袁西龙
（青岛地质工程勘察院，青岛266071）
作者简介：袁西龙（1964—），男，高级工程师，主要从事水文地质、环境地质和计算机技术应用研究。
摘要：山东省青岛市是一个水资源较贫乏的地区，地下水资源分布不均，本文通过对青岛市地下水资源的开发历史、现状，以及由于地下水资源的不合理开发引起的环境地质问题的发生、发展、动态变化、采取的治理对策等，总结地下水资源开发保护的一般规律，同时介绍海水入侵区地下水用于海洋水产养殖、城镇建筑区地下水用于地温空调等利用领域；以及在含水层透水性较差的裂隙水、含水层厚度较小的坡洪积区和花岗岩风化带增大单井出水量取水技术方法。
关键词：青岛市；地下水；开发利用；保护；地下水取水技术
青岛市地处山东半岛的西南部，东南濒黄海，周边与威海、烟台、潍坊接壤。青岛市是一个水资源较贫乏的地区，人均占有可利用水资源量为170m3，占全国人均水资源量的1/4；同时青岛市经济发展迅速，对水资源的需求也日益增加，增源与节流并重，是缓解青岛市供需矛盾的有效途径。
1 水文地质概况
青岛市地貌类型以低山丘陵、剥蚀-堆积准平原为主，并间有山间谷地、山前冲洪积平原，局部为中山（崂山）。根据不同地貌、水文地质特征将该区划分为三个水文地质区：①胶北低山丘陵水文地质区、②胶莱盆地水文地质区、③胶南-崂山中低山丘陵水文地质区（图1）。地下水类型有松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、喷出岩类孔洞裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水及块状、层状岩类裂隙水。①松散岩类孔隙水是青岛市集中供水的主要含水岩组，主要分布于大沽河、白沙河-城阳河、白马-吉利河、王戈庄河、洋河、周疃河、张村-李村河等大小河流中下游河谷平原和大泽山西南侧山前平原，含水岩组主要由第四系冲积、冲洪积层不同粒径的砂及砂砾石组成，厚度一般5～15m，单井出水量可达1000m3/d以上，其中大沽河、白沙河-城阳河下游河谷平原地下水为青岛市重要供水水源地，其可采资源量分别为7951×104m3/a、2367.6×104m3/a。②碳酸盐岩类裂隙岩溶水含水岩组主要分布于平度、莱西，胶南王台也有少量分布，含水岩组为粉子山群中的大理岩，裂隙比较发育，深度一般限于100m以内，含较丰富的岩溶裂隙水，特别在构造及地貌条件有利地段，富水性强，单井出水量500～1000m3/d，水质良好。但因分布面积过小，供水局限性较大。③喷出岩类孔洞裂隙水含水岩组主要分布于即墨、胶州、莱西、城阳境内，含水岩组为青山群和王氏群中的玄武岩类，孔洞和裂隙比较发育，深度一般为30～50m，富水性较强，单井出水量为500～1000m3/d，且水质良好，可形成小的水源地为局部地区供水。④碎屑岩类孔隙裂隙水含水岩组主要分布于胶州、即墨、莱西等地，含水岩组为白垩系莱阳群、王氏群砂岩、砂页岩及凝灰质砂页岩，由于其孔隙和裂隙均不发育，透水性、富水性均很弱，单井出水量一般小于50m3/d。⑤块状、层状岩类裂隙水含水岩组主要分布于崂山、大泽山及胶南大片地区，含水岩组为花岗岩、花岗闪长岩、片麻岩、变粒岩、片岩等。风化带深度一般不超过30m，富水性弱，单井出水量小于30m3/d，局部构造裂隙密集带比较富水，单井出水量可大于100m3/d，最大可达500m3/d，但分布极不均匀，仅能为局部供水。
图1 青岛市水文地质分区略图
2 地下水资源开发及主要环境地质问题
2.1 地下水资源开发历史与现状
青岛市地下水作为城镇集中供水水源始于1920年，白沙河-城阳河下游最先作为青岛市供水水源地，至新中国成立初期日供水能力达3.0×104m3/d；在20世纪70年代以前，受经济技术水平的制约，地下水资源的开采量增长缓慢，到70年代后期，工农业发展加快，地下水资源的开采量也迅速增加，地下水资源的采补出现了负均衡，水位持续下降，80年代中期，大沽河、白沙河-城阳河水源地等区段均出现地下水降落漏斗，相继产生了不同程度的海（咸）水，90年代后期，通过减少地下水开采量，修建海水入侵截渗墙、河道内修建橡胶滚水坝拦蓄地表水以增加地下水补给量等一系列措施，海水入侵得到了有效控制。青岛地区多年平均地下水可采资源量为6.3436×108m3/a，2002年天然补给资源量为5.0586×108m3，2002年地下水实际开采量6.1098×108m3，占总淡水供水量的54.17%，1989年开采量为历史最高值，达6.78×108m3，1999年开采量为近年最低值，为5.38×108m3。青岛地区多年开采实践基本反映了区内地下水的开采水平和调蓄能力，可看出青岛地区地下水资源开发利用程度较高，基本为采补平衡，但由于城乡布局差异和需水量不同，一些地区开采量过大，形成地下水降落漏斗，同时有些地区开采量较小，仅有少量用于农村居民生活用水，地下水资源还没有得到充分开发。
2.2 地下水资源开发有关的环境地质问题
2.2.1 海水入侵
自20世纪70年代后期至90年代初期，在多数富水地段地下水资源均出现超量开采，出现地下水降落漏斗，在各河流下游近海地段，均发生了不同程度的海水入侵。最严重的是在80年代中期，海（咸）水入侵导致大批机井报废，粮田荒芜，水质恶化；90年代后入侵区附近开采量大幅度减少，降水量较80年代增多，使地下水位有不同程度回升，部分漏斗平复，海（咸）水入侵势头得到减缓，入侵面积略有退缩。2002年为特枯年，部分地区地下水位持续下降，入侵面积又有所扩大。目前青岛市海（咸）水入侵主要发生在大沽河下游、白沙河-城阳河下游、洋河下游、黄岛辛安、平度新河-灰埠一带，2002年6月各地入侵面积见表1。
表1 2002年6月青岛市海（咸）水入侵现状分布面积
2.2.2 水质污染
工业的快速发展，使城镇生活污水、工业废水的排放量加大，农业的发展，使农药、化肥的施用量也不断加大，在污水处理技术、设施、有关法律尚不完善的时期，河流遭到了严重的污染，而受污染河水补给地下水，造成地下水质的污染。区内地下水水质超标的指标主要有
图2 大沽河水源地受污染地下水主要阴离子组成饼图
除工业废水污染外农业污染更是不可忽视，地下水
3 地下水资源保护及环境地质问题的治理对策
针对地下水资源开发过程中存在的问题，有关部门经过勘查、研究，提出并实施了相应的治理措施。
3.1 海水入侵的治理
3.1.1 地下截渗墙
为了保护大沽河水源地，增加大沽河水源地的可采资源量，经过1985～1986年的大沽河水源地供水水文地质勘察和1990年大沽河地下水库勘查工作，于1997～1998年由青岛市政府投资兴建了大沽河水源地小麻湾截渗墙工程，截渗墙全长14.2km，采用连续摆喷法，摆喷深度到达含水层底板，从而截断了墙下游海（咸）水的倒灌，使海（咸）水的入侵现象得到遏制，为更好地发挥好大沽河水源地的供水能力提供了工程措施保障。2001年又开展了白沙河下游兴建地下截渗墙的可行性研究工作。
3.1.2 河道下游修建橡胶滚水坝
白沙河-城阳河下游水源地在发生海水入侵的20世纪80年代，即开展了海水入侵的专项水文地质调查工作，其后在白沙河河道兴建了多处橡胶滚水坝，拦蓄河水，增加地下水补给量，并且相应调减地下水开采量，使地下水降落漏斗逐渐缩小，有效减缓了海水入侵的速度。另外大沽河、王戈庄河、洋河等河道上均修建有拦蓄河水的橡胶滚水坝，起到了对地下水的人工补源作用。
3.1.3 河道下游修建（防潮溯河倒灌）拦水闸
当风暴潮、大潮到来时，在河口未有阻水构筑物的情况下，海水会顺河上溯，并补给地下水，这也是造成海水入侵的另一原因，在海水顺河上溯严重的河口，选择适当位置兴建了拦水闸，既可阻挡海水，又可拦蓄淡水，增加地下淡水的补给量，对防止海水入侵也起到了重要的作用。另应禁止河床挖砂，以免降低河床，导致海水上溯距离加大，防止覆盖层破坏而加大海水入渗速度。
3.2 地下水污染的治理
3.2.1 通过立法手段建立水源地保护区
青岛市通过立法手段，颁布实施了《青岛市生活饮用水源环境保护条例》，条例规定已划定和公布的生活用水水源地受到法律的保护，并且明确禁止了排放、堆放、建设等有关的七种行为；首次公布的地下水源保护区有11处，分别有大沽河、即墨武旗埠、即墨东关、即墨东障、即墨马山、平度云山丈岭、胶州店子河、胶南巨洋河、城阳白沙河、胶州北关玄武岩区，保护区设有明确的地理界线和标志，使保护水源有了法律依据，对保护地下水源起到积极的作用。
3.2.2 污染源治理
自1998年开始，青岛市通过制订相关法规，重点对大沽河流域进行了污染源治理，对河道两岸27家重点废水超标排放企业进行限期治理，并对16家企业进行了关停并转，取缔小型采选矿点540个，目前，已建立日处理污水能力5×104m3/d的污水处理厂6座，在上述措施的治理下，大沽河、白沙河等河流水质有了明显好转，地下水污染程度减轻，但距根治污染、恢复地下水质尚有很大的距离。
4 不同水质的地下水资源应用于不同的产业或领域
4.1 海水入侵区地下咸水资源开发用于水产养殖
青岛市具有730 km的海岸线，海产品丰富，海洋水产养殖业发达，以往海洋水产养殖业主要利用海水，但海水随不同季节水温有较大的变化，水温对海产养殖特别是海产育苗有较大的影响，水温过低需要用锅炉加温，增大了建设投资与运行成本。在海岸线附近，均分布有宽度不等的原生或由人为因素诱发的海水入侵（咸水）带，近年来，海产养殖业开始打井开采近海岸线的地下咸水进行海产养殖，其恒定的水温、良好的水质比直接利用海水具有明显的优越性，这一技术得到了迅速的推广应用。
4.2 城镇或工业区内地下水资源开发用于地温空调
青岛市为了减少空气污染，取缔单位自备取暖锅炉，推广应用地温空调，采用浅层地下水作为热能水源，该区浅层地下水水温14℃左右，为长期稳定地利用，建设地温空调需施工2口水井，其中一口用于抽水，另一口用于注水，抽出的地下水经空调设备进行热能转换后，排出水的温度在7℃左右，并通过注水井回灌到含水层中，两口井保留一定间距，以使回灌到含水层中的较低温度的水能够充分吸收地温，再升温到14℃左右，达到循环利用的目的。
5 弱含水层增大单井出水量取水技术方法
青岛市除小范围的河谷、山前冲洪积平原区、大理岩岩溶富水区和玄武岩孔洞裂隙水富水区以外，大部分地区含水层或含水构造导水性差，普通井型很难取得满意的单井涌水量，这些地区虽然有较充足的补给资源，但受取水技术的限制，地下水资源开采利用程度低，在此类地区内有两种取水技术方法较成功地实现了增大单井出水量的目的，并且其建井成本较低，值得推广应用。
5.1 大口井开采基岩裂隙水
青岛市境内的大口井直径一般5～50m，井深一般10～15m，单井涌水量一般500～2000m3/d，主要在花岗岩、变质岩等裂隙水分布区内，成井方法一般为人工或机械露天开挖，然后进行石砌护壁；主要应用于农田灌溉，少量大口井也用于城镇集中供水，胶南市水厂在山前坡洪积平原区成功施工了一口直径50m大口井，用于城镇生活集中供水，日供水量2000～5000m3/d。大口井增大出数量的水文地质原理为：在其他条件不变的情况下大大增加了过水断面面积，从而增大了含水层流入井内的水量。大口井的主要优点是：能够在弱含水层内取出较多的地下水，提高单井用水量，便于开采与管理。主要缺点是：①水量随季节变化较大，特枯年水量减少；②由于井的口径较大，灰尘或其他杂物易随风落入井内而影响水质。改进方向：通过在井内回填砂砾石，制造人工含水层，在井底部埋设水平集水管，直接在集水管内抽取地下水。这样可达到两个目的：①易于管理，保障水质；②少占耕地，保护自然景观。
5.2 小径井群开采弱含水层孔隙水
小径井群取水方法是将多个小口径的井，通过一根连接水管（水平集水管）将其并联在一起，形成一个统一的出水口，采用真空对口抽水泵开采地下水。小口径井的直径一般为5～8cm，成井深度一般10～15m，水平间距一般不小于2m，小口径井的个数一般3～6个，视含水层导水性、拟开采的单井水量而定。该井型在平度市东北部山前、山间坡洪积平原地带农田灌溉应用较多，取得了较好的取水效果。
6 结语
青岛市地下水资源的开发经过了从无序到有序的历程，同时也经历了产生环境地质问题到治理环境地质问题、对地下水资源保护不够重视到立法保护的过程，取得了一些成功的经验，但对区内水文地质环境的恢复治理、达到地下水资源可持续开发利用的目标仍然任重道远。本文介绍的地下水资源的应用途径及取水技术方法，旨在行内能够继续对地下水资源的应用途径及弱含水层取水技术方面进行探讨，更好、更广泛地开发利用地下水这一可再生资源，为经济发展服务。
参考文献
郭秀岩，袁西龙.1999.黄河三角洲地区小径井群联合取水方法的应用研究.水文地质工程地质，（5）：19～23.
徐军祥，康凤新.2001.山东省地下水资源可持续开发利用研究.北京：海洋出版社.
张永波等.2001.水工环研究的现状与趋势.北京：地质出版社.