人类活动对安徽淮北地区地下水资源影响研究

'《水资源研究》第31卷第2期(总第115期)2010年6月人类活动对安徽淮北地区地下水资源影响研究邓坤，王式成2，谭炳卿。(1．江西省水利科学研究院江西南昌330029；2．淮河水利委员会水文局安徽蚌埠2330013．合肥工业大学安徽合肥233009)摘要：安徽省淮北地区地处我国北方半干旱、半湿润地区，水资源较为贫乏，地下水资源在该区水资源开发利用中居主要地位。近年来，随着人类对地下水资源开发利用程度的加大，及各种人为因素对水资源的影响，已造成该区水循环条件发生了较大改变，同时导致了局部地区脱盐脱碱，地面沉降，水质污染等环境地质问题。关键词：人类活动；安徽淮北地区；地下水资源；影响安徽省淮北地区是水资源较为缺乏和开发利用程度最高的临涣集～四铺～宿县一带，厚度20～40m。在宿县一灵璧一泗地区之一。地下水资源是该区城乡生活和工农业生产的主要供县一线以北及砀山、蒙城、界首等地，含水层相变以粘土、亚砂土水水源，几乎是淮北市、阜阳市、亳州市和宿州市城乡生活供水夹薄层粉砂为主，含水层顶板埋深80—120in。的唯一水源，该区地下水资源的数量和质量对生活、生产、生态深层含水层组由部分下更新统与第三系组成，含水层岩性用水具有举足轻重的作用。近20a来，由于气候变化和人类活为粉细、中粗砂及少数砂砾石，其埋藏深度分别为165～225m、动的影响．特别是各种水利工程的修建与开发，水循环条件发生236～249m、255～380I1。含水层厚度：古河道区80～160m，古了较大改变，导致地下水资源无论在数量和质量上，还是在分布河道边缘及古河漫滩相带厚度15～80m。本层为承压水，水头规律上都随之发生了变化。因此，分析各种人为因素对安徽淮高出地面0．19～4．27m。但阜阳、界首、毫州等城市工业区供北地区地下水影响，对合理开发利用、保持地下水资源可持续开水已开采此层位中的地下水，已形成水头降落漏斗。本层在阜发利用有着十分重要的现实意义。南、颍上、阜阳、凤台一带，含水砂层以多层、巨厚、粗粒为特征，砂层总厚度38～169nl；在亳州市至淝河集一线东南以及砀山l区域水文地质条件及地下水资源县城附近也较发育，砂层厚l5～85m，而沿浍河地区砂层较薄1．1区域水文地质条件乃至尖灭。安徽淮北平原内地层属华北地层区、准北平原小区，区内除1．2地下水资源缺失泥盆系、志留系和三迭系及部分第三系外，其它地层均有出淮北地区地下水资源类型主要为孔隙型地下水和岩溶水。露或隐伏于第四系之下，淮北平原主要以松散的第四系和部分东北部分布的基岩裂隙、岩溶地下水面积5520km，西南部分第三系的岩性为主”。布孔隙型(中深层、深层)承压水盆地面积为17280km，一般孔浅层地下水属潜水～弱承压水，由全新统Q及上更新统隙型地下水面积为】4911km。孔隙型地下水资源广泛分布于Q组成，含水层顶板埋深5．5～12．0Ill，底板埋深4O～50II1，由平原区域，按含水层组埋藏及开采等条件，划分为浅层(埋深0上、下两个韵律层构成：2O～2511以浅，含水层厚度8～17m，以～50m)、中深层(埋深50～150m)、深层(埋深大于150rn)地粉细砂为主夹亚砂土，下部25～50ITI，含水层厚度2～8m，岩性下水。孔隙型地下水主要分布于古河道地带。粉细砂夹中砂、亚砂土。(1)浅层地下水资源量。淮北平原地下水埋深较浅，平原中深层(50～150m)含水层由中下更新统组成，广伏于浅浅层孔隙地下水直接接受大气降水的补给，对降水的反应十分层含水层组之下，含水层岩性主要为冲积洪积细砂、中粗砂，局灵敏。根据《安徽省淮北地区地下水资源开发利用规划》成果，部夹有砂砾石层及亚砂土，在沿淮及其北部边缘一带，含水层顶淮北平原区多年平均浅层地下水资源量65亿Ill，多年平均可板埋深50～8Om，含水层厚度20～801／1，沿浍河及亳州东南至开采量42亿nl。涡阳～带呈带状分布，含水层厚度2～l8m，在西阳集一江集、(2)中深层、深层地下水资源量。中深层、深层地下水资源收稿日期：2010—03—09作者简介：邓坤，男，水文学与水资源专业硕士，助理工程师。6 主要来自浅层(包括裸露基岩构造带)地下水的垂直越流补给、3人类活动对地下水动态的影响侧向补给及其本身的弹性释放，中深层、深层孔隙水具有含水层厚度大、埋藏深、单井涌水量大、补排循环周期长、补给量少的特3．1对区域浅层地下水变化的影响点。根据《安徽省淮北地区地下水资源开发利用规划》初步分据《安徽淮北地区浅层地下水资源调查评价》报告，淮北地析成果，中深层、深层地下水资源平均总量为l9亿m，多年平区浅层地下水资源量64．48亿m，可开采量41．56亿m。浅层均可开采量为13亿m。中深层、深层地下水资源量大部分来地下水开发利用程度：1985年全区平均15％，其中西E部15％自浅层地下水的补给，进行地下水资源总量计算时应扣除浅层～25％，中南部10％～15％；1993年全区平均24．8％，其中西北地下水资源与中深层、深层地下水资源之间的重复量。部35％一50％，其他地区l5％～20％；1995年全区已达27．8％，(3)隐伏、埋藏型岩溶水。隐伏、埋藏型岩溶水主要呈网脉2000年上升到36．1％，2006年达42．3％，淮北西北部达40％～状分布于该区东北部，水质符合饮用和工农业用水水质标准。60％，中东部30％～40％，南部及沿淮地区l5％～30％。岩溶水具有单井涌水量大、开采条件好的特点，但隐伏型岩溶水从全区可开采总量上看，采补均衡，仍有节余，即浅层地下与上覆的孔隙水水力联系极为密切。其主要补给来源为大气降水资源尚有开发利用潜力。但区域_卜开发利用程度差异性较水、地表水与浅层地下水，可开采水资源总量达2．8亿m／a。大。2水资源开发利用现状(1)西北部黄泛砂土农灌区。由于开发利用程度较高，浅层地下水位静止埋深由5O年代的3～5I1下降到4．5～7．5nl，2．1机电井建设局部地块达8lIT以上，动水位埋深由7～9Ill下降到12～15ITI，根据《安徽淮北地区井灌建设研究》资料，本区取用浅层地原农灌水泵扬程不够，已更换中高扬程的潜水电泵。由于浅层下水的机电井、小口井正在不断增加，1986年机电井8万眼，小地下水位埋深常年低于潜水蒸发临界深度，潜水蒸发量很小，即口井143眼。1995年机电井发展到10．94万眼，小口井达2O万原来的潜水蒸发量转化为可开采的水资源量，原部分盐碱化土眼。2000年底机电井达11．79万眼，其中配套率为57．4％，完地在淋滤作用下已脱盐脱碱。好率52．6％；小口井发展到25万眼。2006年底调查统计，机电在无城市工业集中开采浅层地下水的地方，农业全面推行井数量l4．22万眼，小口井数量达28万眼。机电井发展递增率节水措施、调整农业结构和充分拦蓄地表水，可补给地下水，并为：1986—1998年平均为4．57％，1998～2006年年均递增与浅层地下水实行联合调度，才能基本维持平衡，农灌保证率可3．82％。淮北西北部机电井密度5～7眼／km，f}I部3～5眼／达到75％。km，东南部1．5～3．0眼／km。(2)淮北、宿州、界首等城市工业区，集中开采中深层孔隙机电井建设与农灌事业的发展，与农业、农村经济政策及农水和岩溶水，致使上覆的浅层地下水位下降或被疏于。如淮北村经济社会发展密切相关，也与人们对淮北地区浅层地下水资市第一发电厂和国家电力公司(原名第二发电厂)发电生产取源易于开发利用、易于补给恢复的特性认识相关。用岩溶水，在诸多“天窗”等越流条件下，上覆浅层地下水水位本区机电井建设应该包括两大方面内容：新打机电井和较大面积下降，局部地段浅层地下水已被疏干，农用浅井吊泵或“病井”、“老井”的修复。“病井”与“老井”的修复，投资省、见干涸，造成人畜饮水困难、农业歉收、乡镇企业停产。宿州市等效快。近10a来，本区“病井”、“老井”修复数量占总井数的1／4城市因集中开采中深层地下水，与中深层有较好水力联系的上～I／3。覆浅层地下水水位下降，形成漏斗。目前，漏斗面积约50km，2．2农灌区浅层地下水开采现状与开采程度漏斗区浅层地下水位平均下降1．5m左右。本区西北部浅层地下水开发利用程度达40％～60％，中部(3)中东部(砂礓黑土为主)区。浅层地下水开发利用程度为25％～40％，南部及沿淮地带为15％～25％。淮北全区浅层达30％～40％，与90年代初相比，浅层地下水水位埋深由2～3地下水资源开发利用程度，在连续干旱的1985～1994年年均开FIT下降到3．0～4．5lfI1。采量11．35亿m，平均开发利用程度为22％，1995～2000年年(4)南部及沿淮地区。开发利用程度达l5％～30％，与70均开采量达17．15亿m，年平均开发利用程度33．3％。由此～80年代相比，浅层地下水埋深下降了0．50～1．0I1。可见，淮北农灌区域分布的中深层、深层孔隙承压水和岩溶水尚综上所述，安徽淮北地区浅层地下水位下降的原因，主要是未开发与利用。根据调查资料，2006年底淮北农灌区布没中深因为开发利用程度的提高，使之动态均衡发生变化；其次是流域～深层井789眼，保灌面积约5万亩，年均灌溉取用水量500～排水系统的逐年完善，既及时排除了雨洪资源，又起着疏降浅层600万m。中深～深层孔隙水年平均可开采模数为3．0万m／地下水位的作用。如怀洪新河开挖以后，五道沟浅井地下水位km·a，古河道地带达6～8万lIT／kin·a，古河道分布面积约明显下降，过去水位埋深1．5～2．513，现在2．0～3．5Ffl。阜阳占平原区面积的1／4。十二里庙乡宁小村一带，浅层地下水位受南侧河道整治影响较2．3主要城镇区地下水开发利用现状大，河道整治后向浅层地下水位下降较为明显。在人工开采程度日益提高的情况下，研究区浅层地下水动根据勘察调查资料，淮北地区主要城镇及工业、矿业集中区态由原来的降水～入渗～蒸发型逐渐转化降水～人渗～潜水蒸域，形成了以开采中深层、深层地下水为主的超采漏斗，漏斗面发、人工开采型和降水～入渗～人工开采、蒸发型方向发展。在积达6000km，其中承压水地中超采漏斗面积2680km，岩合理开采条件下，开发优质的浅层地下水发展农灌，已产生巨大溶水分布区超采漏斗950km，一般孔隙水分布区超采漏斗面的社会经济生态环境效益。积2370km。严重超采漏斗面积3403km。除争阳市区外，淮北市、宿州市城区及界首等地，浅层地下水在越流等作用下，3．2对中深层一深层孔隙地下水的变化及环境影响形成水位降落漏斗及超采漏斗。安徽淮北地区的中深层～深层孔隙承压水可开采量为8．07 亿nl，目前已开采3．3亿m(包括矿山疏干在内)，占41．3％，灌防渍排水系统不断完善，尤其是已开挖相当数量的超标准排总体来看，尚有一定的开发利用潜力。但在阜阳、宿州、毫州、界水大沟，致使平原区浅层地下水的补给径流活动由滞缓型转化首、蒙城、砀山县城区，中深层～深层地下水已经超采，超采系数为交替积极型，即垂直淋滤及水平排泄作用增强，浅层地下水位1．28～2．19，其中界首达2．19，阜阳市区1．76。研究区内已形有所下降，局部低洼盐碱地区已经脱盐脱碱。成7个开采漏斗区，总面积达3500km，其中阜阳市1200km，3．5城镇生活对地下水质的影响宿州市320km。。阜阳市区中深层、深层孔隙承压水可开采量据地下水水质监测资料反映，全区水质30a来有较大的变仅有7．0万m／d，l993～2006年以12～13万11／d开采。由于化，中深层变化较弱，基本未受到污染，仅NO：一N、NO，一N、中深层孔隙水严重超采，已形成地面沉降漏斗，漏斗中心静止水NH一N及CO1)超标，一般超标5一l0倍，COD超标2～3倍，个位埋深68．0m，动水位埋深达89．0m，漏斗中心地面沉降量已别地段超标达17倍，虽然如此，全区地下水总趋势仍然处于Ⅱ达1．4m。～Ⅲ类水。浅层地下水水质变化较大，污染范围不大，一般老城从1990～2006年以来，少数县区的井越打越深，越打越密，区及其下游地带主要受城市生活污水的污染，在奎濉河沿岸、泉抽取的水量越来越少，经常发生抽空吊泵现象，导致机械设备能河、涡河上游沿岸，新濉河黄桥闸下段等河段，地表水严重污染，源重复投资的巨大浪费。同时，城区有l5％的深井错位剪断损致使沿岸浅层地下水受到不同程度的污染，污染范围一般新岸坏而报废，颍河大堤下沉，降低了河道蓄水防洪能力，水准点网】～2km，在闸上段，污染宽度达3～4km，引用地表污水灌溉，被破坏，水文资料无法修正、利用；更为严重的是使城区附近拥也不同程度污染了包气带土壤及浅层地下水。农田超标准施撒有7000万m调节库容的阜阳颍河节制闸被拉裂、损坏而处于化肥、农药，已经形成潜在的面污染源。“病危”状态，虽然近年来投资1600万元加固维修，但中深层地下水超采问题不解决，阜阳市区未来地质、生态环境将进一步恶3．6矿山开采对地下水影响化。在煤矿开采区周围塌陷区，由于矿坑排水，不但污染地表宿州市～朱仙庄一带，中深层孔隙水已超采，水位每年以水，同时也污染了浅层地下水，还局部污染第二含水组地下水，1．2nl的速度下降，形成150km的地面沉降漏斗，漏斗中心沉据地矿部门资料显示，塌陷区周边F、F、s0、M、c等离子超降量超过44m。标，多超标1～5倍不等。矿床处在封闭的环境下，一旦开挖就毫州、界首市区集中超采深层地下水，超采系数1．30～变成氧化环境，导致各种金属加快迁移速度。2．20，水位变化情况：70年代承压水头高出地面，而现在静止水4结论位埋深达25～40m，动水位埋深6O～85Ill。在砀山、蒙城、肖县、太和、临泉等县城区，也形成了超采漏安徽淮北地区地下水水位、水质的变化，咎其原因有一部分斗，漏斗中心动水位埋深达到45～65m，中深层、深层地下水位与本区自身的自然条件有关，但人类活动是导致安徽淮北地区在逐年下降。近年来地下水及其生态环境发生变化的主要原因。近年来为了在砀山、亳州、界首等西北边界的县(市)，因受邻省强采中满足生产发展的需要，人类大量开采地下水，产生的影响主要表深层、深层地下水的影响，边界区域地下水加速下降，对有关现为：不合理的开采，造成地下水在局部地段水循环条件发生了(县)市乡镇的工业农业生产生活产生一定的影响。根本改变，破坏了浅、中、深层地下水原来的补给、径流与排泄条3．3对基岩裂隙岩溶地下水的变化及环境影响件，同时导致了严重的水质污染等生态环境恶化现象。所以，要实现安徽淮北地区社会经济的可持续发展，就必须认识到水资安徽淮北地区基岩裂隙的岩溶水年均水资源总量3．5亿源转化的特点，加强水资源的水政管理，使地表水与地下水纳入in，可开采量2．8亿m，目前肖县、淮北市、宿州市等地生活生产供水开采量及矿山疏干开采量1．4亿m，尚有一定的开发利统一的管理体系中，重视节水农业技术的应用，突出生态建设，用潜力，但淮北市区、濉溪县城区及肖县城区生活及工业生产开加快水管体系，建立企业化水资源管理体系，做到水的优质优采岩溶水，已形成严重超采局面。其中淮北市区高岳～相山、一用。电厂～三堤口～濉溪县城一带岩溶水源地，岩溶水可开采量参考文献：l4．4万m／d，而实际开采量达24．4万m，超采系数达1．69，岩[1]安徽省水科院．安徽淮北地区地下水资源开发利用规划[R]．合溶水位持续下降，超采漏斗中心水位低于海平面9．50～11．44肥：安徽省水科院，1998．m，超采范围已达260km，水位影响范围已波及到整个岩溶水[2]安徽省水科院．安徽淮北地区浅层地下水资源调查评价[R]．合肥：安徽省水科院，2005．及外围孔隙水分布区域。由于岩溶水的超采造成上覆孔隙水位[3]刘万青．安徽省地下水资源开采利用现状及对策[J]．国土与自然下降，形成岩溶水与上覆孑L隙水的双层漏斗，漏斗中心地段孔隙资源研究，2006，(3)：73—74．水被疏干引发了一系列社会经济问题。过量开采岩溶水已引发[4]王振龙，王式成，启兵．安徽淮北地区浅层地下水资源评价与利用地下水质日益恶化，硬度和矿化度呈逐年上升趋势。淮北市区研究[J]．安徽水利水电职业技术学院学报，2005，5(4)：7一l0．岩溶水超强度开采所形成的降落漏斗中心区域，造成地下含水[5]腾晓明，徐得潜．安徽淮北地区地下水资源现状及可持续利用对空间厚度达30～401"1以上无水充填的状态，大大降低了地基承策[J]．水资源研究，2005．12：9—11．载力及稳定性，对地表的人为活动(建筑物的载荷冲击震动等)[6]袁红武．安徽淮北地区城市地下水资源开发利用问题的探讨[J]．将潜伏着不可低估的地质环境灾害隐患。在濉溪县钟楼、肖县治淮，2003，5：12—13．孙圩子等地出现裂缝和垂向落水洞，危及人民生命财产和建筑[7]臧东亮，王红霞，于大鹏．浅谈人类活动对地下水资源的影响[J]．物的安全。水利科技与经济，1999，5(4)：202—203．3．4平原区排水系统对地下水动态的影响淮北平原区随着骨干及支流排水系统形成，面上的农田除8'