‘壹’ 怎样合理开发和利用地下水资源
地下水是大自然赋予人类的财富，它水质好，供给稳定，在地下渗流、贮藏，有多年丰歉调节的作用，还有取用处理成本低的特点，然而在无控制地开采地下水过程中，超采地下水所导致的多种人为灾害同时产生。在节水工作被提升到城乡可持续发展的高度时，如何解决超采地下水的问题也被重视起来。
最近，记者采访了城市建设研究院顾问总工程师宋序彤，他认为，在水文地质条件较好的地区，地下水从来就是城镇供水优先考虑的水源。这是由于地下水自身形成、贮存和循环特征所决定的。宋序彤提供了如下一组欧洲国家多年取用地下水用于供水的资料。
表中数据表明，这些国家常年取用地下水作供水水源，在供水中所占的比例都在一半以上。这些国家之所以能多年稳定地取用地下水，关键是在开发利用过程中做到采补平衡。许多国家在严格控制地下水开采量的同时，还采取多种措施加大对地下水的回灌补给。如德国建立了许多雨水集中人工回灌补给和天然渗流补给的设施，同时立法要求，对一些新的大型建设项目要求采取多种措施，对雨水进行贮存、再利用、回灌或通过绿地渗流补给地下水，保证在相应频率暴雨出现时，不向外径流排放雨水。对排放雨水征收高额雨水排放费。为不破坏地下水原有渗流徊路，德国在大体量深基础的建筑物基础中还埋设必要的管道，保证地下水的畅流。瑞士苏黎世采用工程设施将大量河水经处理后，通过回灌井补给地下水，再在地下水渗流下游地区取用地下水；美国采用反渗透法处理后的脱盐水回灌地下，补充地下水等。
我国的河北、内蒙古、山西、山东和陕西等省、区也有丰富的地下水资源，以地下水作为城市供水水源的供水设施能力占总供水能力的比例分别为73.8%、63.9%、70.0%、52.5%和53.8%，然而近年来可取到的地下水量却在逐年衰减。这是由于在城镇生产和建设活动中，一方面建设了大量混凝土建筑和不透水铺装地面和路面，破坏了原有地下水的补给条件，另一方面又不断增加地下水的开采量，使得地下水位不断下降，形成大面积漏斗。许多大、中城市还出现了地面沉降等一系列超采地下水造成的地质灾害。
宋序彤认为在开发利用地下水方面我国与一些发达国家相比还有一些差距，首先还是认识上的差距。目前我们的认识主要还是多立足于控制开采量，减少地下水位下降幅度，防止地面沉降等地质灾害上，还没有把对地下水的开发利用作为是对一种不可替代的生态资源自然循环过程的参与，必须精心对待的高度来认识。在立法和管理上还是多注重用行政手段限制地下水的开采量；多年来开发利用地下水须交纳的水资源费始终远低于使用自来水的费用，事实上价格机制始终保持着对地下水过量开采的引导；在鼓励对地下水补给和保证地下水循环过程不受破坏的相关法规和管理措施还很不到位。这些问题政府有关部门应该重视起来。
全社会都应该对地下水资源的开发利用有一个正确的认识。不能简单地限制使用地下水，而是应该科学的取用。如果按照客观规律取用地下水，我们不仅能保持地下水的自然循环，同时还能使地下水成为我们稳定的供水水源，并且，还应该将其列为供水水源的优先考虑之列。
‘贰’ 地下水资源的开发利用
地下水开发利用力求费用低廉、方案优化、技术先进、效益显着而又不引起环境问题。这些要以查明水文地质条件和正确评价地下水资源为基础。要做到合理开发利用地下水，应注意以下几点：①不过量开采。开采量要小于开采条件下的补给量，否则将造成地下水位持续下降，区域降落漏斗形成并不断扩大、加深，水井出水量减少甚至于水资源枯竭。②远离污染源，否则将造成地下水污染，水质恶化以致于不能使用。③不能造成海水或高矿化水入侵到淡水含水层。④不能引起大量的地面沉降和坍陷,否则将造成建筑物的破坏,引起巨大的经济损失。⑤按地下水流域进行地下水开发利用的全面规划，合理布井，防止争水。⑥地表水资源和地下水资源统一考虑、联合调度。⑦全面考虑供需数量、开源与节流、供水与排水、水资源重复利用、水源地保护等问题，使得有限的水资源获得最大的利用效益。
‘叁’ 地下水资源保护与利用
焦作市地处豫西北，北依太行，南临黄河，总面积6014km2，全区总人口348万，有煤炭、石灰石、铝土及铁矿石等矿产资源，工业以电力、化工、机械和煤炭为主，目前已发展成为以能源化工为主的新兴工业城市。焦作矿区工农业和生活用水，主要依靠地下水。焦作地区的地下水天然补给资源量为10.583m3/s，其中喀斯特水补给量为8.86m3/s，孔隙水补给量为1.723m3/s。
一、地下水资源开发利用现状
焦作市地下水资源由喀斯特水、孔隙水组成，且以喀斯特水为主，喀斯特水资源约占全部地下水资源85%左右。焦作矿区山前地区是九里山泉域喀斯特水的集中排泄区，地下水资源极为丰富。近年来，随着城市及工农业的发展及煤矿区的大量开采，在局部地段出现了小范围的降落漏斗，地下水位呈现明显下降的趋势。尽管如此，降落漏斗范围及漏斗中心水位稳定，多年来地下水位基本上处于动平衡状态，在丰水期、丰水年因地下水位回升，降落漏斗范围缩小乃至消失［4］。
目前人工开采已成为孔隙水、喀斯特水的主要排泄方式。地下水的开采方式有厂矿自备水源地（井）集中和分散式开采、焦作市自来水公司水源地集中开采、矿井排水和农业零星分散式开采。
1.自备水源地（井）开采地下水状况
1994年全市共有自备井234眼，年开采地下水量6347.86×104m3，平均2.013m3/s。其中全年开采孔隙地下水1939.36×104m3，平均0.615m3/s；喀斯特地下水4408.50×104m3，平均1.4000m3/s。1994与1993年相比减少了5.77%，1993年自备井开采地下水量6736.86×104m3。自备水源井除焦作电厂、中州铝厂、焦作铝厂、热电厂、焦作市水泥厂、化工一厂、造纸厂等厂矿企业属井群开采地下水外，其余多属零星分散式开采，且多以喀斯特水做供水水源。
（1）孔隙水开采量：受气候及人工开采双重因素影响，近年来焦作市区内孔隙水位呈下降趋势，焦作市区南部形成了孔隙水水位下降漏斗，且水质变差。为改善这一状况，自1990年开始对孔隙水的开采进行了限制，自备井开采量有所下降。1992年降至1466×104m3，1993年有所增加，达1765×104m3，1990年自备井开采孔隙水1991×104m3。1994年孔隙水开采量为1989.36×104m3，比1993年增加了173.86×104m3。自备井地下水开采总量年际变化较大，月最大采量为566.092×104m3（7月），月最低开采量为484.562×104m3（12月）。
（2）喀斯特水的开采量：焦作市喀斯特水资源丰富，水质好，是城市工业及居民生活的最佳供水水源。焦作市区各用水大户多开采喀斯特水。1994年自备井共开采喀斯特水4408.50×104m3，占自备井开采地下水总量的70%。1993年自备井开采喀斯特地下水4972.31×104m3，1994年与1993年大致相同。
2.焦作市自来水公司开采地下水状况
焦作市自来水公司现有6座水厂，其中第一水厂、第四水厂开采喀斯特地下水，第二水厂由新东公司（矿井排水）和焦作电厂岗庄自备水源联合供水，第三水厂由焦西公司（矿井排水）和东小庄水源地（开采喀斯特水）联合供水。焦作市自来水公司开采地下水的水源地只有第一水厂、第四水厂、东小庄水源地（岗庄水源地因属焦作电厂自备水源地，未计入其中）共三处。1994年焦作市自来水公司总供水量5425.74×104m3，其中地下水开采量2071.68×104m3，占总供水量的38.2%。
第一水厂位于焦作市中心新华街，利用已报废的2号、3号矿井供水，与1993年的142×104m3相比，增加了160.53×104m3，1994年共开采喀斯特地下水310.53×104m3，全年平均开采量0.0985m3/s。
第四水厂位于焦作市区北部近山前地带，现有开采井22眼。该水厂是焦作市自来水公司以地下水做水源的主要供水水源地，占焦作市自来水公司开采地下水总量的53.68%，占焦作市自来水公司总供水量的20.46%。1994年全年共开采喀斯特水1112×104m3，平均0.3527m3/s。
东小庄水源地位于焦作市区西部东小庄，现有开采井19眼，全年开采喀斯特地下水649.00×104m3，平均0.2058m3/s，比去年增加了15.89%左右。
3.矿井排水及利用
（1）矿井排水：分为焦东矿区和焦西矿区两部分。
焦东矿区的演马庄矿、九里山矿井排水量居各矿之首，多年来矿井排水量一直超过1.0m3/s。相比之下，中马村矿、小马村矿、冯营公司、方庄矿等矿井，矿井水文地质条件相对简单，矿井排水量小。1994年焦东矿区内的7个矿井，年平均排水量总计为3.3778m3/s，与1993年以前相比，略有下降。焦东矿区矿井排水总量季节变化不明显，相对稳定。
1994年焦东矿区内的演马庄矿矿井排水量仍居各矿之首，为1.0847m3/s，该矿近年来发生2次恶性煤层底板突水灾害，矿井排水量比较稳定。九里山矿井排水量平均为0.7903m3/s，该矿由于对煤层底板突水点进行了注浆堵水和工作面煤层底板注浆改造，因此自5月份起矿井排水量有所减小。其他矿如韩王公司、冯营公司、小马村矿、中马村矿等矿井，排水量比较稳定，多年变化不明显。1994年韩王公司矿井平均排水量为0.3840m3/s，冯营公司为0.3098m3/s，小马村矿为0.1248m3/s，中马村矿为0.6535m3/s，位村矿为0.0307m3/s。
焦西矿区的王封公司由于矿井关闭停产，矿井排水量呈下降并逐步稳定趋势，平均排水量1989年为1.50m3/s，1990年为1.26m3/s，1991年为1.02m3/s，1994年为1.0915m3/s。王封公司矿井排水量年内变化比较明显，月最高排水量1.1605m3/s，月最低排水量1.0182m3/s。焦东公司矿井排水量因矿井报废，矿井排水量呈下降至逐步稳定趋势。1991年为0.38m3/s，1992年为0.35m3/s，1994年则降为0.3033m3/s。朱村矿矿井排水量相对较大，并呈逐年增加趋势。1990年为0.80m3/s，1991年增至0.84m3/s，1994年则增至0.9013m3/s。1994年焦西公司矿井排水量是0.5970m3/s，与1993年相比，略有增加。焦西矿区的焦东公司、王封公司已经关闭停止采煤，没有开采新的工作面，整个矿区矿井排水量呈逐年减少并趋于稳定的状况，原煤层底板突水点已经作为供水井水源。1989年平均排水量3.25m3/s，1990年减至3.09m3/s、1991年进一步减至2.85m3/s，1994年略有增加，达2.8931m3/s。
（2）矿井水利用情况：目前，焦作市地下水开采的主要方式是矿井排水及农业灌溉利用，矿井排水量6.2707m3/s，综合利用矿井排水是开发利用地下水的有效途径。焦作市矿井水的利用有3个方面：
一是焦作市自来水公司利用矿井水情况。焦作市自来水公司所属的第五、第六水厂全部以矿井水做供水水源，第二、第三水厂部分利用的矿井水做供水水源。1994年，焦作市自来水公司四座水厂累计用矿井水3363.04×104m3，占焦作市自来水公司总供水量的61.8%。
第二水厂位于焦作市东北部，以焦东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，较1993年略有增加。由于焦东公司已经关闭，矿井水的利用量一定会受到限制，目前，第二水厂正在建设新的水源地。
第三水厂位于解放西路，主要利用焦西公司矿井排水，1993年供水量1821×104m3，1994年为1288.50×104m3，较1993年相比减少了532.5×104m3。
第五水厂位于焦作市马村区，利用中马村矿矿井水作为供水水源供给马村区居民生活用水。1993年供水量239×104m3，1994年为297.68×104m3，比1993年增加了24.55%。
第六水厂位于焦作市中站区，利用李封公司矿井排水向焦作市中站区供水，1993年总供水131×104m3，1994年为196.2×104m3，较1993年增加了49.79%。
1994年焦作市自来水公司各水厂利用矿井总计达3363.04×104m3，全年平均1.0664m3/s。1993年矿井利用量3570×104m3，1994年较1993年减少了206.96×104m3。
二是焦作煤业集团公司各矿自用矿井水量。焦作煤业集团公司的朱村矿、九里山矿和演马庄矿，生产及生活用水全部或部分依赖矿井水做水源，据1994年调查，各矿利用矿井水量为0.282m3/s。
三是焦作市农业灌溉引用矿井排水。矿井排水除部分被焦作市自来水公司及焦作煤业集团公司各矿及焦作电厂、焦作市化工三厂等厂矿利用外，剩余部分经河渠排出矿外。流出矿外的矿井排水部分做为区内农田灌溉的水源，剩余部分则流出矿区。据河南省焦作市水利局资料，1994年焦东灌区和焦西灌区共利用矿井水1971.0×104m3，平均0.625m3/s。经过综合计算，矿井水利用总量平均为1.973m3/s，占矿井排水总量的31.47%。因而，矿井水资源利用程度较低。
4.焦作市农业开采地下水量
焦作市现有耕地面积16.7万亩，其中井灌面积6.7万亩，据河南省焦作市水利局资料，1994年农作物灌溉7次，灌水定额一般为75m3/亩次，由此算得1994年焦作市区各乡农业开采孔隙水3517.5×104m3，平均1.1154m3/s。加上焦作市修武县境内方庄乡、周庄乡、李万乡和五里源乡孔隙水农灌开采量0.7746m3/s，全区农业共开采浅层地下水平均1.89m3/s。
5.焦作市全区地下水开采总量
综合上述各项，1994年全区工农业生产及生活共开采地下水14379.73×104m3，平均4.56m3/s，其中开采喀斯特水6480.07×104m3，平均2.055m3/s，开采浅层孔隙水7899.66×104m3，平均2.505m3/s，焦作市自来水公司开采喀斯特水2071.68×104m3，平均0.6569m3/s，自备井开采地下水总计6347.86×104m3，平均2.013m3/s，农业灌溉开采浅层孔隙水5960.30×104m3，平均1.89m3/s（表3-18）。
表3-18 1993、1994年地下水排泄量 （单位：1000m3）
二、影响焦作地区地下水资源的主要因素
1.地下水补给量减小和排泄量增大
焦作地区除矿井排水和地下水污染严重影响着地下水资源外，地下水主要接受大气降水入渗和河流渗漏补给。因此，降水量和河流流量的大小是影响地下水资源的直接因素。
降水量的大小直接影响着地下水资源量，降水入渗是焦作地区地下水的主要补给源。自新中国成立以来，随着工农业的快速发展，地下水的开采量愈来愈大，地下水位愈来愈低，地表水资源枯竭，河流断流等，破坏水循环系统比较严重，大气降水量趋于下降趋势。1952～1964年平均降水量为826.1mm，1965～1977年平均降水量为681.56mm，1978～1982年平均降水量为662.55mm，1982～1988年平均降水量为642.4mm，1989年以来降水量一直偏低，影响了地下水资源的补给比较严重。
焦作市地下水位下降表现为4个阶梯，1952～1964年为第一阶梯，地下水位105m，1965～1977年为第二阶梯，地下水位91～98m，1978～1988年为第三阶梯，地下水位85～92m，1982年以来为第四阶梯，地下水位72～89m。主要原因为由于降水量的减小和开采量的增大，其地下水位与降水量和开采量关系见图3-36。
图3-36 地下水位与降水量和开采量关系图
丹河、西石河、山门河、纸坊沟、新河和翁涧河均为流经焦作矿区的河流，由于地表喀斯特发育，河流渗漏量比较大。例如，1994年对丹河480电厂至后陈庄段，取3个断面分枯水期、丰水期两次实测丹河流量，480电厂至后陈庄段河流漏失量平均为1.7338m3/s。近十几年来除丹河渗漏补给地下水外，尽管丹河流量也在逐年减小，新河和翁涧河为排污河，其他河流均已断流，因此，总的来说河流渗漏量也在减小。
焦作矿区所采煤层为石炭系、二叠系煤层，其直接充水水源主要为石炭系薄层灰岩，底部奥陶系灰岩喀斯特水间接充水水源，该层富水性好，补给水量大，严重威胁着煤炭的安全生产。为此对石炭系薄层灰岩进行疏水降压排水，对O2灰岩采取断层防水煤柱，实施“立足矿井、以防为主、疏堵结合、分类治理”的防治水方针。随着开采深度的增加，石炭系薄层灰岩煤层底板突水频率增高，O2灰岩水参与发生恶性煤层底板突水，排水量也越来越大，从用水角度来看，O2灰岩水开采量也与日俱增。例如，1952～1964年O2灰岩水开采量为1.501m3/s，1965～1977年O2灰岩水开采量4.964m3/s，1978～1982年O2灰岩水开采量5.5m3/s，1983以来O2灰岩水开采量8.463m3/s。据不完全统计，历年来煤层底板突水达1000余次，最大煤层底板突水量达320m3/min。因此，煤层底板突水是造成地下水资源枯竭的另一因素。
2.地下水污染状况
焦作地区河流中，丹河、西石河、山门河和纸坊沟水质好，符合饮用水标准。翁涧河水化学类型
孔隙水污染主要表现在焦作市区以南孔隙水的径流和排泄区，该区岩性细，渗透性差，水位埋深浅，长期蒸发浓缩作用，水中的离子含量特别是Cl-、K++Na+升高，矿化度增加。更为严重的，该区农业采用矿井水及工业生活污水灌溉，致使孔隙水水质恶化。焦作市区南部东王褚至恩村一带及焦作市区东南部仇化庄至焦作市修武杨楼、大高村一带的孔隙水水质类型为
表3-19 孔隙水水质状况统计表
根据近几年的监测与研究，喀斯特水水质正在逐渐恶化，且恶化速度也愈来愈快。主要表现在离子Cl-增加，水质变咸，个别水井水已失去饮用价值。据前人研究，本区喀斯特水Cl-背景值为26.69mg/L，到1998年喀斯特水Cl-已达到40～75mg/L，最高为128.73mg/L，2000年至少有三口喀斯特水源井Cl-含量超过国家饮用水标准（≤250mg/L），最高达1191.22mg/L。焦作地区内某单位喀斯特水自备井1999年Cl-含量为141.1mg/L，2000年为517.61mg/L，2001年为1258.6mg/L，2002年4月上升至2135mg/L，是国家饮用水标准的8.54倍。喀斯特水Cl-超标的水源井虽然是个别的，但由于整个焦作地区的喀斯特地下水同属于一个喀斯特水系统，水质如按目前速度继续恶化，整个焦作矿区喀斯特水未来都有被严重污染的危险。造成喀斯特水Cl-污染的原因为：喀斯特水补给区地表污水的渗漏；孔隙水、矿井排水通过O2灰岩“天窗”污染喀斯特水；受污染的河水渗漏补给喀斯特水［21］。
三、地下水保护与利用对策
1.防治水污染，污水资源化
对于没有处理能力的厂、矿、企业，应交纳污水处理费，由城市有关部门统一处理。按照国家产业结构调整政策和淘汰落后生产工艺、技术和装备，重点进行冶金、化工、水泥、电力、采选等重污染行业的结构调整。污水可以被认为“待生资源”，对于污水治理，应本着谁排放谁治理的原则，企业自建小型污水处理厂，处理达标的水可重复利用，以节约水资源。焦作市是以能源、化工为主的重工业城市，污水排放量相当大，并已对地下水造成不同程度的污染，使可利用的水资源量减少。实行污染物排放总量控制制度，从严掌握建设项目的审批，执行限期治理制度，坚持实行“关、停、禁、改、转”的方针。
2.排供环保三位一体
武强教授认为，采用排供环保结合优化管理，不仅考虑了排水系统的疏降效果和安全运营，而且供水系统的供水需求和环境系统的质量保护也同样是优化模型设计的重要约束指标，同时还要充分利用矿井排水，以及将排出的矿井水经过一定水质处理后，全部或部分用来代替矿区正在运行中的不同目的的供水水源［27，9，26］。焦作矿区为了安全生产，大量疏排地下水，矿井排水量为6.2707m3/s，占总开采量10.8134m3/s的58%。而且矿井排水的利用率仅为31.47%。
排供环保三位一体的优化模型除涉及地下水水力技术方面的管理外，同时也牵涉经济评价和环境保护以及产业结构规划等的管理。排供环保三位一体，就是在保证环境质量和矿井安全的前提下，提供给矿井和其周围地区一定数量的水资源，可用于生活、工业和农业等方面的供水。排供环保三位一体结合模型，不仅实现了将保证环境质量的矿井排水和地面抽水用于供水目的，而且通过选择多种供水用户所产生的经济效益最大的目标函数和适当的约束条件，完成了利用一个模型，同时综合制订排水、供水、环保三位一体的具体水资源优化管理方案。该模型已应用于焦作矿区九里山矿［27］。
3.加强水利价费改革
按照国家发改委改革水价促进节约用水指导意见通知的要求，进行水价调整，否则浪费水的问题不可能根本解决。逐步提高工程水价（自来水价、水利工程供水水价），水资源费（资源水价），水污染处理费（环境水价）。以水为主要的生产原料和生产手段，应制定较高的水价。水利工程水价要逐步到位，水资源费要适时调整。按照不同的行业实行不同的基本水价和不同的阶梯式水价标准，生活用水应有最低保障数量。工业用水要参照国内外先进用水定额定出适应不同地区、不同行业、不同工业产品的用水定额，超定额用水要加价，并责令限期改造设备，降低用水定额。农业水资源费的征收将会使最有潜力的用水大户提高节水意识，促进井灌节水，以水养水［33］。利用经济杠杆调整用水需求，促进节水工作。调整水价和水资源费，这是节约用水最重要的手段。
4.节约用水
提高重复利用率，节约水源，逐步实现“零”排放。加快工业节水新技术、新工艺和废水资源化的开发研究以及城市节水设施的研究制造；制定行业节水规划和用水标准定额，不断降低耗水量和排水量，提高水的利用率；搞好废水综合利用，实现废水资源化是提高水资源重复利用率的重要措施；通过产品结构、产业结构、企业组织结构和工业布局的调整实现节约用水，达到水资源的供需平衡，也是水污染防治的重点。这是城镇工业节水应该考虑的几个重要方面。
大面积发展适合精耕细作特点的高效节水形式，重点发展喷灌。要因地制宜采用管灌、渠灌、滴灌、喷灌等多种节水措施。搞好地面水灌渠的综合节水措施，发展井渠双灌。推广秸秆还田、覆膜栽培、集雨保水等农艺节水措施。无论是旱作农业，还是灌溉农业都必须采用农艺节水措施，以提高水资源的利用率。农业节水的农艺措施、工程措施要和科学管理结合起来。
节约用水是一项长期的根本措施，关系到社会的可持续发展。以发展农业节水灌溉和工业节水为重点，采取行政、经济、法制、管理等多项措施，千方百计地提高水的利用率和效益。
四、矿井水的水质处理技术
煤矿巷道是煤炭开采的主要场所。巷道中污染物质主要包括废机油、废酸液、煤尘、岩屑颗粒和病源菌以及井下的人工废弃物、粪便等。如果一些老窑积水与巷道相连通时，矿井水易被酸化。如果矿井接受地表水的补给，它们可能还会受到各种农药液和工业废水的污染，工业废水大都含有有机磷、酚、醛等有毒物质。大量涌入巷道的地下水必然会受到这个采煤环境的不同程度的污染。
因此，矿井排水的综合利用必须首先解决水质问题，它是排供环保结合的一个很重要环节。解决这个问题既要在井下巷道的输水过程中，既要根据不同污染类型矿井水和综合利用的不同供水对象，在地面实施矿井水的水质预处理，以便为各供水用户提供符合其具体水质要求的矿井排水资源，又要注意清浊水分流，尽量减轻矿井水的污染程度。矿井水的实用性处理技术和方法主要有以下几类：
1.矿井浑浊水的净化处理
矿井水中所含杂质大致可以划分为3类，即悬浮物、胶体物和溶解物［5］。矿井浑浊水净化处理的主要去除对象则是悬浮物和胶体物两类，它们是造成矿井水浊度的主要因素。浑浊水的一般常用净化处理流程为：
（1）澄清：澄清是指去除引起水浑浊的悬浮物和胶体物等杂质的过程，一般可划分为3个骤步，即混凝、沉淀和过滤。
（2）消毒：矿井浑浊水经过混凝、沉淀和过滤作用之后，便可着手对其进行消毒处理（消毒处理也可在过滤之前进行）。
矿井浑浊水一般的净化处理流程，如图3-37为其流程示意图。对于某些特殊类型的矿井浑浊水或特殊要求的供水用户，可根据其具体情况分别予以灵活处理，不必完全照搬以上的全部净化处理流程。
图3-37 矿井浑浊水净化处理流程示意图
例如，如果矿井排水的浑浊度较低，又无藻类繁殖时，浑浊度经常在100度以下，投放混凝药剂后可不经过混凝和沉淀作用，直接采用一次性过滤处理，将过滤后的矿井水加氯气消毒，随之经泵站送入供水管网。
再如，如果矿井排水的浑浊度较高，既要设法达到预期的净化目的，又要节约混凝药剂的投放量。可以在混凝、沉淀前采用自然沉淀方法，将原高浑浊度的矿井水中的粒径较大的泥沙颗粒预先沉淀掉一部分，所用构筑物可以是预沉淀池，也可以是沉砂池。最后，再进行混凝，沉淀、过滤和消毒处理。
2.矿井高硬度水的软化处理
水的硬度主要是指溶解于其中的Ca2+、Mg2+离子含量，溶解于水中的Fe2+、Mn2+、Sr2+离子也是影响水硬度的一个因素。下面介绍3种常用的软化方法：
（1）微生物方法：该种方法包括硫酸盐还原菌去硫法和铁细菌去铁法。
（2）化学方法：化学软化处理包括石灰、石灰乳中和法和石灰、苏打软化法。
（3）物理方法：该种软化处理方法包括蒸馏法、电渗析法和冲淡法3种。
3.矿井酸性水的中和处理
在煤层或其顶、底板中常含有硫化矿物，它们在氧化条件下形成硫酸化合物。矿井水中一旦溶解了这些硫酸化合物，便导致其
矿区酸性水的形成，对于大多数具有较强破坏性的酸性水，是随着煤矿开采时间的延长而逐渐形成的。而有的酸性水是在煤矿开采之前，即在硫化矿床氧化带处就已经富集了酸性水。
酸性水的危害是十分严重的。在俄罗斯布利亚矿区勘探中，由于酸性水的腐蚀作用，在8h内钻杆直径减少1mm，套管局部被腐蚀，在强酸性水分布地段，经12昼夜，套管壁就被腐蚀穿孔。矿井与储集酸性水的老窑、老空区沟通，酸性水便可沿通道进入矿井，因而酸性水就会污染井下生产环境。
对于已经形成的酸性水和受其污染的矿井，应采用石灰石中和法或微生物法加以治理。对于酸性的老窑积水，应设立防水煤柱等工程，使其与矿井系统完全隔离；对于含硫矿层要设法消灭充水充氧的环境，使其封闭并失去形成酸性水的环境。消除酸性矿井水的污染，预防和治理应同步进行。
4.矿井高铁高锰水的处理
当日处理100m3高铁、高锰水时，滤池可采用钢制圆形双级压力滤池，将滤池分成上、下两室，上、下室均采用锰砂作滤料。为了达到充分曝气，尽可能驱散水中游离CO2，且提高pH值，可采用叶轮式表面曝气装置，曝气池可做成矩形，水在曝气池停留时间约为20分钟。表面曝气双级滤池过滤除铁、锰工艺是一项比较经济且效果良好的技术方法。
除铁方法主要有两种，其一是莲蓬头曝气、石英砂过滤除铁，或者用河砂、卵石、木炭卵石层过滤除铁，其二是用天然锰砂接触氧化除铁，该方法简单经济，效果良好，已被广泛推广利用，这些工艺都能达到预期除铁的目的，使水中铁的含量达到符合国家生活饮用水标准。
20世纪70年代末发展了一种两级过滤处理系统的处理方法，该方法经过曝气、两级过滤，一般水中铁、锰含量均可被控制在国家生活饮用水标准之下。可同时消除水中的铁、锰离子含量，其工艺过程是首先将水充分曝气，然后经第一级滤池除铁，再经第二级滤池除锰。在除锰技术方面，最初采用的是接触氧化法除锰工艺，效果也良好。
‘肆’ 地下水资源合理开发利用建议
随着社会的发展进步，对水资源的需求也随之加大，但任何资源的过度利用都可能破坏经济和社会的持续发展，受到自然界的惩罚。保持地下水资源的合理开发利用十分重要，对促进社会经济的持续发展尤其重要。因此在对地下水的开发利用中提出以下建议，以使有限的水资源得到合理的、可持续的利用：
1）制定社会经济发展规划时应充分考虑水资源的保证程度，要做到“以水定地；先查清水资源，再上新项目”；优先保证人畜饮水，合理兼顾工农业用水，加大生态环境用水；坚持开源与节流并重，把节水放在首位。
2）加强基础研究，积极采用新理论、新技术、新方法对地下水资源进行勘查和评价，为地下水开发提供依据，提高水资源利用和保护的科技水平。
3）加强上、下游地区水资源的规划和管理，对地表水和地下水以最合理的方式利用：戈壁砾石平原等地下水深埋区应充分利用地表水，在减少投入的同时，也有利于地表水对地下水的有效补给；充分利用地表水与地下水的特殊转化关系，提高水资源重复利用率。在地下水位埋深较浅的细土平原区采用井灌井排结合渠灌渠排方式，可以取得综合治理旱、涝、碱等自然灾害的良好效果。
4）利用各河洪水资源，开展地下水补源工程，把客水资源补充到地下水库容里，增加地下水补给量，充分利用田间灌排沟渠，增建补渗井和补渗沟，增加入渗量提高地下水调节库库容，缓解地下水的超采。
5）对深层承压水的大规模开采利用一定要进行专门的水文地质勘察工作，不宜盲目开采，必须依据水文地质、地下水资源和开采技术条件，以地下水资源研究成果为依据，科学合理地确定地下水开发利用布局和开采方案。
6）对重要的城市生活供水水源地，在充分论证资源量的基础上，要加强防止水质污染的研究工作，尤其要结合社会经济发展，从持续发展的长远角度进行充分的科学论证。
7）地下水资源开发利用要坚持兴利除弊，实现水资源的可持续利用与生态环境的有效保护，并适应经济结构调整、节水技术进步等因素对水资源供需再分配的要求；加强对“三废”污染物的综合治理，对垃圾堆放场、化工厂、毛纺厂等易对地下水造成污染的企业的选址、排污治理的审查管理工作，同时在农业生产中应减少化肥、农药的施用量，防止污染物进入含水层而影响对地下水的利用；对局部已受污染的含水层，要查明污染原因，并加强监测工作。
8）坚持预防为主，保护优先的原则，合理制订地下水开发利用和保护方案，防止地下水污染。开发利用地下水与防治土地盐渍化、沙漠化相结合，发挥水土资源的综合效益。
9）在对水资源进行规划时应充分考虑生态环境对水资源的需求，要通过天然河道泄洪、人工提水等方式开展植树种草，保护自然生态环境的良性发展；加强地下水动态监测，为合理开发利用和有效保护地下水资源提供科学依据。
10）加强水行政管理，切实加强节水的宣传和推广工作：加强宣传，增强水资源的忧患意识，提高公民保护水资源的自觉性。依法律强化地下水资源保护管理工作。农业上要推广滴灌、喷灌技术；工业上要推广新的节水工艺流程；居民生活中要使用节水设备，减少漏水；同时相应采取价格措施和行政管理措施作为保障。
11）不再兴建或增加平原水库、库容，加大地下水水库调蓄能力的勘察和研究。
‘伍’ 岩溶水资源合理开发利用和保护对策
一、矿井水资源化利用及途径
1.矿井水利用现状
矿井排水来源于孔隙水、砂岩裂隙水和灰岩岩溶水，其中岩溶水占75%。岩溶水是焦作市城市供水的重要水源，合理开发利用和保护岩溶水关系到居民供水安全。在全球化水资源越来越紧张的大背景下，将矿井排水进行资源化利用是非常有必要的。焦作矿区年排放矿井水量为1.5亿m3，目前利用量约为3700万m3/a，占整个矿区排水总量的23%，其余被排入周边河流，白白流失。矿井水利用途径主要是：焦作市环境用水量为360万m3/a，煤矿生产用水量为340万m3/a左右，煤矿周边农田灌溉利用量为3000万m3/a。根据焦作市用水规划，2030年需水量为4.72亿m3，供水量仅为0.70亿m3，水资源缺口4.01亿m3。因此，对矿井排水进行资源化利用是解决焦作市不足的便利途径。
焦作矿区产生的矿井水的水质符合含一般悬浮物矿井水的特征。悬浮物SS通常小于400mg/L，COD通常小于70mg/L，毒理学和放射性指标完全符合饮用水要求。从低附加值的矿井水利用角度，矿井水经过初次沉池的沉淀，基本可满足农业灌溉用水要求；从高附加值的矿井水利用角度，矿井水经过“混凝+沉淀+过滤”，完全能够达到工业（主要是电厂）用水的要求；再经过“消毒”等深度处理，处理后的矿井水也可以达到生活饮用水的水质要求。我国矿井水处理已有成熟的技术和经验，焦作矿区排水量大，水量稳定，水质简单易于处理，矿井水的资源化利用是可行的。
2.矿井水资源化利用的途径
目前，国内矿井水资源化的方式主要有：①井下实行清水污水分流，清水经过简单处理后直接利用；②农业灌溉；③矿井水净化处理后利用；④矿井水回灌补源。其中方式①～③应用较为广泛，方式④仅限于特定条件下。
华北石炭-二叠岩溶型煤田煤层底板岩溶水是矿井水的重要来源，发生岩溶水突水或从疏放钻孔、泄水巷流入矿坑的岩溶水，未在采煤巷道或采空区长距离流动并且没有与其他矿井水混合时，其水质保持天然水质，可以直接作为生产和生活用水。煤矿可将直接从含水层中流出并未受污染的地下水，与从采空区或工作面流出的被污染矿井水分开排放，将清水排至地面简单处理后加以利用。
华北石炭-二叠岩溶型煤田各煤矿涌水量都较大，水质较简单，多属于含一般悬浮物的矿井水，悬浮物浓度通常为300mg/L，这为煤矿周边农田灌溉提供了水源条件。焦作矿区在20世纪70～80年代，利用矿井水灌溉农田近10万亩，取得较好的社会效益。
从空间角度，矿井水净化处理工程主要分为两类：地面处理工程和井下处理工程。前者是井下各处产生的矿井水经巷道汇集到矿井的中央水仓，由中央泵房将混合的矿井水提升至地面，在地面建净化站处理，达标后再分别输送到各用水部门使用；后者是在矿井水进入中央水仓前，经过井下净化站处理，达标后进入中央水仓，中央泵房再将清水输送到各用水部门使用。
3.矿井水处理工艺
（1）矿井水的地面处理
目前，对于含一般悬浮物矿井水，地面处理工程的工艺相对成熟单一，基本沿用“混凝—沉淀—过滤—消毒”的流程进行，出水可达到生活饮用水水质要求。常用的构筑物有：调节池、澄清池、无阀重力双层滤池、污泥浓缩池、加氯消毒车间。该工艺关键问题是：
1）混凝药剂的选择与复配，以降低药剂费用，提高出水水质。聚合氯化铝（PAC）+聚丙烯酰胺（PAM-）是常用的药剂组合。PAC适宜处理含浊水质，PAM-分子量大，助凝性能优良，两者组合处理效果远远优于单独使用的效果。
2）集澄清和过滤作用一体的净化器。澄清池集混合絮凝沉淀于一体，减少了构筑物的数量，因而获得广泛的应用；部分厂矿开发的高效矿井水净化设备集澄清池和过滤池于一体的一体化净化器，已普遍用于中小规模矿井水处理厂。
（2）矿井水的井下处理
井下处理工程，形式多样。主要形式亦有两类：一类是在各矿井水涌出口，未经巷道就地建立简易井下处理站，处理后输送到各用水部门。另一类是矿井水在经过巷道进入中心水仓前增加净化处理站，中心水仓变成清水仓，从而解决了定期清理中心水仓的难题，中心泵房再将处理后的清水输送到各用水工作断面。如兖州东滩煤矿开发的“格栅-沉砂-混合-漩流反应及斜管沉淀-混凝-过滤吸附以及污泥压滤”工艺的井下处理工程，徐州权台煤矿则是将中心水仓改造成混凝反应的主要设备，对矿井水进行预处理后，再由中心泵房提升至地面净化站进行二级处理。
4.焦作矿区矿井水处理工艺设计
焦作矿区矿井排水量大，宜采用地面处理工程统一处理，达到相应水质标准后，再输送到各用水部门。焦作矿区矿井水除浊度、悬浮物、大肠杆菌超标外，其余指标均符合饮用水标准，处理工艺相对简单。根据焦作矿区矿井水的水质、水量和处理后的用途，处理工艺可分两段：基础处理工段和深度处理工段。经过基础处理工段的处理，矿井水应能满足工业用水要求；经深度处理工段的处理，矿井水应达到生活饮用水水质要求。
基础处理工段去除的主要污染物包括：悬浮物、有机物和油类。悬浮物主要是煤粉和岩粉，此外还有少量的煤层中的古生物残体、细菌等物。处理工艺流程见图10-13。
图10-13 矿井水基础处理工段工艺流程
深度处理工段去除的污染物主要是菌类和微量有机物，处理工艺流程见图10-14。
图10-14 矿井水深度处理工段工艺流程
根据焦作矿区矿井水的水质水量特征，PAC的工程投加量为10～15mg/L，PAM-的工程投加量为0.2～0.25mg/L。采用“微絮凝-过滤”工艺时，PAC的工程投加量改为5～7mg/L。2006年11月，取演马矿矿井水，投加工业试剂聚合氯化铝（PAC）15mg/L与聚丙烯酰胺（PAM-）0.2mg/L，采用实验室模拟工程设计工艺：“混凝-砂滤-活性炭过滤”，各工段处理效果见表10-12。
表10-12 实验室模拟工艺处理演马矿矿井水效果
二、加强煤矿水害综合防治，减少矿井水的排放
1.岩溶水突水是煤矿安全生产的隐患
焦作矿区受水威胁煤矿资源储量约60132.6万t，目前仅解放储量4685.0万t，尚有92.2%约55447.6万t的储量等待解放（表10-13）。特别是石炭系太原组一5煤（储量9462万t）和一2煤（储量27909万t），因受煤层底板高承压岩溶水的严重威胁，不能正常开采。矿井排水不仅造成大量水资源被浪费，而且企业每年要付出大量的排水费，2003年焦作煤业集团公司共有的8对生产矿井（表10-14），总排水量达282m3/min，总排水费用高达8000万元，吨煤排水电费高达20～30元。
表10-13 焦作矿区受岩溶承压水威胁的储量及被解放的储量 单位：万t
表10-14 焦作矿区2003年生产矿井排水经济技术指标统计表
2.岩溶承压水突水危险性评价
焦作矿区石炭二叠系共含煤11～14层，总厚9～14m，其中可采煤层三层，包括二叠系山西组二1煤（大煤）、石炭系太原组一5煤（二煤）和石炭系太原组一2煤（三煤）。二1煤为稳定煤层，全区可采，一般厚6m，是各矿主采煤层。一5煤距二1煤6～80m，一般厚1～1.5m，矿区西部普遍可采，东部夹1～2层矸，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。石炭系太原组一5煤和一2煤统称下组煤，煤层底板距二灰和奥灰强含水层近，开采下组煤受煤层底板岩溶承压水的突水威胁，矿区内仅马村矿、中马村矿和朱村矿开采一5煤，而一2煤没有开采。
“特殊水量脆弱性”的矿坑突水在九里山泉域表现得非常突出，其原因主要有以下几点：
1）最下层煤（三煤）距奥陶系岩溶含水层的厚度薄，一般为10～20m（图10-15）。
2）煤系地层中发育数层碳酸盐岩夹层，且直接分布在每层顶板，特别以“二灰”和“八灰”最为典型（图10-15），这些夹层式碳酸盐岩含水层水不仅是矿坑突水的补给源，而且由于其发育稳定、分布广，往往又成为沟通下伏奥陶系含水层的导水层。
3）矿区位于太行山前且由东线向北东的转折部位，东西及北东向构造断裂交错发育，特别是一些大型断裂构造成为岩溶地下水径流的良好通道，同时巨大的断距使得下伏岩溶含水层与煤层及其煤系地层中碳酸盐岩夹层对接，为岩溶水向矿井涌水提供了条件。
4）煤层总体由北向南东倾斜，多位于区域岩溶水位以下，南部地区煤层的岩溶水带压水头在数百米以上，高压状态下的底鼓突水成为巨大隐患。
煤层底板承压水突水危险评价方法有：斯列萨列夫公式法、突水系数法、多源地学信息复合叠加法、脆弱性指数法、五图双系数法等。突水系数法因公式简单，便于应用，自20世纪60年代提出以来，至今一直是煤矿评价和预测底板突水的重要方法。突水系数是指煤层底板单位厚度隔水层所能够承受的静水压力，表达式为
中国北方岩溶地下水环境问题与保护
图10-15 焦作矿区地层柱状图
式中：T为突水系数（MPa/m）；P为底板隔水层承受的水压（MPa）；M为底板隔水层厚度（m）。
一般来说，突水系数越大，底板突水危险性越高。临界突水系数是指单位隔水层厚度所能承受的最大水压或极限水压。当突水系数超过临界突水系数时，底板具有突水危险；当突水系数小于临界突水系数时，底板基本无突水危险。临界突水系数受矿区水文地质条件、矿井充水条件、开采条件和开采方法等因素的影响，不同矿区或同一矿区的不同矿井往往有不同的临界突水系数值。因此，很多矿区或矿井通过对历史实际突水资料的总结，建立了适用于本矿区的临界突水系数值（表10-15）。就全国实际资料看，受构造破坏块段临界突水系数为0.06MPa/m，正常构造块段临界突水系数为0.1MPa/m。
表10-15 我国一些矿区临界突水系数值
焦作矿区主要生产矿井当前采掘深度二1煤底板八灰岩溶水突水系数值见表10-16，各矿突水系数均超过临界突水系数，各矿在带压开采二1煤时，八灰水突水危险很大。
表10-16 焦作矿区二1煤底板八灰突水系数
一5煤底板直接充水含水层是二灰（L2），一5煤和二灰间的隔水层厚度20m，一2煤底板直接充水含水层为奥灰，隔水层厚度10～20m。二灰和奥灰水力联系密切，二者水位相同，可以视为一个含水层组。奥灰水位按当前75m、一5煤隔水层厚度按20m、一2煤隔水层厚度按10m，根据各井田煤层赋存最大标高，求得一5煤和一2煤的最小突水系数，如表10-17所示。由此可见，开采一5煤和一2煤，底板二灰和奥水突水危险很大。
表10-17 焦作矿区各井田太原组最低突水系数
下面将采用突水系数对矿区“二煤（一5煤）”岩溶突水的风险性进行初步评价。评价中按照突水系数大小分为以下Ⅳ级：
Ⅰ级，无岩溶水突水危害区，“二煤（一5煤）”处于岩溶地下水位以上，不存在下伏岩溶含水层突水的风险。
Ⅱ级，岩溶水轻度突水危害区，下组煤处于岩溶地下水位以下，突水系数介于0～0.06MPa/m之间的地区。
Ⅲ级，岩溶水中等突水危害区，突水系数介于0.06～0.1MPa/m之间的地区，这类区的突水系数已接近煤炭部制定的《矿井水文地质规程》中的突水危险区的临界值0.6。
Ⅳ级，岩溶水严重突水危害区，值突水系数＞0.1MPa/m地区。
根据以上计算标准，得到泉域下组煤岩溶突水的风险性评价结果见图10-16。
从图10-16中可以看出，从北西向南东煤矿岩溶水突水的风险性增加，与地层埋深、岩溶地下水流向相一致。Ⅰ级、Ⅱ级区主要分布在系统西北部山区和朱村断层及凤凰山底层以北地区；Ⅲ级区呈条带平行分布在李庄断层与九里山断层的煤系地层翘起段；Ⅳ级区分布在岩溶水系统的东南部。
系统内各区的分布面积分别为：
无岩溶水突水危害区（Ⅰ级）面积90km2。
岩溶水轻度突水危害区（Ⅱ级）面积23km2。
岩溶水中等突水危害区（Ⅲ级）面积18km2。
岩溶水严重突水危害区（Ⅳ级）面积326km2。
3.矿区水害防治的建议
1）Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级区不宜开采“三煤”。
2）沿区域性断层留一定厚度的保安煤柱，厚度不小于300m。这些断层包括凤凰山断层、九里山断层、方庄断层、马坊断层、峪河断层等，沿一般断层保安煤柱厚度不小于50m。
3）在Ⅲ级、Ⅳ级区采煤，对开采过程中可能出现的未探明断层、岩溶陷落柱等应引起足够重视，执行“有疑必探、先探后掘”的原则，防止突水事故的发生。
4）在Ⅲ级、Ⅳ级区采煤，在充分查明矿区水文地质条件基础上，针对下伏岩溶水突水问题，可因地制宜地采用煤矿石炭系灰岩隐伏露头注浆截流工程，对突水点的地面钻孔注浆封堵突水点工程，矿井分翼（区）隔离技术和强排技术应用、疏水降压工程与煤层底板含水层注浆改造，工作面煤层底板注浆加固和含水层改造技术等。
三、减少固体废弃物堆存与利用
煤矸石的利用途径主要有三种。一是用煤矸石生产无煤烧结砖。具体做法是，采用成熟的制砖技术，将煤矸石粉碎后添加20%的粉煤灰，利用原煤矸石中的黏土矿物和残余的发热量，烧结成煤矸石砖。焦作现已建成5座煤矸石砖厂，有14条隧道窑生产线。2005年生产煤矸砖1.2亿块，实现了销售收入1437万元，年消耗煤矸石30万t。二是用煤矸石发电。现已建成四座煤矸石发电厂，综合利用电站锅炉8台，总装机容量194MW。2005年矸石发电12.5亿kW·h，实现销售收入2.5亿元，年消耗煤炭洗选加工所产生的煤矸石70余万t。三是用煤矸石充填塌陷区，每年消耗煤矸石1万t以上。煤矸石堆放场
图10-16 九里山泉域下组煤煤矿岩溶水系突水风险性评价分区图
四周应修建集水沟和沉淀池，用于收集矸石山坡面的雨水，沉淀后的雨水用于运矸道路和矸石山的洒水降尘，改善矿区地面环境。对煤矸石堆要采取覆土防渗处理，并种植树木或花草。
‘陆’ 水资源开发利用方案的制定与选择
一、水资源开发利用方案
水资源的合理开发利用方案主要是根据水资源利用现状及存在的问题，考虑了地表水、地下水开发利用潜力、水利化现状及发展规划、地下水开发条件等因素提出的。利用方案应与现有的水利工程措施相结合。
制定水资源优化配置方案的目的是：根据可持续发展的理念，调节水资源的时空分布，开源与节流、利用与保护治理并重，统一调配地下水与地表水资源，协调整个流域上游与下游及各地区、各部门用水矛盾，提高整体用水效率。在需水方面，通过产业调整，建设节水经济并调整生产力布局，抑制需水增长势头，以适应不利的水资源条件；在供给方面，利用工程措施改变水资源的时空分布，适于生产布局，促进经济的可持续发展。水资源利用方案的选择必须考虑新建及待建的引蓄水工程，提高供水能力，发展节水农业，实现地表水、地下水联合运用，优化调度，提高水资源利用率与水资源效益并达到生态环境保护的目的。
（一）方案一：疏勒河移民项目中制定的水资源利用方案
此方案为“疏勒河农业灌溉暨移民开发项目”中确定的用水方案，该方案是在昌马水库2003年蓄水运行，实现了三库联合调水的背景下提出的。其核心内容是：农业灌溉只采用地表水，工业用水（四○四厂用水由地表水供给）、人畜饮用水均由地下水供给，各灌区需水量完全按照“疏勒河农业灌溉暨移民开发项目”中的规划量执行的。具体分为：城乡人畜饮用水1100万m3（地下水供给）；乡镇企业需水量为800万m3（地下水供给）；四○四厂工业需水量8275万m3（地表水供给）；农业灌溉需水量63233万m3（地表水供给）；周边林带及防护林灌溉需水量1116万m3（地表水供给）（表10-9）。
表10-9 方案一水资源利用表
方案一在保证率分别为P=50%和P=75%情况下水资源利用方案见图10-1。
可以看出保证率分别为P=50%与P=75%时各灌区供水量均能满足需水量的要求。
榆林灌区、桥子灌区、党河灌区地表水及地下水供水量不变，水资源利用方案按现状方案（表10-6，表10-7）执行。
（二）方案二：地表水利用为主，地下水为辅的水资源调节方案
由于方案一只注重了对地表水的开发利用，对地下水开发利用的现状以及对下游的生态环境需水量考虑较少，因此，方案二采用以现状地下水开采量（农灌）为灌溉水补充水源，在方案一的基础上增加了地下水开采量，减少了地表水用量，并将节余的地表水经水库的合理调配，向疏勒河下游天然河道调水，有利于生态环境改善或减缓下游生态环境的恶化。
方案二具体内容为：三灌区总需水量为74524万m3不变的情况下，而供给方式发生改变。城乡人畜饮用水1100万m3（地下水供给）；乡镇企业需水量为800万m3（地下水供给）；四○四厂工业需水量8275万m3（地表水供给）；农业灌溉需水量63233万m3（其中地表水供给55086万m3，地下水供给8147万m3）；周边林带及防护林灌溉需水量1116万m3（地表水供给）（表10-10）。
图10-1 方案一：昌马、双塔、花海灌区水资源利用示意图
表10-10 方案二水资源利用表
保证率分别为P=50%和P=75%情况下昌马、双塔、花海水资源利用方案见图10-2，榆林及党河灌区地表水利用方案同方案一。
（三）方案三：地表水与地下水合理配置下的土壤改良及生态平衡方案
在方案二中地表水及地下水利用方案不变的情况下，昌马灌区、双塔灌区、花海灌区中新开垦的土地全部采用地表水灌溉，必将引起部分水位埋深小于5m绿洲区特别是新垦荒地的水位上升，使该区的水位埋深达到本流域内的返盐临界水位值（2～2.5m），导致次生盐渍化。新开垦土地终年水位埋深小于2m的地段必须采取排水洗盐措施，才能保证土地的长期使用，虽然已采取水平的渠系排水洗盐措施，但是据以往土壤改良经验仅凭该项措施不能达到预期效果，因此有必要采用竖井排水。采用竖井排水，不仅能降低其水位使其大于流域内临界返盐水位，避免次生盐渍化的产生，而且有利于井灌结合，充分利用水资源，也为本区脆弱的生态环境节约更多的生态用水，具有一举两得的功效。
双塔灌区、昌马灌区、花海灌区总需水量不变情况下，由于在部分水位埋深小于5m新垦土地采用了井灌井排工程，盐渍土改良的同时增加了地下水开采量用于农业灌溉，使花海、昌马、双塔灌区在原有开采量的基础上新增地下水开采量分别为615万m3、5346万m3、1382万m3，因此用于农业灌溉的地表水量相应的减少。
方案三具体内容为：三灌区总需水量为74524万m3。城乡人畜饮用水1100万m3（地下水供给）；乡镇企业需水量为800万m3（地下水供给）；四○四厂工业需水量8275万m3（地表水供给）；农业灌溉需水量63233万m3（其中地表水供给47743万m3，地下水供给15490万m3）；周边林带及防护林灌溉需水量1116万m3（地表水供给）（表10-11）。
表10-11 疏勒河项目区水资源利用表（方案三）
保证率分别为P=50%和P=75%情况下的水资源利用方案（见图10-3）。榆林、桥子水资源利用方案同方案一。
图10-2 方案二：昌马、双塔、花海灌区水资源利用示意图
图10-3 方案三：昌马、双塔、花海灌区水资源利用示意图
党河灌区采用滴灌、喷灌及改变农作物种植结构等农业节水措施，减少灌溉定额，压缩农业开采井数，灌溉定额由现状的660m3/亩减至560m3/亩，则32.7万亩耕地可节约地下水3270万m3/a。供需状况接近平衡。该灌区供水方案见表10-12。
表10-12 党河灌区水资源配置方案（方案三）
二、各方案水资源供需平衡分析
疏勒河项目区各方案供需平衡情况见表10-13，从中可看出，在保证率P=50%及P=75%不同方案下，供水量均能满足需水量的要求，只是供给结构有所变化。方案一中农业灌溉用水均由地表水供给，工业及人畜用水则由地下水供给；方案二和方案三中农业灌溉用水由地表水及地下水联合供给，工业及人畜用水仍由地下水供给，这样也为本区的生态环境提供更多的生态用水。当保证率P=50%时，不同方案下的供水量不仅满足了工农业及人畜饮用的需求，而且各灌区弃水和生态放水总量均大于2.5亿m3/a，提供了维持现状生态环境的生态用水量（据《河西走廊水资源合理利用与生态环境保护报告》中提出的维持疏勒河流域现状生态环境需生态用水为2.5亿m3/a）；当保证率P=75%时，三个不同方案均能优先满足工农业及人畜饮用水的需水量，但是考虑生态环境需水量时，方案一及方案二此时弃水和生态放水量分别为1.093亿m3/a和1.853亿m3/a，满足不了生态用水的需求，只有方案三弃水和生态放水量为2.61亿m3/a可以满足维持现状条件下的生态用水需求。可见在不同的方案下采取科学的、合理的优化配置，统一调配全流域地表水及地下水资源是可以满足本区经济可持续发展和维持现状生态环境下的各种需水量要求的。
表10-13 昌马、双塔、花海灌区保证率P=50%和P=75%下的供需平衡分析表
续表
对于党河灌区，从用水现状中可以看出，农业用水既是用水大户，又存在着大量的水资源浪费现象，主要表现在农业实际灌溉定额大，渠系利用率较低等，出现了因地下水开采量过大造成该灌区地下水位下降，月牙泉萎缩，下游河道断流等生态环境恶化问题，因此该区农业应大力推广节水型灌溉，提高水资源利用率，减少地下水开采，减缓或防治生态环境的进一步恶化。方案一和方案二以现状用水方式为主，方案三以节水后用水方式为主，即党河灌区灌溉定额减少100m3/亩，可减少地下水开采3000万m3/a，满足该灌区4556万m3/a左右的允许开采量，水资源供需基本达到平衡。
‘柒’ 水资源开发利用的对策措施有哪些
中国整体水资源占有程度就低。一般性的缓解水资源紧张形势的摸施主要有：
1、开源节流
包括污（中）水资源化，雨洪水利用，发展节水农业，提高工业、生活用水利用率，提高民众节水意识。
2、分质供水
最大限蔽橘度利用现有水资源
3、水资源养蓄
地表水地下水资源联合调蓄，改善生态环境宏弊团质量，改善水资源的循环、再生。
4、加强监管理力度
5、东水西调，南卜哗水北调
6、人口迁移
7、工、农业生产重点转移
8、提高水价（最缺德的办法，不过近年来被越来越多的提到要被使用）