濮陽市主要地下水環(huán)境問題及防治對策研究

龔曉潔,袁 征,陳光宇,楊 坡

(1.河南省地質調(diào)查院,河南鄭州 450001;2.河南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文地質工程地質隊,河南鄭州 450053)

濮陽市主要地下水環(huán)境問題及防治對策研究

龔曉潔1,袁 征2,陳光宇1,楊 坡1

(1.河南省地質調(diào)查院,河南鄭州 450001;2.河南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文地質工程地質隊,河南鄭州 450053)

隨著濮陽這座新興城市的迅猛發(fā)展,出現(xiàn)了一些列環(huán)境地質問題,通過對水資源衰竭、地下水污染、地面沉降、特殊巖土體、采油污染等主要環(huán)境地質問題的論述,分析其成因及演化趨勢,并提出相應的防治對策,將對其他位于黃河下游沖積平原的城市具有積極的借鑒意義。

濮陽市;環(huán)境地質問題;防治

0 引言

濮陽市位于河南省東北部的黃河下游沖積平原,是依托中原油田迅速發(fā)展起來的新興石油化工城市,2020年城市總體規(guī)劃區(qū)。隨著近年來城市建設高速發(fā)展、人口快速增長,使得城市環(huán)境地質條件發(fā)生顯著變化,地下水資源匱乏、水質惡化、地面沉降等一系列環(huán)境地質問題不僅制約了城市可持續(xù)發(fā)展,且對人民生活帶來了嚴重影響。

1 城市主要地下水環(huán)境問題

1.1 地下水資源匱乏

濮陽市目前主要取水層位為 140m以內(nèi)的全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)含水巖組,該巖組富水性因黃河古河道帶的分布有較大差異——主流帶單井出水量一般 2 000～3 000 m3/d(以降深5 m計算),泛流帶單井出水量為 500～1 000m3/d,兩者之間過渡地帶單井出水量為 1 000～2 000m3/d。

根據(jù)調(diào)查了解,1983年以前,濮陽市大部分為農(nóng)村,淺層地下水以農(nóng)業(yè)開采為主,隨著濮陽城市建設的高速發(fā)展和人口的迅猛增長,對地下水的需求量逐年增大。1985年新市區(qū)一帶淺層地下水開采量僅 5萬 m3/d,1996年達到 8萬 m3/d。淺層地下水多年平均補給量為 18 267.03萬 m3,可開采量為:16 132.56萬 m3,消耗量為 19 970.84萬 m3,均衡差為 -3 486.39萬 m3,處于超采狀態(tài)。

由于地下水開采量多年來持續(xù)大于補給量,致使濮陽市地下水位降落漏斗逐年加大加深。1993年漏斗面積 7 km2(34m等水位線圈定),漏斗中心位于油田勘探基地,中心水位埋深17.8m[1];至 2008年 5月漏斗面積達 100 km2,漏斗中心向西移至市區(qū)花卉市場附近,中心水位埋深 30.4m。市區(qū)內(nèi)底板埋深 35～50 m的全新統(tǒng)(第一)含水層面臨疏干。水資源匱乏帶來的影響首先表現(xiàn)為取水成本的增加——由于水位下降造成部分淺井報廢及掉泵現(xiàn)象的發(fā)生,據(jù)調(diào)查,金堤河以北農(nóng)用淺井成井深度大多在 30～40m,80%以上出水率下降,平水年旱季吊泵的超過 30%,甚至有的水井因含水層疏干及換泵成本過高等原因報廢,使得生活成本增加;其次是與之伴生的地面沉降等地質災害以及漏斗區(qū)的水質惡化現(xiàn)象。

1.2 地下水污染

濮陽市地下水體的污染源主要包括:污染的地表水體、隨意堆放的固體廢棄物、化肥農(nóng)藥污染、采油污染等。由于不同的污染源類型,使得濮陽市地下水污染表現(xiàn)出以下特征:

1)由于固體廢棄物隨意堆放、農(nóng)藥化肥的大量施放,在農(nóng)村人口密集區(qū),造成了土壤及地下水的污染,主要表現(xiàn)為硝酸鹽類、COD等有機污染因子超標,最嚴重的區(qū)域位于濮陽市的蔬菜種植基地——王助鄉(xiāng)一帶,但是,由于包氣帶巖性的吸附作用,有機污染影響深度一般不大;生活廢棄物中一般含有較高的 Hg、Pb、Cd等金屬離子,因此,在部分地段有金屬離子超標現(xiàn)象。

2)在被污染的地表水體附近,由于這些水體多為廠礦生產(chǎn)廢水排放,因此,重金屬含量較高,使得鄰近地區(qū)的地下水重金屬離子普遍超標,而且一旦經(jīng)由污水灌溉,將使其影響范圍大大擴大。

3)在金堤河以北的地下水位降落漏斗區(qū),地下水體質量的惡化一般表現(xiàn)為 Cl-、SO2-4含量及礦化度、總硬度上升。

4)在中原油田采油區(qū),地下水污染多表現(xiàn)為石油類等因子超標,以及由于貫穿第 2含水層帶來的咸水入侵,使得水質惡化。

1.3 地面沉降

根據(jù)測量資料,以 1997年的地面作為初始值,隨著時間的推移,在不同地段存在著沉降量逐步增大,沉降的不均勻性在增強,沉降的中心地段清濮 7和 Ps6從 1997年到 2001年分別達到 41 mm和 38mm,年均沉降量為 10.25和 12.67mm;沉降中心外側Ps2和 Ps8,1997年到 2001年沉降量分別達到 26mm和15mm,年均沉降量為 6.5和 3.75mm[2],[3]。

這種不均勻性的增大,意味著發(fā)生地質災害的危險性增強。從沉降中心位置基本未變的情況下,沉降區(qū)域在不斷擴大,已從最初的西環(huán)路以東,石化路以北,大慶路以西的局部范圍,幾乎擴大到整個城市區(qū)。

通過對濮陽市地下水位與地面沉降的分析,發(fā)現(xiàn)地面沉降漏斗與淺層地下水位降落漏斗的分布基本一致;地面沉降幅度與地下水位降幅呈線性相關。也就是說,濮陽市地面沉降的發(fā)生發(fā)展與地下水位降落漏斗有著密切聯(lián)系,是其主要影響因素。

1.4 特殊巖土體

濮陽市淺部土體為黃河沖洪淤積形成的沉積物,其巖性、巖相不穩(wěn)定,主要特征是:結構松散、顆粒較細、單層厚度較薄、相變頻繁。地表以下 15-m深度范圍內(nèi)普遍分布有淤泥質軟土,部分地段分布有液化砂土。

1.4.1 淤泥質軟土

濮陽的淤泥質軟土主要為全新統(tǒng)的淤泥質粘土、淤泥質粉質粘土,以及在粉土或砂土層中含有的淤泥質粘性土,其分布與黃河沖、洪、淤積有著明顯的對應關系。

在馬莊橋 -南里商 -戚城屯一線以東的泛流平地區(qū),普遍有 2層淤泥質土,其中埋深 3.0～6.4 m有一層厚 1.5～3.4m的灰 -深灰色軟土,埋深 8.0～11.2m有一層厚 2.0～2.5m的灰 -灰黑色軟土,其物性指標:W:19.8%～31.6%,e:0.914～0.944,W1:29.6%～34.7%,Ip:11.2～14.0,I1:0.78,承載力80～ 100 kpa。

在其余地段則以零星分布為主,一般在 2～5m處分布有一層灰色淤泥質粉質粘土,其物性指標:W:24.5%～48.8%,e:1.346,W1:24.8%～38.4%,Ip:9～18.2,I1:0.39～1.56,承載力 70～80 kpa。

1.4.2 液化砂土

金堤河北岸黃河故道區(qū)地下水位埋深 ＜5 m,且在淺部分布有黃河近代沉積的松散、飽和的粉細砂和粉土。根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定,濮陽市抗震設防烈度為 7度,因此依據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50027-2001)4.3.3相關規(guī)定,分別按照液化土層粘粒含量、上覆土層厚度及標貫試驗分別進行液化判別,結果如下:在目前的地下水位埋深條件下,在 7度地震作用時,該區(qū)的粉土、粉細砂,有可能產(chǎn)生砂土液化,為輕度 -中等地震液化區(qū)。

1.5 采油污染

自位于濮陽市規(guī)劃區(qū)東部的中原油田采油區(qū),于1975年開始大規(guī)?？碧揭詠?在東濮凹陷建成了文留、濮城、胡狀集等 4個油汽田。它在為國家建設做出了巨大的貢獻的同時,也產(chǎn)生了一系列環(huán)境問題。

由于采油區(qū)地表為粉砂、粉土及粉質粘土等第四系松散堆積物,有利于各種污染物的下滲,在石油、天然氣開采各階段產(chǎn)生的廢液、廢水及固體廢物以及落地原油已經(jīng)對當?shù)鼐用裾５纳a(chǎn)生活造成了嚴重影響,主要表現(xiàn)在以下三個方面:對居民飲用水井水質造成污染;臨近的地表水體污染;土地荒蕪等。

2 城市地下水環(huán)境問題防治對策

2.1 地下水資源衰竭防治對策

2.1.1 加強地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度

根據(jù)《河南省南水北調(diào)城市水資源規(guī)劃報告》,2010年給濮陽市區(qū)引水量為 11 887萬 t;2020年為 14 309萬 t。要充分利用地表水資源,加大污水回用比例,減少地下水的開采量,并適當進行回灌,以最大限度的保護地下水資源,同時也可以在一定程度上緩解地面沉降的進一步發(fā)展。

2.1.2 減少污染排放

因為濮陽市地下水受到較嚴重的污染,已經(jīng)出現(xiàn)了水質型缺水現(xiàn)象,為了遏止情況進一步惡化,應加強對污染排放的治理,使現(xiàn)有地下水資源能夠得到充分利用。

2.2 地面沉降防治措施

由于地面沉降與地下水位降落漏斗的相關性,因此,首要的是減緩地下水位降落漏斗的發(fā)展,必要時采取回灌等措施,使得地下水位得到恢復;其次,要注意地面建筑的均衡發(fā)展,地面荷載的加大也會對地面沉降造成較大影響。

2.3 重要工程要避開不良建筑地段

在進行城市布局及開發(fā)時,重要工程及大規(guī)模基礎設施要注意規(guī)避黃河故道區(qū)等工程地質條件差的地段;在進行工程施工前,務必進行詳細的勘查工作,采取相應的工程措施。

[1]河南省水利廳水政水資源處《河南省水文地質工程地質勘察院,河南省濮陽市城市地下水超采區(qū)評價成果報告》,2005

[2]河南省新鄉(xiāng)水文地質工程地質勘察院,《河南省濮陽市地面沉降監(jiān)測專題報告》,1997

[3]河南省地勘局第一水文地質工程地質隊,《河南省濮陽市規(guī)劃區(qū)地面沉降勘查報告》,2000

[4]濮陽市地震局,《濮陽市及鄰區(qū)地震地質圖及說明書》,2002

[5]中國地質學會城市地質研究會,中國城市地質,中國大地出版社,2005

[6]趙云章等,《河南省環(huán)境地質基本問題研究》,中國大地出版社,2003

[7]河南省統(tǒng)計局,《河南統(tǒng)計年鑒(2007)》,中國統(tǒng)計出版社,2007

Major Environmental Geological Problem s and Prevention Countermeasures in Puyang City

GONG Xiao-jie1,YUAN Zheng2,CHEN Guang-yu1,YANG Po1

(1.Henan Institute of Geological Survey,Zhengzhou,Henan,450001;2.No.2 Hydro-geological engineering team of Henan Provincialgeologicalmineral survey and developmentbureau,Zhengzhou,Henan,450053)

Absrtact:With the rapid development of Puyang City,a series of environmental geological problems have occurred.Based on discussing themajor geological environmental prob lems o fwater resources drainage,groundwater pollution,land subsidence,special rock and soil,oil p roduction pollution and so on,thegenesis and evolution trend are analyzed,and the corresponding p revention countermeasures are put forward,which is actively significant for reference of other cities located at the alluvial p lain of lower Yellow River.

Puyang City;Environmental Geological Prob lems;Prevention

X 523

B

1004-1184(2011)01-0080-02

2010-08-31

龔曉潔(1972-),女,河南臨穎人,工程師,主要從事水文地質、工程地質、環(huán)境地質工作。