。评价方法采用内梅罗综合污染指数法，使用年平均值对各测井水质质量进行综合评价，即按照上述评价标准，分别计算各监测井的综合评价分值，对照“F值分级表”，可评价出各单井的地下水水质状况。
表1各行政区地下水水质监测井统计表
2.1.2深层地下水水质变化规律分析
此次选取具有较长系列監测数据的一眼深层地下水井为例，进行相关规律分析。此井为2004年设立的饶阳县水务局监测井，每年5、9月取样监测，全年共监测2次。此次趋势分析选用此监测井2004～2009年共6年连续监测资料，监测项目共涉及pH、溶解性总固体、氟化物、高锰酸盐指数等共30项。
图1：深层地下水综合污染指数变化趋势图
由图分析可见，综合污染指数多年来无明显变化趋势，深层地下水污染状况变化不明显。
2.2 浅层地下水资源质量评价
通过衡水市2001～2010年十年的监测井水质评价结果看，水质属优良的井次16次，占总数的5.4％；属良好的井次38次，占总数的12.8％；属较好的井次36次，占总数的12.2％,属较差的井次为86次，占总数的29.1％；属极差的井次120次，占总数的40.5％（详见图2、3）。从衡水市范围上看，衡水市浅层地下水的综合污染指数呈逐年上升的趋势。从区域分布上看，安平、饶阳两县的浅层地下水埋深较大，污染程度相对较轻；其他县市的浅层地下水综合污染指数平均值虽然存在部分年份变好的现象，但总体水质还是逐年恶化。各测井的污染物主要有氟化物、溶解性总固体、氨氮、锰、总硬度、硫酸盐、高锰酸盐指数、氯化物等。
图2：浅层地下水综合污染指数变化趋势图
从年度水质变化趋势上看，桃城区、冀州市污染逐步减轻，而安平县、武强县污染进一步加重。其它县市变化较小呈污染缓缓上升趋势。从衡水市整体看，浅层地下水污染程度呈上升趋势。
图3：浅层地下水分县市污染指数变化趋势图
3、环境地质灾害评价
近30年来，由于地下水的连续超采，已造成多项环境地质灾害。灾害明显的有：地下水水位降落漏斗、浅层地下水含水层疏干、地裂缝、地面沉降、咸水界面下移、咸水入侵、地方病等。
3.1 地下水水位降落漏斗
2006～2010年6月末漏斗中心一直位于景县县内。衡水市区东部分水岭己逐渐消失，漏斗底部越来越开阔、平展，己呈整体向纵深发展态势。
3.2 浅层地下水含水层疏干
浅层水开采区，上部含水层部分被疏干，2006～2010年5年总疏干量7.04×108m3，比2001～2005年总疏干量增加了1.57×108m3。
3.3地面沉降
至2009年，衡水市全区地面沉降特点是整体较严重，局部发展迅速。其累计沉降量大于l000mm的沉降面积为285.52km2。
2005至2009年，地面沉降最快的区域集中在武强县和阜城县东部靠近东光县区域，最大速率达93mm/a；衡水市市区平均沉降速率44.79mm/a。
3.4 地裂缝
2006～2010年衡水市发生10起地裂缝，2006年以前发生的地裂缝仍明显继续活动的有2条，主要原因为过量开采地下水,。
3.5 咸水入侵
浅层水矿化度小于2g/L面积缩小，矿化度大于2g/L的各区面积呈增大的趋势。咸水区深层淡水由于咸水下移呈咸化趋势，第二含水组深层淡水年均咸化率为0.0～5.1%/a。衡水市南部深层淡水咸化较严重，年均咸化率为1.0～5.1%/a；衡水市中部为一般咸化区，占咸水区面积的38.6%；衡水市北部为基本未咸化区，年均咸化率＜0.5%/a。第三含水组深层淡水年均咸化率为0.0～2.5%/a。
3.6 地方病
衡水市地下水高氟区分布较为广泛，主要的地方病就是高氟地下水所致。本区高氟水的成因为第四系沉积物中有含氟量高的母质矿物磷灰石、萤石、云母等，由于地下水长期溶滤作用，使氟以离子或络合物的形式富存于水中，随地下水运动而迁移。本区地下水PH值多在8左右，属弱碱性水，阳离子以钠为主要成分，地球化学环境利于氟的富集。当地群众受地方性氟中毒危害也较为严重，采取及时有效的预防措施己迫在眉睫。
4、深层地下水量评价
4.1衡水市深层地下水开采现状
由于衡水市地表水资源匮乏，而上游入境水量和城镇排放水均为劣Ⅴ类，无任何利用价值，而每年的外流域调水多限于补充衡水湖，石津灌渠来水仅用于少数县市的农业用水；而浅层地下水多为苦咸水，因此深层地下水开采是目前支撑衡水市经济发展和居民生活用水的主要水源。
自上世纪80年代以来，深层地下水被持续超量开采，造成一系列环境灾害和水资源问题，限制开采势在必行。
4.2 衡水市深层地下水资源均衡分析
4.2.1 深层地下水均衡分析
深层地下水主要补给方式为越流，主要排泄方式为开采。全区深层水5年总补给量310704.O×104m3，总排泄量439452.5×104m3，补给量小于排泄量，从而使全区均为水量亏损区，亏损水量129571.2×104m3，水位下降3.97m，年平均水位下降0.80m。2006～2010年地下水开采总量434372.3×104m3。
与2001～2005年相比，总补给量增加了3009.1×104m3，总排泄量增加14257.2×104m3，亏损水量增加63791.5×104m3（见表2）。
表2衡水市深层地下水2001～2005年与2006～2010年均衡计算结果对比表（单位：万m3）
4.2.2 均衡计算结果
衡水市全区：2006～2010年，浅层地下水属亏损状态。全淡水区浅层水亏损30456.6×104m3，水位平均下降1.10m/a；有咸水区浅层地下水亏损34015.O×104m3,水位平均下降0.27m/a。深层地下水亏损水量129571.2×104m3，水位下降4.15m,年平均水位下降0.83m。全区5年地面累计沉降为194.85mm。
衡水市市区：深层地下水5年总补给量22433.8×104m3，主要为夺取浅层越流量，其越流量占补给量的57.0%，侧向流入量占补给量43.0％。总排泄量22740.3×104m3，亏损水量364.8×104m3，水位下降1.34m，年降速0.27m/a。5年累计地面沉降量223.96mm，平均地面沉降量44.79mm/a。