下遼河平原南部明化鎮(zhèn)組咸水體賦存條件及分布特征

劉 暢,潘 俊,李 洋 ,孟思翹

(沈陽(yáng)建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng) 110168)

下遼河平原南部位于遼寧省中部,遼河平原南部,行政區(qū)劃大部分隸屬盤錦市。地理坐標(biāo)為東經(jīng) 121°18′～122°48′,北緯 40°34′,-41°33′,面積5870 km2。

區(qū)內(nèi)自 20世紀(jì) 70年代陸續(xù)開采上第三系深層明化鎮(zhèn)組地下水以來,局部已出現(xiàn)咸水體擴(kuò)張和淡水咸化的問題,而且隨著油田勘探開發(fā)范圍的不斷擴(kuò)大以及居民生活用水的不斷增加,地下水頭下降較快已經(jīng)形成大面積開采漏斗,發(fā)現(xiàn)在明化鎮(zhèn)組分布的大部分地區(qū),上部為咸水體,本文就下遼河平原南部明化鎮(zhèn)組咸水賦存的條件和分布特征進(jìn)行研究,并提出防止咸水體進(jìn)一步擴(kuò)散的防治措施,以達(dá)到對(duì)研究區(qū)明化鎮(zhèn)組水體進(jìn)行保護(hù)的目的。

1 咸水賦存的地質(zhì)地貌條件

1.1 地質(zhì)條件

1.1.1 地層條件

明化鎮(zhèn)組堆積物為河流相、河湖相、沼澤相,上段以河流相、河湖相砂巖、含礫砂巖、砂礫巖為主,下段為灰綠、黃褐、雜色泥巖,以沼澤相泥巖為主。地層厚度由西部的 200 m,東部的 100m到中部逐漸增厚到 600～800m,北部的 100m到南部的 700～800m。明化鎮(zhèn)組水體主要賦存在砂巖、含礫砂巖、砂礫巖孔隙裂隙之中。

1.1.2 構(gòu)造條件

研究區(qū)在大地構(gòu)造上屬于華北臺(tái)地的東北部,在區(qū)域構(gòu)造上位于遼河斷陷地帶。遼河斷陷是在經(jīng)過多期構(gòu)造抬升和長(zhǎng)期剝蝕的前中生界的褶皺基底上發(fā)展起來的中、新生代陸內(nèi)裂谷盆地,以下以第三系沉積為主,屬渤海灣盆地北部組成部分[1]。在第三紀(jì),由于北東 -北北東向斷裂的控制作用,盆地發(fā)生了大幅度下沉,并在其內(nèi)部發(fā)生強(qiáng)烈的分異作用,形成一系列的隆起和凹陷。凹陷內(nèi)部有巨厚的早第三系堆積,厚度可達(dá)6000m。根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)進(jìn)一步分為六個(gè)二級(jí)構(gòu)造帶,即東、西凹陷帶、中央凸起帶和大民屯凹陷帶、東、西凸起帶等次一級(jí)構(gòu)造單元。西部凹陷又進(jìn)一步分為三個(gè)構(gòu)造帶:西部斜坡帶、中央構(gòu)造帶和東部斷陷帶[2]。研究區(qū)位于西部凸起、西部凹陷及中央凸起帶內(nèi),導(dǎo)致明化鎮(zhèn)組地層厚度從東西兩側(cè)向中間,由北東向南西,地層埋深由淺至深。咸水分布區(qū)位于新生代斷陷盆地的西南部,橫跨盤山凹陷帶和田莊臺(tái)凹陷帶兩個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元,基底向南延伸入遼東灣。

1.2 地貌特征

區(qū)內(nèi)地貌景觀單一,屬于堆積平原。東部和西部分別為渾河沖積扇的前緣和大凌河沖積扇的前緣,地表巖性西部以沖積、沖洪積粗顆粒砂層及砂礫層為主,中部的高升、富家、西四一線以北地區(qū)為洪泛平原,沉積一套沖洪積、沖積地層,巖性由砂與粘土、或粘土夾砂層構(gòu)成;東部以沖積、沖海積細(xì)顆粒的粉細(xì)砂和粘土層為主。[3]

2 咸水體的補(bǔ)給逕流排泄條件

2.1 明化鎮(zhèn)組含水巖組的補(bǔ)給條件

明化鎮(zhèn)組含水巖組地下水的補(bǔ)給源,是以相鄰區(qū)同層含水層的逕流和第四系地下水的垂直滲入及越流補(bǔ)給為主,老基底側(cè)向補(bǔ)給為輔。明化鎮(zhèn)組上段含水層與館陶組之間由于存在 10～200m厚泥巖層,不存在地下水聯(lián)系,總補(bǔ)給量為1 518.4×104m3/a。

2.2 明化鎮(zhèn)組咸水體的徑流條件

明化鎮(zhèn)組含水巖組,地下水自然流場(chǎng)是從東部及北部向南西緩慢徑流,地下水力坡度 0.1‰左右。在開采條件下,地下水流場(chǎng)發(fā)生了根本的變化,地下水由四周向開采漏斗中心流動(dòng)(漏斗位置見圖 3)。研究區(qū)北部及西部地下水徑流條件好,水力坡度 0.17‰ ～0.44‰。滲透系數(shù) 6.94～21.86 m/d,地下水真實(shí)流速 6.19～9.98 m/d。東部旗口、及西部胡家一帶,地下水徑流條件較差,地下水水力坡度 0.5‰～0.67‰,滲透系數(shù)小于 2.4m/d。

2.3 明化鎮(zhèn)組咸水體的排泄條件

區(qū)內(nèi)明化鎮(zhèn)組淡水含水巖組的地下水在天然條件下,向南和西排出區(qū)外,在開采條件下工農(nóng)業(yè)開采及人畜飲用水開采是區(qū)內(nèi)地下水的唯一排泄方式。

3 咸水分布特征

3.1 咸水分布范圍

明化鎮(zhèn)組咸水主要分布在研究區(qū)中部,總面積約2 030 km2,根據(jù)咸水在含水巖組中賦存特征,又可以分為全咸水區(qū)和上咸下淡區(qū),咸淡水分布界限(見圖 1)。

1)全咸水區(qū)

全咸水區(qū)分布在咸水區(qū)中部,西部以接官?gòu)d -清水 -興隆臺(tái)一線為界,東部以平安河 -疙瘩樓水庫(kù)一線為界,北部至吳家 -壩墻子,南達(dá)渤海灣。另外在田莊臺(tái) -平安 -西安農(nóng)場(chǎng)一線尚有分布。

2)上咸下淡區(qū)

上咸下淡區(qū)分布在全咸水區(qū)的外圍,西部以雙臺(tái)子河口-新興西 -盤山為界,東部以大遼河入海口 -黑魚溝 -古城子 -沙嶺西為界,北至八一水庫(kù) -新華農(nóng)場(chǎng),南達(dá)渤海灣。該區(qū)是全咸水區(qū)與淡水分布區(qū)的過渡帶,咸水體分布比較復(fù)雜,多以咸水舌或透鏡體形式發(fā)育,上咸下淡類型水是淺層含水巖組中咸水體由海水的方向超覆于淡水體之上而形成的,咸淡水界面是一個(gè)傾向咸水的傾斜面。

3.2 咸水層厚度

明化鎮(zhèn)組咸水頂界埋深在 230～450 m之間,而咸水底界埋深差異較大。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?gòu)d、西安、水源地等地帶,由北東向南埋深有逐漸增大趨勢(shì)。上咸下淡區(qū)的咸水底界則比較復(fù)雜,因咸水體多以咸水舌或透鏡體存在,形狀不規(guī)則,因此很難給出確切的底界埋深[5]。如果將該區(qū)內(nèi)垂向上咸水體的最深底界以上統(tǒng)劃為咸水,則底界埋深一般在 250～800m之間,并向全咸水區(qū)方向呈埋深遞增的趨勢(shì)。

3.3 明化鎮(zhèn)組地下水動(dòng)態(tài)特征

明化鎮(zhèn)含水巖組地下水隨著地下水開采量增大和開采時(shí)間增加(水源工程分布見圖 1),地下水頭呈區(qū)域性持續(xù)下降,目前研究區(qū)內(nèi)明化鎮(zhèn)含水巖組地下水頭埋深一般為 5～10m,最大可達(dá) 26.42 m,在地下水開采初期,流場(chǎng)基本比較平緩,目前已形成明顯漏斗(見圖 1)。

經(jīng)過多年開采,目前明化鎮(zhèn)含水巖組已形成盤東一興隆臺(tái),黃、于、熱、營(yíng)口等開采漏斗[4]。開采的影響范圍已波及區(qū)外,引起地下水頭區(qū)域性下降。在開采集中或密集區(qū),地下水頭持續(xù)下降明顯,隨開采量或開采強(qiáng)度的變化稍有波動(dòng),但總體上是下降趨勢(shì)。黃、于、熱地區(qū)地下水頭埋深 3.08～5.76m,降速 0.23m/a,年內(nèi)地下水頭變化不大,歡喜嶺地區(qū)地下水頭埋深 6～11m,年水頭降速 0.24 m,溫香地區(qū)地下水頭埋深 2.06m,年水頭下降 0.21 m。曙光地區(qū)地下水頭埋深達(dá) 15.61m。該地區(qū)在 90年之前開采量較大,降速可達(dá) 1.13～1.32 m/a,90年以后開采量減少,地下水頭下降減緩或略有回升。影響地下水動(dòng)態(tài)的主要因素是地下水的開采,因此其動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為較單一的開采型。

圖1 不同年份典型地段明化鎮(zhèn)組地下水頭變化曲線圖

4 咸水體入侵的防治

綜觀研究區(qū)明化鎮(zhèn)組咸水體的賦存與分布及對(duì)動(dòng)態(tài)特征的研究,導(dǎo)致降落漏斗的形成及淡水咸化的主要因素是地下水的過量開采,為防止咸水體的進(jìn)一步擴(kuò)張及達(dá)到對(duì)明化鎮(zhèn)組地下水淡水資源保護(hù)的目的,對(duì)研究區(qū)咸水體污染防治提出幾點(diǎn)建議。(1)明化鎮(zhèn)組咸水水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜,而且目前監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)量較少,因此應(yīng)建立完善的咸水監(jiān)測(cè)系統(tǒng),以便能夠隨時(shí)掌握咸水體變化規(guī)律為生產(chǎn)和研究提供寶貴的資料。(2)對(duì)在咸水分布區(qū)內(nèi),且分布較集中密集的開采井,可以選擇性的進(jìn)行關(guān)閉或者減量開采,在遠(yuǎn)離咸水體邊界新建水源地。目前已經(jīng)由大伙房水庫(kù)向研究區(qū)輸水,以減少對(duì)研究區(qū)明化鎮(zhèn)組淡水的開采量。

(3)可以采用人工回灌法形成淡水帷幕,不僅增加地下水的補(bǔ)給量,而且通過地下水的人工調(diào)蓄,能防治咸水體的擴(kuò)張問題。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)通過對(duì)下遼河平原南部上第三系地下水明化鎮(zhèn)組含水層的咸水體賦存的地質(zhì)地貌、補(bǔ)逕排等條件進(jìn)行研究,掌握了咸水含水層的賦存條件及分布特征。

(2)通過掌握的咸水含水層賦存條件及分布特征,本文提出三點(diǎn)建議:一:建立完善的咸水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、二:減量開采,開采水源外移、三:地下水人工回灌,以達(dá)到對(duì)研究區(qū)明化鎮(zhèn)組淡水資源進(jìn)行保護(hù)的目的。

(3)研究區(qū) 2000年之后對(duì)上第三系地下水的開采量開始逐漸減少,并且已經(jīng)由大伙房水庫(kù)向研究區(qū)輸水,因此地下水位呈逐年回升趨勢(shì),漏斗面積縮小,因此本文提出的治理措施是切實(shí)可行的。

[1]許坤,李宏偉,邱開敏,下遼河平原 -遼東灣的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[J],海洋學(xué)報(bào),2002,24(3):68-74.

[2]國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.遼東灣海水入侵災(zāi)害調(diào)查報(bào)告[R].2009.

[3]遼寧省水文地質(zhì)大隊(duì).1:20萬區(qū)域文水地質(zhì)普查勘探報(bào)告[R].1978.[4]王衛(wèi)東,張戈,魏家華,等.下遼河平原南部咸水體特征及運(yùn)移規(guī)律研究報(bào)告[R].遼寧水文地質(zhì)勘察院.2000.