安徽淮北平原水文地質條件與供水引發的環境地質問題分析

汪超培，計 嶺

(安徽省煤田地質局水文勘探隊，安徽 宿州23400)

安徽淮北平原東接江蘇，西臨河南，北接山東，南以淮河為界，為黃淮平原的一部分。行政區劃包括阜陽市、亳州市、宿州市、淮北市全部，淮南市、蚌埠市大部分共27個縣(市、區)，總面積約3.8萬 km2。

1 含水層分布特征

安徽淮北平原為黃淮泛濫作用形成的沖積平原。除北部蕭縣、濉溪、宿縣東北部靈壁、泗縣一帶，主要由震旦、寒武、奧陶和石炭系巖層出露地表，構成構造剝蝕低山、殘丘外，絕大部分被第三、第四系松散層覆蓋，地面標高20～50 m。

本區自第三紀以來，長期處于以下降為主的震蕩性升降運動之中，古地貌形態與新構造運動控制著區內新生界松散沉積物的厚度、巖性變化和分布狀況，在平面上總趨勢是從東向西波狀起伏向西部阜陽、太和沉降中心增厚，松散沉積物的厚度、巖性和分布特征又控制著區內地下水的補給、徑流和排泄條件，構成了黃淮大盆地水文地質單元內獨特的淮河盆地水文地質區。按其古地貌形態和水文地質特征的差異，又劃分為四個亞區(圖1)。

Ⅰ東北部低山、殘丘間沖積平原水文地質區;Ⅱ中部基巖島狀沖積平原水文地質區;Ⅲ南部第三、第四系沉降凹陷水文地質區;Ⅳ西部(北部)第三、第四系沉降中心(盆地)水文地質區。

Ⅰ區第四系松散層厚度小，一般為10～80 m，主要為淺層水和灰巖含水層，地下水運動和徑流條件好，多處于積極交替循環環境之中，水質普遍較好，礦化度低，適合飲用。Ⅱ區松散層厚度變化大，一般為50～350 m。由于區域性宿北斷層的存在，阻隔了灰巖含水層地下水在水平向上的運動和循環條件，使水量、水質南北部有明顯不同，南部灰巖各含水層(組)水質普遍變差，礦化度增高，不符合飲用和工業用水要求。

Ⅲ、Ⅳ區內基巖被第三、四系松散層覆蓋，各期沉積物均有分布，厚度較大。尤其是西部阜陽、太和一帶沉積的厚度達500～700 m，使巖溶裂隙地下水運動和循環條件更差，處于封閉的地球化學環境之中，水質差，礦化度高達3 g/L以上。

圖1 淮北平原淮河盆地水文地質分區

2 地下水化學特征

根據地層巖性、含水介質和埋藏條件區內的含水層劃分為松散巖類的孔隙水和灰巖巖溶裂隙水。

2.1 松散層孔隙水水化學特征

淺部地下水(30 m以淺)水化學類型呈北西～南東向帶狀分布。除蕭、碭地區因受予東鹽漬化影響和硫酸鹽水長期浸染，造成水質差、類型復雜和規律性不太明顯外。南部廣大地區普遍為重碳酸鹽類淡水，礦化度＜1 g/L。按其陰、陽離子含量不同規律變化明顯，陰離子HCO3－含量高而穩定，以HC為主，S和CL－次之。陽離子含量在水平方向上，因平原微地貌和地下水徑流條件影響，從東向西變化總趨勢為 Ca2+·Mg2+→Ca2+·Na－→Na+·Ca2+。

依據地形、巖石性質、水化學類型、礦化度、陽離子直換關系及水動力條件，淺層水的水化學基本特征是自盆地邊緣地中心變化規律明顯，并初步劃分三個水動力帶(或水化學帶):

A.潛水積極交替的HCO3－·CL－→Ca2+·Mg2+水帶，礦化度 0.5 ～0.8 g/L;

B.潛水比較緩慢的HCO3－·CL－→Mg2+·Na+水帶，礦化度0.8～1g/L;

上屬各帶表明，從盆地邊緣向盆地中心陽離子直換變化規律是:Ca2+·Mg2+→Mg2+·Na+→Na+·Mg2+，主要陽離子置換關系是Ca2+·Mg2+→Mg2+→Na+。水的總礦化度亦是逐漸增高的，即從 0.5 ～0.8→0.8 ～1.0→1.0 ～1.4 g/L。

中部地下水(50～150 m)由于埋藏條件和含水類型不同，水化學基本特征受沉積環境控制明顯，從水質資料分析表明:陽離子在區域內穩定為Na+·Ca2+→Mg2+，其中Na+為主。由東向西陰離子成分為HCO3－·SO4

2－·CL－→·CL－·HCO3－變化;礦化度由 0.48 ～0.98→1.18 ～1.9 g/L。總硬度 17.77 ～25.40→20.82 ～42.63 德國度。上述陰陽離子含量，礦化度和總硬度變化，反映了地下水運動條件不同。

深部地下水(150 m以下)水化學特征是從盆地邊緣向盆地中心有規律變化，陽離子以Na+為主，陽離子規律變化，即Na+·Mg2+·Ca2+→Na+·Ca2+·Mg2+;陰離子 HCO3－··CL－→SO42－··CL－→SO42－·CL－·HCO3－;礦化度 0.46 ～0.69→1.42 ～3.64→ ＞3(克/升);總硬度 19.29→27.96→116.87 德國度。

2.2 灰巖巖溶裂隙水水化學特征

區內的巖溶裂隙地下水賦存于奧陶系和石炭系太原組巖溶裂隙中，水化學既有垂直分帶性(由淺至深)，也有水平方向上分帶性(山區至平原)。尤其是區域內東西向宿北斷層對灰巖水運動條件起了阻塞作用的結果，使斷層南、北水質類型、礦化度、總硬度等方面均有一定差異，其在水平方向上變化為:

①奧陶系灰巖水從北部灰巖出露補給區重碳酸鈣鎂水向平原區徑流為硫酸巖鎂鈣水，礦化度從0.3～0.5→0.5～1→1.3～3.68(g/L);總硬度 12.86 ～20.19 德國度→13.81～28.43德國度→30～127.61德國度。

②太原組灰巖水從北向南變化是重碳酸～硫酸鹽鈣鎂水到硫酸鹽～氯化物鎂(鈉)鈣水。陰、陽離子置換關系是:HCO3－·SO42－→SO42－·CL－、Ca2+·Mg2+→Mg2+·(Na+)·Ca2+;北部HCO3－＞SO42ˇ、Ca2+＞ Mg2+，以HCO3－、Ca2+為主;南部 SO42－＞CL－＞HCO3－，Mg2+(Na+)＞Ca2+，以 SO42－、Mg2+(或 Na+)為主;礦化度從 0.5 ～1(g/L)→1.14～3.60(g/L);總硬度從 14.87 ～24.26 德國度→38.25～99.54德國度。

3 供水引發的環境地質問題

地下水資源是淮北地區城鎮居民及工農業生產的主要供水水源。由于大規模開采已引發了一系列的環境地質問題。

3.1 抽取深層孔隙水引發地面沉降

淮北平原松散沉積層中深層地下水均處于封閉狀態，補給困難。以阜陽市等城鎮為中心大規模開采深層地下水，使得區域地下水位持續下降，使松散地層產生了等效附加應力效果，導致土層有效應力增加，破壞了原有的水、土平衡狀態，造成孔隙水壓力轉嫁于含水層骨架，加大了含水顆粒間的有效應力，使含水層本身排水壓密，產生彈性變形;同時由于含水層頂底板的粘性土中的結合水產生向含水層的滲流，導致粘性土固結，出現程度不同的塑性變形或永久變形，從而引發了嚴重的地面沉降。據報道阜陽市地面沉降中心目前的最大累計沉降量已達1.6 m。

3.2 抽取巖溶水引發水質惡化與巖溶地面塌陷

淮北市為我國著名的5大煤炭生產基地之一，因地表水缺乏，城市供水主要依賴于開采巖溶地下水，隨著煤炭大規模的開發及相關產業的迅速發展，地下水開采量逐年增加，全市目前開采井已達280眼。目前地下水平均日開采量約28萬m3，形成了以原淮北發電廠、市區、高岳、三堤口4個漏斗降落區，漏斗中心最低水位標高已降至海拔約15至14 m，深埋48.50 m，局部地區枯水期出現吊泵現象，地下水總硬度與總礦化度逐年升高，水質質量標準大幅度下降，嚴重存在著巖溶塌陷現象。以淮北二電廠水源地為例，巖溶水的開采，致使著名的華家湖干涸。

抽取裂隙巖溶水引發的巖溶塌陷問題也開始在淮北市及其周邊出現。蕭縣孫圩鄉孫東村、淮北市烈山鎮清谷村高速公路兩側、濉溪縣劉橋鎮趙樓村，分別因開采或疏排裂隙巖溶水發生巖溶塌陷。

4 結論

淮北平原水文地質條件復雜，合理開發利用地下水資源，需要立足于淮北平原的實際，立足于社會經濟可持續發展的全局，在正確認識淮北平原地下水資源和地下水環境的基礎上，統籌考慮各個方面的因素，制定科學、合理的地下水資源開發利用和地下水環境保護方案。