遼河三角洲地區(qū)環(huán)境地質問題探究

田 輝，孫岐發(fā)，金洪濤，梁秀娟，馬詩敏 ，都基眾，李旭光

(1.中國地質調查局沈陽地質調查中心/沈陽地質礦產研究所，遼寧 沈陽 110034；2.吉林大學環(huán)境與資源學院，吉林 長春 130026)

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遼河三角洲地區(qū)環(huán)境地質問題探究

田 輝1，2，孫岐發(fā)1，金洪濤1，梁秀娟2，馬詩敏1，都基眾1，李旭光1

(1.中國地質調查局沈陽地質調查中心/沈陽地質礦產研究所，遼寧 沈陽 110034；2.吉林大學環(huán)境與資源學院，吉林 長春 130026)

遼河三角洲處于陸地和海洋的結合部，蘊含豐富的資源，具有十分重要的戰(zhàn)略地位。項目通過三年的時間，查明遼河三角洲地區(qū)主要的地質環(huán)境問題為：海水入侵、地下水超采、地面沉降、濕地退化及土壤鹽漬化。針對海水入侵，提出建立、完善地下水動態(tài)監(jiān)測網，實現地下水位和水質的實時監(jiān)控的對策；針對地下水超采，注重水資源合理配置，適當減少新近系地下水資源的開采，充分利用地表水資源的對策。針對地面沉降問題，提出加強地面沉降監(jiān)測工作，進行地面沉降機理研究的對策；針對濕地退化與土壤鹽漬化問題，提出加強濕地環(huán)境監(jiān)測，完善生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系的對策。

遼河三角洲；盤錦濕地；環(huán)境地質

遼河三角洲位于下遼河平原的南部，地理坐標東經121°10′—122°30′，北緯40°20′—41°25′之間，南臨遼東灣，是7ka前海進時期由多條河流形成的復合三角洲。濕地面積為8×104km2，約占盤錦市總面積的80%。遼河三角洲地區(qū)地理位置優(yōu)越，所蘊藏豐富的資源，被譽為遼寧省的水資源庫、動植物庫、儲油(氣)庫。區(qū)內的遼河口國家級自然保護區(qū)是國內最大的濕地自然保護區(qū)，其獨特的地理環(huán)境，孕育了美麗怡人的濕地風光。濱海濕地，對遼寧省以及周邊地區(qū)的氣候調節(jié)和空氣凈化起著重要作用。但經過多年的開發(fā)和經濟活動的影響，濕地面積已大幅度減少，并出現地面沉降、海岸帶變遷、海水入侵、地下淡水咸化等一系列與地下水有關的環(huán)境地質問題。因此，在新形勢下加強本區(qū)域綜合地質調查與監(jiān)測，為該區(qū)經濟社會發(fā)展提供必需的基礎地質數據，保護生態(tài)環(huán)境，是一項維系海岸帶地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

1 地質條件

本區(qū)地貌類型為遼河下游沖積平原，地勢低洼平坦，海拔高度為1.3～4.0 m，坡降為 1/20 000到1/25 000，河道穩(wěn)定，多有葦塘沼澤和潮間帶灘涂。遼河三角洲的大地構造位于華北臺地東北部，區(qū)域構造位于遼河斷陷的構造位置上，下遼河盆地是中生代的斷陷盆地，自中生代形成之后，在古、新近紀時期由于NE—NNE向斷裂的控制作用，盆地發(fā)生了大幅度下沉，并在其內部發(fā)生強烈的分異作用，形成一系列的隆起和凹陷。凹陷內部有巨厚的古近系堆積，厚度可達6 km。下遼河盆地是沉積中心之一，古、新近系發(fā)育齊全，新近系分為館陶組和明化鎮(zhèn)組。第四系地層分布廣，面積大，成因類型復雜，巖相變化較大。

2 水文地質概況

研究區(qū)第四系地層和新近系地層發(fā)育，根據地下水賦存條件、含水介質類型、巖性，地下水可以劃分為松散巖類孔隙水和碎屑巖類孔隙裂水。

第四系(Q)：地層厚度65～400 m，水平結構特點由層次簡單向復雜過渡至層次不明顯，巖性由砂礫石層向細砂、粉細砂過渡。其中發(fā)育的松散巖類孔隙水，由第四系沖洪積、沖積、沖海積及坡洪積物組成。地下水流向基本與地表水徑流方向相一致。由北而南，東西兩側向中部，含水層由薄變厚，巖性由單一到復雜，其顆粒由粗變細，水量由大變小，水位埋深從大于5 m到1～5 m。

上新近系(N)：可分為明化鎮(zhèn)組、館陶組兩個巖石地層單位。

明化鎮(zhèn)組(Nm)：下段為泥巖、砂質泥巖夾灰白色砂巖、砂礫巖。上段為中粗?！屑毩Ｉ皫r、砂礫巖、含礫砂巖夾泥巖、泥質粉砂巖薄層或透鏡體。地層埋深一般在100～400 m之間，總體趨勢由東西兩側向中間，由北東向南西埋藏由淺至深，埋藏最深處位于趙圈河葦場以南。明化鎮(zhèn)組淡水主要賦存于河流相、河湖相堆積的中粗砂巖、中砂巖、含礫砂巖、砂礫巖中，頂板埋深100～990 m，含水層厚10～900 m。明化鎮(zhèn)組咸水區(qū)分為全咸水和上咸下淡兩區(qū)。地下水化學類型淡水主要為HCO3-CaNa型，咸、淡水交錯地帶主要為HCO3Cl-CaNa型，咸水主要為Cl-NaCa型水。

館陶組(Ng)：巖性為灰、灰白色厚層狀含漂礫砂礫巖、細砂巖、薄層含礫砂巖及泥巖、泥質粉砂巖，偶夾紫紅色泥巖。該組地層在研究區(qū)西部部分缺失。地層由東西兩側向中間，由北東向南西厚度加大、埋藏變深。厚度最厚位于雙臺河口一帶可達370 m，埋藏最深處位于大洼縣西南海外河一帶，可達1 200 m。館陶組地下水主要賦存于河流相堆積含礫砂巖、砂礫巖、細礫巖、含漂礫砂礫巖孔隙及少量的裂隙之中，巖石膠結程度差，富水性好，頂板埋深320～1 200 m，含水層厚度14～350 m。地下水化學類型主要為HCO3Cl-Na型、HCO3-CaNa型、HCO3-Na型。

3 環(huán)境地質問題

通過調查研究，研究區(qū)主要的環(huán)境地質問題為：海水(咸水)入侵、地下水超采、地面沉降、濕地退化、土壤鹽堿化。

3.1 海水(咸水)入侵

海水(咸水)入侵始于上世紀60年代，規(guī)模較小。60年代末至80年代，隨著工農業(yè)生產的快速發(fā)展，海水入侵速度逐年增大。到了80年代末期至90年代初期，海水入侵的面積和入侵到內陸的距離都達到最大。依據海水入侵的分布特征和危害程度，分為第四系咸水和新近系明化鎮(zhèn)組咸水。詳述如下：

3.1.1 第四系咸水

根據2013-2015年監(jiān)測數據顯示，全區(qū)第四系孔隙潛水礦化度總體規(guī)律為：礦化度普遍較高，范圍介于1～31 g/L。西部山前傾斜平原，地下水礦化度較小，水質較好；南部濱海低平原區(qū)，礦化度介于12～31 g/L之間，地下水為鹽水；東北部沖積平原區(qū)地下水礦化度介于1～3 g/L之間，為微咸水，見圖1。

圖1 遼河三角洲地區(qū)地下水礦化度分區(qū)圖

具體來看：鹽水區(qū)主要分布在清水鎮(zhèn)-新興鎮(zhèn)-趙圈河鎮(zhèn)及東郭鎮(zhèn)的南部一帶，地下水礦化度介于10～30 g/L；咸水區(qū)主要分布在東郭鎮(zhèn)-歡喜嶺一帶，地下水礦化度介于3～10 g/L；微咸水區(qū)主要分布在西南部的田家鎮(zhèn)-新開鎮(zhèn)-古城子鎮(zhèn)-壩墻子鎮(zhèn)及北部的胡家鎮(zhèn)-高升鎮(zhèn)-大荒鎮(zhèn)一帶，地下水礦化度介于1～3 g/L；淡水區(qū)主要分布在西部的建業(yè)鎮(zhèn)-右衛(wèi)-安屯鄉(xiāng)-閆家鎮(zhèn)及東部的胡家鎮(zhèn)-高升鎮(zhèn)-大荒鎮(zhèn)-西安鎮(zhèn)-東風鎮(zhèn)一帶，地下水礦化度小于1 g/L。

淡水咸化主要表現在氯離子和總礦化度濃度增高，原有的淡水體已有少部分轉化成微咸水，而原來的微咸水體水質進一步惡化，見圖2。整個咸水體呈開放式的簸箕形，北部略窄，沿海地帶寬闊。

圖2 遼河三角洲西北部地區(qū)地下水氯離子及礦化度變化曲線

3.1.2 明化鎮(zhèn)組咸水

主要分布在三角洲的核心地區(qū)，總面積約2 030 km2。由南向北呈舌狀。從構造單元來講，基本分布在中央凸起與東、西部凹陷。根據咸水在含水巖組中賦存特征又可分為全咸水和上咸下淡兩個區(qū)。

全咸水區(qū)分布在咸水區(qū)中部，西部以接官廳～清水～興隆臺一線為界，東部以平安河～疙瘩樓水庫～青堆子東一線為界，北部至吳家～壩墻子，直達渤海灣。另外在田莊臺～平安～西安農場一線尚有分布。全咸水區(qū)，明化鎮(zhèn)含水巖組從上至下均為咸水，無可利用的淡水資源。

上咸下淡區(qū)分布在全咸水區(qū)的外圍，西部以雙臺子河口～新興西～盤山為界，東部以遼河入?？凇隰~溝～古城子。沙嶺西為界，北至臺安縣境內的八一水庫～新華農場，直達渤海灣。在上咸下淡區(qū)，明化鎮(zhèn)含水巖組上部為咸水，下部有尚可開發(fā)利用的淡水資源，該區(qū)是全咸水區(qū)與淡水分布區(qū)的過渡地帶，咸水體分布比較復雜，多以咸水舌或透鏡體形式發(fā)育。明化鎮(zhèn)組含水巖組由河湖、沼澤相的粉砂巖、粉細砂巖、細砂巖、中粗砂巖及含礫砂巖組成，咸水頂界與其含水巖組的頂板是一致的，埋深在230～450 m之間，而咸水底界則差異較大。全咸水區(qū)的咸水底界已接近明化鎮(zhèn)組地層的底界，埋深一般在600～973 m之間，最大埋深在趙圈河、接官廳、西安、水源等地帶，由北東向南西埋深有逐漸增大趨勢。上咸下淡區(qū)的咸水底界則比較復雜，因咸水體多以咸水舌或透鏡體存在，形狀不規(guī)則，很難給出確切的底界埋深。咸水的水化學類型為氯化鈉型水，pH=7，礦化度3～10 g/L，總硬度1 388～3 550 p(CaCO3)mg/L。

3.2 地下水超采

遼河三角洲第四系和新近系淡水區(qū)，分布有眾多水源地，這些水源地承擔著承擔著盤錦和大洼大部分生活用水及農業(yè)用水。隨著人口的劇增，經濟的發(fā)展，對水的需求量不斷增加，開采量也是逐年增加，伴隨而來的是地下水位持續(xù)下降，形成了區(qū)域性地下水降落漏斗。目前，調查區(qū)形成的區(qū)域性地下水降落漏斗主要有2個，其分布及面積和中心水位埋深，詳見表1。

表1 遼河三角洲地下水位降落漏斗分布情況表

3.3 地面沉降

地面沉降現象，已造成葦場泵站報廢，給蘆葦種植、河蟹養(yǎng)殖造成了嚴重的影響，損失超過1億元。利用PS-InSAR技術對覆蓋三角洲地區(qū)的SAR數據進行了處理。通過影像配準、重采樣、PS點選取、干涉圖生成、干涉圖濾波、干涉基線精化和PS點相位時序分析等處理步驟，得到2007～2010年盤錦地區(qū)的年沉降速率圖(見圖3)。從中可以明顯看出，三角洲核心區(qū)域都有一定不同程度的形變，其中有后大垮、西龍王廟、橫家街、文字村、興隆臺、葛家村和大洼縣等15處沉降明顯的區(qū)域。

圖3 2007-2011年盤錦濕地年沉降速率

后大垮、西龍王廟和文字村在2007～2011年沉降嚴重，累計沉降分別達到880 mm、190 mm和340 mm，平均年沉降速率分別約為240 mm/a、80 mm/a和100 mm/a。

3.4 濕地退化

遼河三角洲的濱海地區(qū)分布著潮間帶蘆葦沼澤濕地，是極為重要的濕地資源。隨著經濟的快速發(fā)展，沼澤濕地的生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞，動植物的種群數量明顯減少。道路與建筑物縱橫交錯，輸油管線四通八達，采油設施星羅棋布，如圖4，改變了蘆葦沼澤濕地的水體、地貌、土壤等自然生態(tài)環(huán)境，導致水循環(huán)功能減退、消失或水體受到嚴重污染，生物鏈遭到嚴重破壞，導致蘆葦濕地的動植物生存、生長面積、數量逐漸減少。遙感圖象解譯數據分析統計，1988-2009年間，翅堿蓬分布面積由1988年的60.999 km2退化為2009年的13.709 km2，年平均退化面積約4.299 km2。據不完全統計，蘆葦沼澤濕地的生長面積減少了近140 km2，退化面積66 km2。從遙感圖象對比可以看出，遼河河口兩側翅堿蓬也呈現大面積的退化(見圖4)。

圖4 濕地退化與油田開采圖

3.5 土壤鹽堿化

研究區(qū)普遍存在土地鹽漬化所致的鹽漬土。除了鹽田、灘涂和蘆葦濕地間零星裸露地外，遼河三角洲土壤鹽漬化程度屬輕度硫酸鹽型和氯化物—硫酸鹽型鹽漬化土。地面沉降及地面建筑物破壞了蘆葦沼澤濕地的排灌系統，嚴重地影響了蘆葦、沼澤、濕地等地表水體循環(huán)系統，形成了高地灌不上水，導致土壤返鹽，發(fā)生次生鹽漬化，蘆葦迅速退化，各類鹽生、旱生雜草侵入，蘆葦沼澤濕地功能減退、喪失(見圖5)。

圖5 遼河三角洲土壤鹽漬化圖

4 結語

(1)建立、完善地下水動態(tài)監(jiān)測網，實現地下水位和水質的實時監(jiān)控。

繼續(xù)在不同的水文地質單元布設地下水監(jiān)測井，實現地下水的分層監(jiān)測，掌握地下水水位和水質的動態(tài)，為地下水的管控提供一手數據。

(2)注重水資源合理配置，適當減少新近系地下水資源的開采，充分利用地表水資源。

在遼河三角洲地區(qū)，生活飲用水建議繼續(xù)開采新近系淡水資源；農業(yè)及濕地用水，大力提倡利用遼河水資源。興建“引遼河水，入濕地區(qū)”工程，恢復原來濕地的供排水系統，進行濕地植物群落的恢復，建立良好的生態(tài)系統和綜合整治的長效機制，保證濕地生態(tài)用水。

(3)盤錦濕地地面沉降速率較大，在整個東北平原都是首屈一指。因此，在今后的工作中，應加強地面沉降監(jiān)測工作，進行地面沉降機理研究，為減災、防災及濕地可持續(xù)發(fā)展提供依據。

(4)加強濕地環(huán)境監(jiān)測，完善生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系。

對濕地植物群落、土壤養(yǎng)分的變化及土壤退化的情況等進行監(jiān)測。實時評價濕地生態(tài)變化狀況，掌握濕地動態(tài)變化、發(fā)展趨勢。

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The Study on Environmental Geological Problems in Liaohe River Delta Region

TIAN Hui1，2, SUN Qi-fa1, JIN Hong-tao1, LIANG Xiu-juan2, MA Shi-min1, DU Ji-zhong1,LI Xu-guang1

(1.Institute of Geology and Mineral Resources, Shenyang Geological Survey, Shenyang 110034, China; 2. College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun 130026, China)

The Liaohe River Delta is a combination of land and sea, which is rich in resources and has a very important strategic position. Through three years, the main geological and environmental problems in the Liaohe River Delta region were identified as seawater intrusion , overtaking of groundwater, land subsidence, wetland degradation and soil salinization. In view of the intrusion of seawater, it is proposed to establish a perfect groundwater monitoring network to realize the real-time monitoring of groundwater level and water quality. For the over-exploitation of groundwater , it is paid attention to the rational allocation of water resources, reduced the exploitation of Neogene resources, made full use of surface water resources Countermeasure. In order to solve the problem of land subsidence, the paper puts forward the countermeasures to strengthen the ground subsidence monitoring and carry out the study of ground subsidence mechanism. The countermeasures of wetland degradation and soil salinization are put forward to improve wetland environmental monitoring and improve the ecological environment monitoring system.

Liaohe River Delta; Panjin wetland; environmental geology

2017-02-14

中國地質調查局項目：“長吉經濟圈地質環(huán)境綜合調查”(121201007000150012)；“遼河三角洲海岸帶環(huán)境水文地質與監(jiān)測”(G2H201200503)資助

田輝(1984-)，男，陜西眉縣人，在讀博士、工程師，主要從事水文地質、環(huán)境地質方面的調查研究工作。

X141

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1004-1184(2017)03-0133-03