濮陽市主要地下水環境問題及防治對策研究

龔曉潔,袁 征,陳光宇,楊 坡

(1.河南省地質調查院,河南鄭州 450001;2.河南省地質礦產勘查開發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.河南省地質調查院,河南鄭州 450001;2.河南省地質礦產勘查開發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展,出現了一些列環境地質問題,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展起來的新興石油化工城市,2020年城市總體規劃區。隨著近年來城市建設高速發展、人口快速增長,使得城市環境地質條件發生顯著變化,地下水資源匱乏、水質惡化、地面沉降等一系列環境地質問題不僅制約了城市可持續發展,且對人民生活帶來了嚴重影響。

1 城市主要地下水環境問題

1.1 地下水資源匱乏

濮陽市目前主要取水層位為 140m以內的全新統、上更新統含水巖組,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。

根據調查了解,1983年以前,濮陽市大部分為農村,淺層地下水以農業開采為主,隨著濮陽城市建設的高速發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。

由于地下水開采量多年來持續大于補給量,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花卉市場附近,中心水位埋深 30.4m。市區內底板埋深 35～50 m的全新統(第一)含水層面臨疏干。水資源匱乏帶來的影響首先表現為取水成本的增加——由于水位下降造成部分淺井報廢及掉泵現象的發生,據調查,金堤河以北農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的水質惡化現象。

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出以下特征:

1)由于固體廢棄物隨意堆放、農藥化肥的大量施放,在農村人口密集區,造成了土壤及地下水的污染,主要表現為硝酸鹽類、COD等有機污染因子超標,最嚴重的區域位于濮陽市的蔬菜種植基地——王助鄉一帶,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廢水排放,因此,重金屬含量較高,使得鄰近地區的地下水重金屬離子普遍超標,而且一旦經由污水灌溉,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,地下水體質量的惡化一般表現為 Cl-、SO2-4含量及礦化度、總硬度上升。

4)在中原油田采油區,地下水污染多表現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,沉降區域在不斷擴大,已從最初的西環路以東,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。

通過對濮陽市地下水位與地面沉降的分析,發現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生發展與地下水位降落漏斗有著密切聯系,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,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《建筑抗震設計規范》規定,濮陽市抗震設防烈度為 7度,因此依據《建筑抗震設計規范》(GB50027-2001)4.3.3相關規定,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,該區的粉土、粉細砂,有可能產生砂土液化,為輕度 -中等地震液化區。

1.5 采油污染

自位于濮陽市規劃區東部的中原油田采油區,于1975年開始大規模勘探以來,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,也產生了一系列環境問題。

由于采油區地表為粉砂、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生的廢液、廢水及固體廢物以及落地原油已經對當地居民正常的生產生活造成了嚴重影響,主要表現在以下三個方面: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、地下水聯合調度

根據《河南省南水北調城市水資源規劃報告》,2010年給濮陽市區引水量為 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,已經出現了水質型缺水現象,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時,重要工程及大規模基礎設施要注意規避黃河故道區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評價成果報告》,2005

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

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

[4]濮陽市地震局,《濮陽市及鄰區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,《河南省環境地質基本問題研究》,中國大地出版社,2003

[7]河南省統計局,《河南統計年鑒(2007)》,中國統計出版社,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、環境地質工作。