『壹』 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。
『貳』 地下水資源的開發利用
地下水開發利用力求費用低廉、方案優化、技術先進、效益顯著而又不引起環境問題。這些要以查明水文地質條件和正確評價地下水資源為基礎。要做到合理開發利用地下水，應注意以下幾點：①不過量開采。開采量要小於開采條件下的補給量，否則將造成地下水位持續下降，區域降落漏斗形成並不斷擴大、加深，水井出水量減少甚至於水資源枯竭。②遠離污染源，否則將造成地下水污染，水質惡化以致於不能使用。③不能造成海水或高礦化水入侵到淡水含水層。④不能引起大量的地面沉降和坍陷,否則將造成建築物的破壞,引起巨大的經濟損失。⑤按地下水流域進行地下水開發利用的全面規劃，合理布井，防止爭水。⑥地表水資源和地下水資源統一考慮、聯合調度。⑦全面考慮供需數量、開源與節流、供水與排水、水資源重復利用、水源地保護等問題，使得有限的水資源獲得最大的利用效益。
『叄』 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
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
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
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。
『肆』 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。
『伍』 岩溶水資源合理開發利用和保護對策
一、礦井水資源化利用及途徑
1.礦井水利用現狀
礦井排水來源於孔隙水、砂岩裂隙水和灰岩岩溶水，其中岩溶水佔75%。岩溶水是焦作市城市供水的重要水源，合理開發利用和保護岩溶水關繫到居民供水安全。在全球化水資源越來越緊張的大背景下，將礦井排水進行資源化利用是非常有必要的。焦作礦區年排放礦井水量為1.5億m3，目前利用量約為3700萬m3/a，占整個礦區排水總量的23%，其餘被排入周邊河流，白白流失。礦井水利用途徑主要是：焦作市環境用水量為360萬m3/a，煤礦生產用水量為340萬m3/a左右，煤礦周邊農田灌溉利用量為3000萬m3/a。根據焦作市用水規劃，2030年需水量為4.72億m3，供水量僅為0.70億m3，水資源缺口4.01億m3。因此，對礦井排水進行資源化利用是解決焦作市不足的便利途徑。
焦作礦區產生的礦井水的水質符合含一般懸浮物礦井水的特徵。懸浮物SS通常小於400mg/L，COD通常小於70mg/L，毒理學和放射性指標完全符合飲用水要求。從低附加值的礦井水利用角度，礦井水經過初次沉池的沉澱，基本可滿足農業灌溉用水要求；從高附加值的礦井水利用角度，礦井水經過「混凝+沉澱+過濾」，完全能夠達到工業（主要是電廠）用水的要求；再經過「消毒」等深度處理，處理後的礦井水也可以達到生活飲用水的水質要求。我國礦井水處理已有成熟的技術和經驗，焦作礦區排水量大，水量穩定，水質簡單易於處理，礦井水的資源化利用是可行的。
2.礦井水資源化利用的途徑
目前，國內礦井水資源化的方式主要有：①井下實行清水污水分流，清水經過簡單處理後直接利用；②農業灌溉；③礦井水凈化處理後利用；④礦井水回灌補源。其中方式①～③應用較為廣泛，方式④僅限於特定條件下。
華北石炭-二疊岩溶型煤田煤層底板岩溶水是礦井水的重要來源，發生岩溶水突水或從疏放鑽孔、泄水巷流入礦坑的岩溶水，未在採煤巷道或采空區長距離流動並且沒有與其他礦井水混合時，其水質保持天然水質，可以直接作為生產和生活用水。煤礦可將直接從含水層中流出並未受污染的地下水，與從采空區或工作面流出的被污染礦井水分開排放，將清水排至地面簡單處理後加以利用。
華北石炭-二疊岩溶型煤田各煤礦涌水量都較大，水質較簡單，多屬於含一般懸浮物的礦井水，懸浮物濃度通常為300mg/L，這為煤礦周邊農田灌溉提供了水源條件。焦作礦區在20世紀70～80年代，利用礦井水灌溉農田近10萬畝，取得較好的社會效益。
從空間角度，礦井水凈化處理工程主要分為兩類：地面處理工程和井下處理工程。前者是井下各處產生的礦井水經巷道匯集到礦井的中央水倉，由中央泵房將混合的礦井水提升至地面，在地面建凈化站處理，達標後再分別輸送到各用水部門使用；後者是在礦井水進入中央水倉前，經過井下凈化站處理，達標後進入中央水倉，中央泵房再將清水輸送到各用水部門使用。
3.礦井水處理工藝
（1）礦井水的地面處理
目前，對於含一般懸浮物礦井水，地面處理工程的工藝相對成熟單一，基本沿用「混凝—沉澱—過濾—消毒」的流程進行，出水可達到生活飲用水水質要求。常用的構築物有：調節池、澄清池、無閥重力雙層濾池、污泥濃縮池、加氯消毒車間。該工藝關鍵問題是：
1）混凝葯劑的選擇與復配，以降低葯劑費用，提高出水水質。聚合氯化鋁（PAC）+聚丙烯醯胺（PAM-）是常用的葯劑組合。PAC適宜處理含濁水質，PAM-分子量大，助凝性能優良，兩者組合處理效果遠遠優於單獨使用的效果。
2）集澄清和過濾作用一體的凈化器。澄清池集混合絮凝沉澱於一體，減少了構築物的數量，因而獲得廣泛的應用；部分廠礦開發的高效礦井水凈化設備集澄清池和過濾池於一體的一體化凈化器，已普遍用於中小規模礦井水處理廠。
（2）礦井水的井下處理
井下處理工程，形式多樣。主要形式亦有兩類：一類是在各礦井水湧出口，未經巷道就地建立簡易井下處理站，處理後輸送到各用水部門。另一類是礦井水在經過巷道進入中心水倉前增加凈化處理站，中心水倉變成清水倉，從而解決了定期清理中心水倉的難題，中心泵房再將處理後的清水輸送到各用水工作斷面。如兗州東灘煤礦開發的「格柵-沉砂-混合-漩流反應及斜管沉澱-混凝-過濾吸附以及污泥壓濾」工藝的井下處理工程，徐州權台煤礦則是將中心水倉改造成混凝反應的主要設備，對礦井水進行預處理後，再由中心泵房提升至地面凈化站進行二級處理。
4.焦作礦區礦井水處理工藝設計
焦作礦區礦井排水量大，宜採用地面處理工程統一處理，達到相應水質標准後，再輸送到各用水部門。焦作礦區礦井水除濁度、懸浮物、大腸桿菌超標外，其餘指標均符合飲用水標准，處理工藝相對簡單。根據焦作礦區礦井水的水質、水量和處理後的用途，處理工藝可分兩段：基礎處理工段和深度處理工段。經過基礎處理工段的處理，礦井水應能滿足工業用水要求；經深度處理工段的處理，礦井水應達到生活飲用水水質要求。
基礎處理工段去除的主要污染物包括：懸浮物、有機物和油類。懸浮物主要是煤粉和岩粉，此外還有少量的煤層中的古生物殘體、細菌等物。處理工藝流程見圖10-13。
圖10-13 礦井水基礎處理工段工藝流程
深度處理工段去除的污染物主要是菌類和微量有機物，處理工藝流程見圖10-14。
圖10-14 礦井水深度處理工段工藝流程
根據焦作礦區礦井水的水質水量特徵，PAC的工程投加量為10～15mg/L，PAM-的工程投加量為0.2～0.25mg/L。採用「微絮凝-過濾」工藝時，PAC的工程投加量改為5～7mg/L。2006年11月，取演馬礦礦井水，投加工業試劑聚合氯化鋁（PAC）15mg/L與聚丙烯醯胺（PAM-）0.2mg/L，採用實驗室模擬工程設計工藝：「混凝-砂濾-活性炭過濾」，各工段處理效果見表10-12。
表10-12 實驗室模擬工藝處理演馬礦礦井水效果
二、加強煤礦水害綜合防治，減少礦井水的排放
1.岩溶水突水是煤礦安全生產的隱患
焦作礦區受水威脅煤礦資源儲量約60132.6萬t，目前僅解放儲量4685.0萬t，尚有92.2%約55447.6萬t的儲量等待解放（表10-13）。特別是石炭系太原組一5煤（儲量9462萬t）和一2煤（儲量27909萬t），因受煤層底板高承壓岩溶水的嚴重威脅，不能正常開采。礦井排水不僅造成大量水資源被浪費，而且企業每年要付出大量的排水費，2003年焦作煤業集團公司共有的8對生產礦井（表10-14），總排水量達282m3/min，總排水費用高達8000萬元，噸煤排水電費高達20～30元。
表10-13 焦作礦區受岩溶承壓水威脅的儲量及被解放的儲量 單位：萬t
表10-14 焦作礦區2003年生產礦井排水經濟技術指標統計表
2.岩溶承壓水突水危險性評價
焦作礦區石炭二疊系共含煤11～14層，總厚9～14m，其中可採煤層三層，包括二疊系山西組二1煤（大煤）、石炭系太原組一5煤（二煤）和石炭系太原組一2煤（三煤）。二1煤為穩定煤層，全區可采，一般厚6m，是各礦主採煤層。一5煤距二1煤6～80m，一般厚1～1.5m，礦區西部普遍可采，東部夾1～2層矸，部分可采。一2煤距二1煤85～105m，一般厚度1.5～2.0m，普遍可采。石炭系太原組一5煤和一2煤統稱下組煤，煤層底板距二灰和奧灰強含水層近，開採下組煤受煤層底板岩溶承壓水的突水威脅，礦區內僅馬村礦、中馬村礦和朱村礦開采一5煤，而一2煤沒有開采。
「特殊水量脆弱性」的礦坑突水在九里山泉域表現得非常突出，其原因主要有以下幾點：
1）最下層煤（三煤）距奧陶系岩溶含水層的厚度薄，一般為10～20m（圖10-15）。
2）煤系地層中發育數層碳酸鹽岩夾層，且直接分布在每層頂板，特別以「二灰」和「八灰」最為典型（圖10-15），這些夾層式碳酸鹽岩含水層水不僅是礦坑突水的補給源，而且由於其發育穩定、分布廣，往往又成為溝通下伏奧陶系含水層的導水層。
3）礦區位於太行山前且由東線向北東的轉折部位，東西及北東向構造斷裂交錯發育，特別是一些大型斷裂構造成為岩溶地下水徑流的良好通道，同時巨大的斷距使得下伏岩溶含水層與煤層及其煤系地層中碳酸鹽岩夾層對接，為岩溶水向礦井涌水提供了條件。
4）煤層總體由北向南東傾斜，多位於區域岩溶水位以下，南部地區煤層的岩溶水帶壓水頭在數百米以上，高壓狀態下的底鼓突水成為巨大隱患。
煤層底板承壓水突水危險評價方法有：斯列薩列夫公式法、突水系數法、多源地學信息復合疊加法、脆弱性指數法、五圖雙系數法等。突水系數法因公式簡單，便於應用，自20世紀60年代提出以來，至今一直是煤礦評價和預測底板突水的重要方法。突水系數是指煤層底板單位厚度隔水層所能夠承受的靜水壓力，表達式為
中國北方岩溶地下水環境問題與保護
圖10-15 焦作礦區地層柱狀圖
式中：T為突水系數（MPa/m）；P為底板隔水層承受的水壓（MPa）；M為底板隔水層厚度（m）。
一般來說，突水系數越大，底板突水危險性越高。臨界突水系數是指單位隔水層厚度所能承受的最大水壓或極限水壓。當突水系數超過臨界突水系數時，底板具有突水危險；當突水系數小於臨界突水系數時，底板基本無突水危險。臨界突水系數受礦區水文地質條件、礦井充水條件、開采條件和開采方法等因素的影響，不同礦區或同一礦區的不同礦井往往有不同的臨界突水系數值。因此，很多礦區或礦井通過對歷史實際突水資料的總結，建立了適用於本礦區的臨界突水系數值（表10-15）。就全國實際資料看，受構造破壞塊段臨界突水系數為0.06MPa/m，正常構造塊段臨界突水系數為0.1MPa/m。
表10-15 我國一些礦區臨界突水系數值
焦作礦區主要生產礦井當前採掘深度二1煤底板八灰岩溶水突水系數值見表10-16，各礦突水系數均超過臨界突水系數，各礦在帶壓開采二1煤時，八灰水突水危險很大。
表10-16 焦作礦區二1煤底板八灰突水系數
一5煤底板直接充水含水層是二灰（L2），一5煤和二灰間的隔水層厚度20m，一2煤底板直接充水含水層為奧灰，隔水層厚度10～20m。二灰和奧灰水力聯系密切，二者水位相同，可以視為一個含水層組。奧灰水位按當前75m、一5煤隔水層厚度按20m、一2煤隔水層厚度按10m，根據各井田煤層賦存最大標高，求得一5煤和一2煤的最小突水系數，如表10-17所示。由此可見，開采一5煤和一2煤，底板二灰和奧水突水危險很大。
表10-17 焦作礦區各井田太原組最低突水系數
下面將採用突水系數對礦區「二煤（一5煤）」岩溶突水的風險性進行初步評價。評價中按照突水系數大小分為以下Ⅳ級：
Ⅰ級，無岩溶水突水危害區，「二煤（一5煤）」處於岩溶地下水位以上，不存在下伏岩溶含水層突水的風險。
Ⅱ級，岩溶水輕度突水危害區，下組煤處於岩溶地下水位以下，突水系數介於0～0.06MPa/m之間的地區。
Ⅲ級，岩溶水中等突水危害區，突水系數介於0.06～0.1MPa/m之間的地區，這類區的突水系數已接近煤炭部制定的《礦井水文地質規程》中的突水危險區的臨界值0.6。
Ⅳ級，岩溶水嚴重突水危害區，值突水系數＞0.1MPa/m地區。
根據以上計算標准，得到泉域下組煤岩溶突水的風險性評價結果見圖10-16。
從圖10-16中可以看出，從北西向南東煤礦岩溶水突水的風險性增加，與地層埋深、岩溶地下水流向相一致。Ⅰ級、Ⅱ級區主要分布在系統西北部山區和朱村斷層及鳳凰山底層以北地區；Ⅲ級區呈條帶平行分布在李庄斷層與九里山斷層的煤系地層翹起段；Ⅳ級區分布在岩溶水系統的東南部。
系統內各區的分布面積分別為：
無岩溶水突水危害區（Ⅰ級）面積90km2。
岩溶水輕度突水危害區（Ⅱ級）面積23km2。
岩溶水中等突水危害區（Ⅲ級）面積18km2。
岩溶水嚴重突水危害區（Ⅳ級）面積326km2。
3.礦區水害防治的建議
1）Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級區不宜開采「三煤」。
2）沿區域性斷層留一定厚度的保安煤柱，厚度不小於300m。這些斷層包括鳳凰山斷層、九里山斷層、方庄斷層、馬坊斷層、峪河斷層等，沿一般斷層保安煤柱厚度不小於50m。
3）在Ⅲ級、Ⅳ級區採煤，對開采過程中可能出現的未探明斷層、岩溶陷落柱等應引起足夠重視，執行「有疑必探、先探後掘」的原則，防止突水事故的發生。
4）在Ⅲ級、Ⅳ級區採煤，在充分查明礦區水文地質條件基礎上，針對下伏岩溶水突水問題，可因地制宜地採用煤礦石炭系灰岩隱伏露頭注漿截流工程，對突水點的地面鑽孔注漿封堵突水點工程，礦井分翼（區）隔離技術和強排技術應用、疏水降壓工程與煤層底板含水層注漿改造，工作面煤層底板注漿加固和含水層改造技術等。
三、減少固體廢棄物堆存與利用
煤矸石的利用途徑主要有三種。一是用煤矸石生產無煤燒結磚。具體做法是，採用成熟的制磚技術，將煤矸石粉碎後添加20%的粉煤灰，利用原煤矸石中的黏土礦物和殘余的發熱量，燒結成煤矸石磚。焦作現已建成5座煤矸石磚廠，有14條隧道窯生產線。2005年生產煤矸磚1.2億塊，實現了銷售收入1437萬元，年消耗煤矸石30萬t。二是用煤矸石發電。現已建成四座煤矸石發電廠，綜合利用電站鍋爐8台，總裝機容量194MW。2005年矸石發電12.5億kW·h，實現銷售收入2.5億元，年消耗煤炭洗選加工所產生的煤矸石70餘萬t。三是用煤矸石充填塌陷區，每年消耗煤矸石1萬t以上。煤矸石堆放場
圖10-16 九里山泉域下組煤煤礦岩溶水系突水風險性評價分區圖
四周應修建集水溝和沉澱池，用於收集矸石山坡面的雨水，沉澱後的雨水用於運矸道路和矸石山的灑水降塵，改善礦區地面環境。對煤矸石堆要採取覆土防滲處理，並種植樹木或花草。
『陸』 水資源開發利用方案的制定與選擇
一、水資源開發利用方案
水資源的合理開發利用方案主要是根據水資源利用現狀及存在的問題，考慮了地表水、地下水開發利用潛力、水利化現狀及發展規劃、地下水開發條件等因素提出的。利用方案應與現有的水利工程措施相結合。
制定水資源優化配置方案的目的是：根據可持續發展的理念，調節水資源的時空分布，開源與節流、利用與保護治理並重，統一調配地下水與地表水資源，協調整個流域上游與下游及各地區、各部門用水矛盾，提高整體用水效率。在需水方面，通過產業調整，建設節水經濟並調整生產力布局，抑制需水增長勢頭，以適應不利的水資源條件；在供給方面，利用工程措施改變水資源的時空分布，適於生產布局，促進經濟的可持續發展。水資源利用方案的選擇必須考慮新建及待建的引蓄水工程，提高供水能力，發展節水農業，實現地表水、地下水聯合運用，優化調度，提高水資源利用率與水資源效益並達到生態環境保護的目的。
（一）方案一：疏勒河移民項目中制定的水資源利用方案
此方案為「疏勒河農業灌溉暨移民開發項目」中確定的用水方案，該方案是在昌馬水庫2003年蓄水運行，實現了三庫聯合調水的背景下提出的。其核心內容是：農業灌溉只採用地表水，工業用水（四○四廠用水由地表水供給）、人畜飲用水均由地下水供給，各灌區需水量完全按照「疏勒河農業灌溉暨移民開發項目」中的規劃量執行的。具體分為：城鄉人畜飲用水1100萬m3（地下水供給）；鄉鎮企業需水量為800萬m3（地下水供給）；四○四廠工業需水量8275萬m3（地表水供給）；農業灌溉需水量63233萬m3（地表水供給）；周邊林帶及防護林灌溉需水量1116萬m3（地表水供給）（表10-9）。
表10-9 方案一水資源利用表
方案一在保證率分別為P=50%和P=75%情況下水資源利用方案見圖10-1。
可以看出保證率分別為P=50%與P=75%時各灌區供水量均能滿足需水量的要求。
榆林灌區、橋子灌區、黨河灌區地表水及地下水供水量不變，水資源利用方案按現狀方案（表10-6，表10-7）執行。
（二）方案二：地表水利用為主，地下水為輔的水資源調節方案
由於方案一隻注重了對地表水的開發利用，對地下水開發利用的現狀以及對下游的生態環境需水量考慮較少，因此，方案二採用以現狀地下水開采量（農灌）為灌溉水補充水源，在方案一的基礎上增加了地下水開采量，減少了地表水用量，並將節余的地表水經水庫的合理調配，向疏勒河下游天然河道調水，有利於生態環境改善或減緩下游生態環境的惡化。
方案二具體內容為：三灌區總需水量為74524萬m3不變的情況下，而供給方式發生改變。城鄉人畜飲用水1100萬m3（地下水供給）；鄉鎮企業需水量為800萬m3（地下水供給）；四○四廠工業需水量8275萬m3（地表水供給）；農業灌溉需水量63233萬m3（其中地表水供給55086萬m3，地下水供給8147萬m3）；周邊林帶及防護林灌溉需水量1116萬m3（地表水供給）（表10-10）。
圖10-1 方案一：昌馬、雙塔、花海灌區水資源利用示意圖
表10-10 方案二水資源利用表
保證率分別為P=50%和P=75%情況下昌馬、雙塔、花海水資源利用方案見圖10-2，榆林及黨河灌區地表水利用方案同方案一。
（三）方案三：地表水與地下水合理配置下的土壤改良及生態平衡方案
在方案二中地表水及地下水利用方案不變的情況下，昌馬灌區、雙塔灌區、花海灌區中新開墾的土地全部採用地表水灌溉，必將引起部分水位埋深小於5m綠洲區特別是新墾荒地的水位上升，使該區的水位埋深達到本流域內的返鹽臨界水位值（2～2.5m），導致次生鹽漬化。新開墾土地終年水位埋深小於2m的地段必須採取排水洗鹽措施，才能保證土地的長期使用，雖然已採取水平的渠系排水洗鹽措施，但是據以往土壤改良經驗僅憑該項措施不能達到預期效果，因此有必要採用豎井排水。採用豎井排水，不僅能降低其水位使其大於流域內臨界返鹽水位，避免次生鹽漬化的產生，而且有利於井灌結合，充分利用水資源，也為本區脆弱的生態環境節約更多的生態用水，具有一舉兩得的功效。
雙塔灌區、昌馬灌區、花海灌區總需水量不變情況下，由於在部分水位埋深小於5m新墾土地採用了井灌井排工程，鹽漬土改良的同時增加了地下水開采量用於農業灌溉，使花海、昌馬、雙塔灌區在原有開采量的基礎上新增地下水開采量分別為615萬m3、5346萬m3、1382萬m3，因此用於農業灌溉的地表水量相應的減少。
方案三具體內容為：三灌區總需水量為74524萬m3。城鄉人畜飲用水1100萬m3（地下水供給）；鄉鎮企業需水量為800萬m3（地下水供給）；四○四廠工業需水量8275萬m3（地表水供給）；農業灌溉需水量63233萬m3（其中地表水供給47743萬m3，地下水供給15490萬m3）；周邊林帶及防護林灌溉需水量1116萬m3（地表水供給）（表10-11）。
表10-11 疏勒河項目區水資源利用表（方案三）
保證率分別為P=50%和P=75%情況下的水資源利用方案（見圖10-3）。榆林、橋子水資源利用方案同方案一。
圖10-2 方案二：昌馬、雙塔、花海灌區水資源利用示意圖
圖10-3 方案三：昌馬、雙塔、花海灌區水資源利用示意圖
黨河灌區採用滴灌、噴灌及改變農作物種植結構等農業節水措施，減少灌溉定額，壓縮農業開采井數，灌溉定額由現狀的660m3/畝減至560m3/畝，則32.7萬畝耕地可節約地下水3270萬m3/a。供需狀況接近平衡。該灌區供水方案見表10-12。
表10-12 黨河灌區水資源配置方案（方案三）
二、各方案水資源供需平衡分析
疏勒河項目區各方案供需平衡情況見表10-13，從中可看出，在保證率P=50%及P=75%不同方案下，供水量均能滿足需水量的要求，只是供給結構有所變化。方案一中農業灌溉用水均由地表水供給，工業及人畜用水則由地下水供給；方案二和方案三中農業灌溉用水由地表水及地下水聯合供給，工業及人畜用水仍由地下水供給，這樣也為本區的生態環境提供更多的生態用水。當保證率P=50%時，不同方案下的供水量不僅滿足了工農業及人畜飲用的需求，而且各灌區棄水和生態放水總量均大於2.5億m3/a，提供了維持現狀生態環境的生態用水量（據《河西走廊水資源合理利用與生態環境保護報告》中提出的維持疏勒河流域現狀生態環境需生態用水為2.5億m3/a）；當保證率P=75%時，三個不同方案均能優先滿足工農業及人畜飲用水的需水量，但是考慮生態環境需水量時，方案一及方案二此時棄水和生態放水量分別為1.093億m3/a和1.853億m3/a，滿足不了生態用水的需求，只有方案三棄水和生態放水量為2.61億m3/a可以滿足維持現狀條件下的生態用水需求。可見在不同的方案下採取科學的、合理的優化配置，統一調配全流域地表水及地下水資源是可以滿足本區經濟可持續發展和維持現狀生態環境下的各種需水量要求的。
表10-13 昌馬、雙塔、花海灌區保證率P=50%和P=75%下的供需平衡分析表
續表
對於黨河灌區，從用水現狀中可以看出，農業用水既是用水大戶，又存在著大量的水資源浪費現象，主要表現在農業實際灌溉定額大，渠系利用率較低等，出現了因地下水開采量過大造成該灌區地下水位下降，月牙泉萎縮，下遊河道斷流等生態環境惡化問題，因此該區農業應大力推廣節水型灌溉，提高水資源利用率，減少地下水開采，減緩或防治生態環境的進一步惡化。方案一和方案二以現狀用水方式為主，方案三以節水後用水方式為主，即黨河灌區灌溉定額減少100m3/畝，可減少地下水開采3000萬m3/a，滿足該灌區4556萬m3/a左右的允許開采量，水資源供需基本達到平衡。
『柒』 水資源開發利用的對策措施有哪些
中國整體水資源佔有程度就低。一般性的緩解水資源緊張形勢的摸施主要有：
1、開源節流
包括污（中）水資源化，雨洪水利用，發展節水農業，提高工業、生活用水利用率，提高民眾節水意識。
2、分質供水
最大限蔽橘度利用現有水資源
3、水資源養蓄
地表水地下水資源聯合調蓄，改善生態環境宏弊團質量，改善水資源的循環、再生。
4、加強監管理力度
5、東水西調，南卜嘩水北調
6、人口遷移
7、工、農業生產重點轉移
8、提高水價（最缺德的辦法，不過近年來被越來越多的提到要被使用）