“十三五”期間淮北市孔隙水環(huán)境變化特性研究

陳 晶，華 中，王 鵬

(淮安市淮河水利建設(shè)工程有限公司，江蘇 淮安 223400)

地下水是重要的水資源，是城市發(fā)展所需水資源的重要組成部分[1-2]。做好地下水水環(huán)境監(jiān)測工作是十分必要的?？蔀樗Y源開發(fā)利用規(guī)劃提供基礎(chǔ)資料[3-5]。淮北市是一座工業(yè)、經(jīng)濟較發(fā)達的城市，孔隙水分布面積大，通過實際監(jiān)測成果分析“十三五”期間孔隙水的變化情況。

淮北市位于安徽省北部，南北長150 km，東西寬50 km，總面積2 741 km2。根據(jù)區(qū)域地下水含水介質(zhì)特征及埋藏條件，可劃分為四類含水巖組，即松散巖類孔隙水含水巖組，碳酸鹽巖類裂隙含水巖組，碎屑巖類裂隙含水巖組和巖漿巖類裂隙含水巖組。其中松散巖類孔隙水含水巖組根據(jù)與大氣降水和地表水的交替條件以及埋藏條件劃分為淺層(50 m以上)和中深層(50 m以下)兩個含水巖組。

1 孔隙水水環(huán)境變化

1.1 監(jiān)測點情況

2006年淮北市范圍內(nèi)共有地下水監(jiān)測孔(點)41個,其中國家級監(jiān)測孔(點)4個，地表水1個?；幢闭居?006年8月重建之前，由于監(jiān)測孔堵死及地方土地占用等原因，H032、205、財校3個監(jiān)測孔(點)停測，到2006年底，在淮北站的努力和監(jiān)測科的支持下，停測的監(jiān)測孔恢復(fù)了監(jiān)測，堵孔修復(fù)成功，2006年底正常運行的監(jiān)測孔(點)41個。

2007年5月，位于淮北市人民醫(yī)院院內(nèi)的P37孔由于工程施工停測，工程完工后，仍無法恢復(fù)觀測，周邊也無可替代井孔，所以目前淮北市范圍內(nèi)共有地下水監(jiān)測孔(點)40個，其中國家級監(jiān)測孔(點)4個，地表水1個。

1.2 孔隙水水位變化

1.2.1 區(qū)域孔隙水水位

(1)淺層孔隙水

該水文地質(zhì)單元共4個監(jiān)測孔。從五年水位變化來看，總體呈下降趨勢，受降雨影響明顯，在豐水期水位上漲明顯，枯水期水位快速下降，水位五年歷時曲線呈下降趨勢。但水位仍略高于上個五年。

年平均水位埋深1.28～3.10 m，標高23.15～27.66 m；最高水位埋深-0.20～2.18 m，標高24.07～29.20 m；最低水位埋深2.28～3.75 m，標高22.68～26.84 m。五年變幅平均值1.79 m。本五年內(nèi)，地下水位從2016年到2017年為上升趨勢，2018-2019年為下降趨勢，2020年水位再次回升，五年最高水位多出現(xiàn)在2017年的8-10月份。整個十年來看，水位2011-2012年快速下降，之后水位呈回升趨勢直至2017年。大氣降水是淺層孔隙水的主要補給方式，開采及對深層孔隙水的越流補給是淺層水的主要排泄方式。淺層水的開采主要為農(nóng)村飲用水及農(nóng)業(yè)灌溉用水，年際變化不大，所以影響淺層水的主要為大氣降水。

與上個五年相比年平均水位平均上升0.25 m，最高水位平均下降0.01 m，最低水位平均上升0.73 m，年變幅平均減少0.75 m。年平均水位、最低水位較上個五年總體上升，年變幅減少；綜合該含水層整體層面水位高于上個五年。

圖1 2011-2020區(qū)域淺層孔隙水水位變化曲線圖

(2)深層孔隙水

該水文地質(zhì)單元共2個監(jiān)測孔。該含水層水位五年總體呈下降趨勢，受降雨影響也很明顯，相比而言，深層水水位下降或者上升規(guī)律與淺層水相似，但略滯后于淺層水，符合水位變化規(guī)律。與上個五年相比水位略下降(見圖2)。

圖2 2011-2020區(qū)域深層孔隙水水位變化曲線圖

年平均水位埋深1.42～4.68 m，標高21.39～26.18 m；最高水位埋深0.69～4.12 m，標高21.95～27.21 m；最低水位埋深2.30～5.20 m，標高20.87～25.30 m。本五年內(nèi)年平均水位變化與區(qū)域淺層水變化基本一致。整個十年來看，2012年由于降雨量的減少，淺層孔隙水的越流補給也相應(yīng)減少，導(dǎo)致深層水水位下降，2013年水位回升，2014年水位再次下降，2015年水位上升直至2017年。

與上個五年相比年平均水位平均下降0.17 m，最高水位平均下降0.21 m，最低水位基本持平，年變幅平均減少0.22 m。年平均水位、最高水位較上個五年總體下降，年變幅減少；綜合該含水層整體層面水位較上個五年略有下降。

1.2.2 淮北供水水源地地下水水位

(1)淺層孔隙水

該水文地質(zhì)單元共4個監(jiān)測孔。

該區(qū)與區(qū)域淺層水變化規(guī)律基本相同，每年的豐水期水位顯著上升，枯水期明顯下降，在五年水位歷時曲線上表現(xiàn)出波峰和波谷。水位仍略高于上個五年(見圖3)。

圖3 2001-2010淮北供水水源淺層孔隙水水位變化曲線圖

年平均水位埋深1.81～3.40 m，標高28.70～30.76 m；最高水位埋深0.08～3.15 m，標高29.63～32.70 m；最低水位埋深2.49～6.93 m，標高24.71～29.58 m。本五年內(nèi)，2018年前水位緩慢回升，19、20年水位下降。十年來看，13年到17年水位逐漸上升，19、20年水位逐漸下降。

與上個五年相比年平均水位平均上升0.79 m，最高水位平均上升0.39 m，最低水位平均上升1.01 m，年變幅平均減少0.61 m。年平均水位、最高水位、最低水位較上個五年總體上升，年變幅減少；綜合該含水層整體層面水位高于上個五年。

(2)深層孔隙水

該水文地質(zhì)單元共6個監(jiān)測孔。

該區(qū)與淺層孔隙水變化規(guī)律基本相同，水位受降雨量影響明顯，水位隨降雨量的變化而起伏，略滯后于降雨量的變化，本五年呈下降趨勢。水位略高于上個五年(見圖4)。

圖4 2011-2020淮北供水水源深層孔隙水水位變化曲線圖

年平均水位埋深1.65～11.80 m，標高21.91～31.24 m；最高水位埋深0.27～8.84 m，標高23.41～32.54 m；最低水位埋深2.67～13.49 m，標高20.65～30.05 m；五年變幅平均值2.79 m。本五年內(nèi)，只有2016、2017年水位呈上升趨勢，其余各年均呈下降趨勢。整個十年來看，2012年水位呈下降趨勢，2013年開始上升直至2017年。深層水的主要補給來自于淺層水的越流補給，深層水水位上升或者下降取決于淺層水的水位變化及開采的變化。

與上個五年相比年平均水位平均上升3.33 m，最高水位平均上升1.63 m，最低水位平均上升3.94 m，年變幅平均減少2.55 m。年平均水位、最高水位、最低水位較上個五年總體上升，年變幅減少；綜合該含水層整體層面水位高于上個五年。

1.2.3 二電廠水源地地下水水位

(1)淺層孔隙水

該水文地質(zhì)單元共2個監(jiān)測孔。該區(qū)水位受降雨量影響明顯，水位隨降雨量的變化而起伏，五年總體呈下降趨勢。但水位仍略高于上個五年(見圖5)。

圖5 2011-2020二電廠淺層孔隙水水位變化曲線圖

年平均水位埋深4.08～10.13 m，標高23.03～29.06 m；最高水位埋深0.75～7.69 m，標高25.85～33.38 m；最低水位埋深7.23～13.75 m，標高20.38～25.30 m；五年變幅平均值：6.68 m。本五年內(nèi)，2016、2017年水位上升，其余各年呈下降趨勢，淺層水水位主要受降雨量影響，19、20年降雨量偏少，導(dǎo)致淺層水水位下降。整個十年來看，12、15年水位呈下降趨勢，13、14年水位呈上升趨勢。

與上個五年相比年平均水位平均上升3.47 m，最高水位平均上升0.79 m，最低水位平均上升5.13 m，年變幅平均減少4.21 m。年平均水位、最高水位、最低水位較上個五年總體上升，年變幅減少；綜合該含水層整體層面水位高于上個五年。

1.3 孔隙水水質(zhì)

淮北飲用水主要為地下水，地下水水質(zhì)及污染情況的監(jiān)測尤為重要。為更好的監(jiān)測地下水水質(zhì)變化，我站于枯水期開展采樣工作，2016年采樣18組，2017年及以后有所調(diào)整，為14組，其中：區(qū)域淺層孔隙水3組、深層水1組；淮北供水水源地淺層孔隙水1組、深層水2組、裂隙巖溶水5組；二電廠水源地裂隙巖溶水2組。2019年新增細菌樣14組和放射性樣7組，細菌學(xué)指標包括總大腸菌群數(shù)和細菌總數(shù)，放射性指標包括總α放射性和總β放射性。2020年細菌和放射性樣均為14組。

依據(jù)《地下水質(zhì)量標準(GB/T1484-9)》對樣本結(jié)果進行了單項組分評價和綜合評價。在綜合評價時采用了按照規(guī)范所定19項指標和去除Fe、Mn、F后的16項指標兩種結(jié)果相對照的評價方法。

1.3.1 區(qū)域孔隙水水質(zhì)

(1)淺層孔隙水

本含水層樣本3組，分別為1822-A、1422、1618。2016年淺層孔隙水基本穩(wěn)定，2017年基本穩(wěn)定，2018年趨穩(wěn)趨好，2019年基本穩(wěn)定，2020年基本穩(wěn)定。五年總體評價趨穩(wěn)趨好。

淺層孔隙水化學(xué)類型一般以HCO3--Ca2+型為主，溶解性總固體969.00～1 952 mg/L，總硬度164.15～868.97 mg/L，pH7.40～8.99。主要超標組分為溶解性總固體、總硬度、SO42-、F-等。綜合評價為極差水到較差水。

含量下降的組分有1618孔COD、1422孔SO42-，下降幅度較大為1822-A孔Fe從2007年5.00(Ⅴ類水)下降到2020年1.24(Ⅳ類水)。

含量上升的組分有1822-A孔總硬度，上升幅度較大為1822-A孔SO42-從2017年139.29(Ⅱ類水)上升到2020年280.97(Ⅲ類水)。

菌落總數(shù)超標率為100%，總大腸菌群超標33.3%。放射性樣本數(shù)3組，總α放射性超標率為66.7%。

(2)深層孔隙水

本含水層樣本1組，為1822-B孔。2006年淺層孔隙水基本穩(wěn)定，2017年基本穩(wěn)定，2008年基本穩(wěn)定，2019年基本穩(wěn)定，2010年基本穩(wěn)定。五年總體評價基本穩(wěn)定。

深層孔隙水化學(xué)類型一般以HCO3-·SO42--Na+·Mg2+型為主，溶解性總固體1 138.92～1 466.99 mg/L，總硬度184.67～383.34 mg/L，pH7.97～8.65。主要超標組分為溶解性總固體、SO42-、Mn等。綜合評價為較差水。

含量下降的組分有：COD、Cl-；

含量上升的組分有：SO42-、總硬度。

本五年無變化較大組分，水質(zhì)保持基本穩(wěn)定。

菌落總數(shù)超標率為100%，總大腸菌群未檢出。放射性樣本數(shù)1組，無超標。

1.3.2 淮北供水水源地

(1)淺層孔隙水

本含水層樣本1組，為Ss1孔。2016年淺層孔隙水基本穩(wěn)定，2017年基本穩(wěn)定，2018年趨好，2019年趨差，2020年趨好。五年總體評價趨穩(wěn)趨好。

淺層孔隙水化學(xué)類型一般以HCO3--Ca2+型為主，溶解性總固體788.05～1 143.89 mg/L，總硬度278.75～600.54 mg/L，pH7.24～8.12。主要超標組分為溶解性總固體、總硬度等。綜合評價為較差水到良好水。

含量變化較大的組分有：溶解性總固體從2017年的1 143.89(Ⅳ類水)下降到18年841.13(Ⅲ類水)再上升到19年1 135.75(Ⅳ類水)再下降到20年788.05(Ⅲ類水)；總硬度從2007年的597.04(Ⅴ類水)下降到18年397.86(Ⅲ類水)再上升到19年600.54(Ⅴ類水)再下降到20年278.75(Ⅱ類水)。

溶解性總固體及總硬度的變化導(dǎo)致了18、19、20年的水質(zhì)起伏變化。

菌落總數(shù)超標率為100%，總大腸菌群未檢出。放射性樣本數(shù)1組，總α放射性超標率為100%。

(2)深層孔隙水

本含水層樣本2組，為H162-1、HQ51。2016年淺層孔隙水基本穩(wěn)定，2017年基本穩(wěn)定，2018年基本穩(wěn)定，2019年基本穩(wěn)定，2020年基本穩(wěn)定。五年總體評價基本穩(wěn)定。

深層孔隙水化學(xué)類型一般以HCO3-·SO42--Na+·Mg2+型為主，溶解性總固體1 963.62～890.98 mg/L，總硬度457.41～222.20 mg/L，pH7.71～8.56。主要超標組分為溶解性總固體、SO42-、Fe等。綜合評價為較差水。

含量下降的組分有：COD、Cl-、溶解性總固體、總硬度；

含量上升的組分有：NO3-、pH。

含量變化較大的組分有：H162-1溶解性總固體從2017年的1 165.37(Ⅳ類水)下降到18年890.98(Ⅲ類水)再上升到19年1023.64(Ⅳ類水)再下降到20年957.60(Ⅲ類水)。

菌落總數(shù)超標率為100%，總大腸菌群超標率為100%。放射性樣本數(shù)2組，總α放射性超標率為100%。

1.4 地下水水溫

監(jiān)測區(qū)近年水溫?zé)o明顯變化，淺層孔隙水水溫在15℃～20℃之間，年平均16℃。深層孔隙水水溫在16℃～19℃之間，年平均17℃。水溫常年穩(wěn)定，基本不受氣溫變化影響。與近年相比基本穩(wěn)定。

1.5 地下水降落漏斗動態(tài)

淮北市建市之初，城市規(guī)模較小，一些大型廠礦企業(yè)還未建立，因此開采量甚微，1976年市區(qū)總開采量只有4×104m3/d。由于城市規(guī)模的擴大，工業(yè)迅速發(fā)展，開采量隨之增加，1984年開采量達15×104m3/d。用水大戶淮北市一電廠1984年擴建后開采量由4.0×104m3/d上升至1986年的11.00×104m3/d，高峰期的8、9月份達13.00×104m3/d。

開采量的增大直接導(dǎo)致了地下水水位的變化，1970年前后，地下水水位基本維持在自然狀態(tài)，地下水流向自北向南，三堤口以南地區(qū)裂隙巖溶水為自流區(qū)。上世紀70年代中后期開采量開始增加，地下水水位呈明顯逐年下降趨勢，至1986在淮北市初步形成由一電廠、主城區(qū)、高岳、三堤口為中心的各自獨立又相互聯(lián)通的降落漏斗。

隨著城市化的進程，至1996年市區(qū)地下水開采量達28.932×104m3/d，使得地下水水位快速下降，降落漏斗迅速擴展，形成以一電廠(電3井)為中心的區(qū)域性降落漏斗。

經(jīng)分析研究，自1996年以來，漏斗中心處水位呈逐年上升趨勢，以一電廠開采井電3和淮北市自來水公司開采井P86處地下水位為例，前者水位埋深由1996年的40.32 m上升到2018年的14.3 m，上升幅度達26.02 m；后者由1996年的25.37 m上升到2018年的15.16 m，上升幅度達10.21 m。對漏斗中心點位移趨勢分析可見，漏斗中心已由一電廠向南偏移，自2016年以來，淮北市裂隙巖溶水降落漏斗基本以淮北市自來水公司財校井為中心。2018年漏斗中心處(財校井)年平均水位標高14.82 m，比1996年漏斗中心(電3井)的-6.96 m升高了21.78 m。至2019年地下水降落漏斗中心已向南偏移，形成了以P86孔為中心的降落漏斗，開采量的減少是引起水位年際變化的重要因素。漏斗區(qū)面積為280 km2。

2 地下水變化原因分析

從本五年及上五年來看，地下水環(huán)境有如下幾個變化：地下水水質(zhì)有所改善、地下水降落漏斗南移、地下水水位稍有回升。

綜合比較2016至2020年區(qū)域淺層孔隙水、深層孔隙水水質(zhì)基本穩(wěn)定；淮北供水水源地裂隙巖溶水水質(zhì)略變好；二電廠水源地裂隙巖溶水水質(zhì)略變好。

地下水降落漏斗由1986年以一電廠、主城區(qū)、高岳、三堤口為中心的各自獨立又相互聯(lián)通的降落漏斗，至1996年以一電廠(電3井)為中心的區(qū)域性降落漏斗，2016-2019年，以淮北市自來水公司財校井為中心地下水降落漏斗已向南偏移以自來水公司P86孔為中心。自2025年來淮北發(fā)電廠逐漸關(guān)閉高耗水的小發(fā)電機組，開采量逐年減少，導(dǎo)致原以電廠為中心的降落漏斗中心水位回升，進而使漏斗中心南移至財校，2019年為枯水年，降雨量只有682 mm，導(dǎo)致地下水補給不足，加上開開采影響，降落漏斗以自來水公司P86孔為中心。

地下水水位從2012年至2020年總體上升。

開采量和降雨量的變化是導(dǎo)致地下水環(huán)境變化的主要原因。在大氣降水補給、地質(zhì)構(gòu)造條件相同的情況下，水位的上升和下降的決定性因素取決于開采量的變化。開采量的減少導(dǎo)致水位回升，水質(zhì)變好。

3 結(jié)語

(1)近五年來，開采量的增大加上氣象上枯水年出現(xiàn)頻率增加，導(dǎo)致各區(qū)各含水層水位總體呈下降趨勢。與上個五年相比，除區(qū)域深層孔隙水水位略低于上五年之外，各含水層平均水位均高于上五年。

(2)上世紀70年代中后期開采量開始增加，地下水水位快速下降，逐漸形成為以一電廠為中心的統(tǒng)一的大降落漏斗，降落漏斗的范圍已擴展至整個水源地，漏斗面積280 km2，受阻水邊界限制，其漏斗形狀呈長條狀分布。開采量的減少是引起水位年際變化的重要因素。

(3)綜合比較2016至2020年區(qū)域淺層孔隙水、深層孔隙水水質(zhì)基本穩(wěn)定。

(4)本監(jiān)測區(qū)近年水溫?zé)o明顯變化，淺層孔隙水水溫在15℃～20℃之間，年平均16℃。深層孔隙水水溫在16℃～19℃之間，年平均17℃。水溫常年穩(wěn)定，基本不受氣溫變化影響。與近年相比基本穩(wěn)定。