環(huán)境水文地質(zhì)問題及其對(duì)策探討

時(shí)間:2022-07-06 11:35:08

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環(huán)境水文地質(zhì)問題及其對(duì)策探討

摘要:本文主要針對(duì)滄州市地下水資源現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行了分析,論述了滄州市地下水資源開發(fā)利用過程中所發(fā)生的環(huán)境問題及其產(chǎn)生的影響,針對(duì)性地提出了解決對(duì)策和措施。

關(guān)鍵詞:滄州市;地下水;開發(fā)利用;環(huán)境地質(zhì)問題;對(duì)策

1滄州市自然地理概況及水文地質(zhì)概況

1.1自然地理概況。滄州市位于河北省東南部,東臨渤海,南與山東省及衡水市交界,北接天津市、廊坊市,西與保定市相連。是河北省確定的“兩環(huán)”(環(huán)京津、環(huán)渤海)開放一線地區(qū)。在地貌上處于華北平原東部的黑龍港流域,屬濱海平原,海河水系。區(qū)內(nèi)南運(yùn)河以西的地區(qū)屬低平原區(qū),以東的地區(qū)屬濱海平原區(qū),地貌成因類型為沖積相、濱海湖積相??偯娣e14056Km2。滄州市屬半干旱地區(qū),主要為暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)型氣候,多年平均年降水量564.79mm,多年平均蒸發(fā)量1594.91mm。境內(nèi)主要的行洪河道有子牙新河、漳衛(wèi)新河、南運(yùn)河、滏陽河、滹沱河、子牙河、大清河等15條河流,其中南運(yùn)河自南而北貫穿全市。河流眾多,但多為季節(jié)性河流。1.2水文地質(zhì)概況。滄州地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜,構(gòu)造上分屬冀中坳陷、滄縣隆起、黃驊坳陷、埕寧隆起四個(gè)基底構(gòu)造單元。地下水主要賦存于新生界第四紀(jì)松散地層中,第四系沉積厚度一般在350-450m,最厚達(dá)580m,水文地質(zhì)條件復(fù)雜,為多層結(jié)構(gòu)的含水巖系。以地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件要素為主要依據(jù),地下水自上而下按地層分5個(gè)含水組,其中第Ⅰ含水組為淺層潛水,第Ⅱ含水組以下為深層承壓水,在淺層水中僅39%的面積為≤2g/l的淡水,61%的面積為﹥2g/l的咸水;第Ⅱ含水組98%的面積為咸水,開采量很小;第Ⅲ含水組以下為淡水。目前滄州市的生活飲用水主要是開采第Ⅲ含水組的地下水,也有少數(shù)村莊的飲水井為第Ⅲ、第Ⅳ含水組混采井,東部部分縣(市)個(gè)別村莊的飲水井開采第Ⅳ、第Ⅴ含水組的地下水[1]。

2地下水資源及其開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1地下水資源及其分布。滄州市淺層地下水溶解性總固體呈自西向東逐漸增大的趨勢(shì),西部肅寧一帶有小面積全淡區(qū),中部為咸淡交錯(cuò)混合區(qū),東部沿海一帶基本上全是咸水區(qū)。滄州市淺層地下水可劃分為小于等于2g/l、2-3g/l、3-5g/l和大于5g/l共4類,即淡水區(qū)、微咸水區(qū)、弱咸水區(qū)和咸水區(qū)[3]。滄州市多年平均地下水資源量為6.9239×108m3,微咸水資源量為5.7551×108m3,弱咸水資源量為2.7058×108m3,咸水資源量為2.5180×108m3,滄州市水資源總量為12.333×108m3[2]。2.2地下水資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀。滄州市水資源十分匱乏,水資源總量12.3×108m3,人均占有量108m3,畝均占有量102m3,僅為全國人均的8%和畝均5.5%,不足全省人均的60%和畝均的50%。2012年全市用水總量13.07×108m3,其中農(nóng)業(yè)用水量8.93×108m3、占總用水量的77%,農(nóng)業(yè)不僅是用水大戶而且浪費(fèi)水的現(xiàn)象仍較普遍。在供水量中地下水11.04×108m3,其中淺層水4.11×108m3,深層水6.61×108m3,地下水占供水量的84.5%而深層地下水占了供水量的50.6%。地下水開采主要用于農(nóng)業(yè)及生活用水,其中生活、工業(yè)用水較穩(wěn)定,農(nóng)業(yè)用水呈現(xiàn)季節(jié)性變化。到2020年全市需水量為20.57×108m3,南水北調(diào)通水后到2020年,仍缺水近2×108m3[4]。

3地下水開發(fā)利用過程中的環(huán)境水文地質(zhì)問題

3.1地下水長期超采,地下水位持續(xù)下降。滄州地處河北省東南部,地表水資源匱乏且水污染較為嚴(yán)重。為滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開采深層第Ⅲ、Ⅳ含水組地下水為主。由于長年超量開采深層地下水,使深層地下水位持續(xù)下降,形成了深層地下水漏斗,造成了地面沉降等一系列的生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)問題。3.2地下水降落漏斗逐年加深擴(kuò)大。滄州市地下水開采始于20世紀(jì)60年代中期,開采井多集中在城鎮(zhèn),主要是生活用水,進(jìn)入70年代以后,農(nóng)業(yè)開采占主導(dǎo)地位,由于過量開采地下水,地下水位急劇下降,到上世紀(jì)末,以滄州為中心形成了華北地區(qū)最大的水位降落漏斗。深層地下水主要開采層為第三含水層組承壓水,目前的開采程度已達(dá)180-190%。地下水長期超采導(dǎo)致大面積的地下水水位降落漏斗的形成并逐年擴(kuò)大[8]。3.3咸水入侵與界面下移。滄州境內(nèi)深層地下水第Ⅲ、Ⅳ含水組是主要開采層,不僅水量豐富,而且水質(zhì)良好。而覆蓋在上面的第Ⅱ含水組基本是咸水體,目前絕大部分處于未被開采利用的狀態(tài),現(xiàn)狀條件下,隨著第Ⅲ含水組的大量開采、水位降落漏斗的形成發(fā)展以及第Ⅱ含水組對(duì)其越流補(bǔ)給,造成第Ⅱ含水組咸水體底界面向下移動(dòng)。另外個(gè)別地區(qū)機(jī)井為第Ⅱ、第Ⅲ含水組混采,破壞了隔水層,也加速了第Ⅱ含水組水流下越和咸水界面下移[5]。3.4地面沉降滄州過去工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活。用水主要依靠大量開采地下水,由于深層地下水開采過度,逐漸形成了地下漏斗區(qū)。2015年滄州市區(qū)最大沉降量2.702m[9]。滄州地區(qū)地面沉降范圍廣、速度快、累計(jì)量大,已成為華北平原地面沉降最嚴(yán)重的地區(qū)之一。3.5地下水質(zhì)污染。3.5.1淺層地下水質(zhì)污染。在監(jiān)測(cè)的地下水中,“五毒”項(xiàng)目汞、氰化物、砷、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻均有檢出,檢出率分別為2.6%、2.6%、57.9%、2.6%和7.9%;污染項(xiàng)目中高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽氮、氨氮全部有檢出,硝酸鹽氮部分檢出,亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮偶有超標(biāo),重金屬有不同程度檢出,其中錳超標(biāo)嚴(yán)重。在全區(qū)淺層地下水中主要超標(biāo)項(xiàng)目是溶解性總固體、總硬度、硫酸鹽、氯化物等,其中溶解性總固體、總硬度、氯化物超標(biāo)率在80%以上,硫酸鹽的超標(biāo)率也超過了60%[6]。3.5.2深層地下水質(zhì)污染。根據(jù)滄州區(qū)域深層地下水2015年水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料,17項(xiàng)全部符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)的僅占6.9%。其中超標(biāo)最為嚴(yán)重項(xiàng)目為氟化物,超標(biāo)率達(dá)88.1%,其次為氯化物、溶解性總固體、PH、硫酸鹽等,超標(biāo)率分別為17.8%、13.9%、5.9%、4.0%。滄州地區(qū)深層地下水中氟化物嚴(yán)重超標(biāo),其含量最高可達(dá)5.4mg/L,超標(biāo)4.4倍[7]。

4保護(hù)地下水環(huán)境的主要對(duì)策

4.1限制和減少深層水的開采量。滄州市區(qū)自關(guān)閉深層自備井、引用外調(diào)水源等一系列節(jié)水措施的實(shí)施后,市區(qū)地下水位得到了明顯的回升,2015年中心水位埋深83.85m,與2010年同期相比上升了1.23m;地面沉降速率也由2008年14.33mm/a(約數(shù))下降至2015年10.84mm/a(約數(shù))。由此證明,減少深層地下水的開采是緩解水位下降漏斗、地面沉降繼續(xù)惡化的直接有效措施。滄州市各城區(qū)應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行此限采方案,開辟新的水源,逐步關(guān)閉企事業(yè)單位深層自備井,并加快壓采工程的進(jìn)一步實(shí)施[8]。4.2調(diào)節(jié)開采層位,加大咸水的開發(fā)。開發(fā)咸水,尤其是淺層咸水,利用反滲透技術(shù)使咸水淡化,尾水用于曬鹽業(yè),目前滄化集團(tuán)中捷分廠咸水水源地咸水淡化利用已獲成功,黃驊部分村鎮(zhèn)利用咸水淡化用于生活已有了成功經(jīng)驗(yàn),值得推廣。一方面咸水水位下降后騰出儲(chǔ)水空間,接受大氣降水的補(bǔ)給,水質(zhì)能夠形成良性循環(huán);另一方面,土壤中鹽分隨水淋濾可以改良鹽堿地。由此可以減少深層水開采壓力,控制地面沉降等環(huán)境地質(zhì)問題的發(fā)生發(fā)展[8]。4.3推廣海水利用、海水淡化工藝。近年,海水利用、海水淡化已在沿海地區(qū)電力、化工兩個(gè)行業(yè)重點(diǎn)推廣。滄州國華滄東發(fā)電有限公司一期海水淡化裝置已于2006年6月正式投入運(yùn)行,日生產(chǎn)淡水2萬噸;利用海水作為燃煤發(fā)電機(jī)組的循環(huán)冷卻水,年利用海水量11.5×108m3。隨著海水淡化和海水直接利用規(guī)模的不斷提高,預(yù)計(jì)到2020年,海水淡化量目標(biāo)30萬噸/日,海水直接利用目標(biāo)50.4×108m3/年。海水利用作為一種可持續(xù)、長久解決水資源缺乏的方式,可通過海水淡化增加淡水資源總量及通過海水直接利用替代大量淡水,不僅可以有效解決沿海城市工業(yè)、生活用水短缺問題,而且還可將節(jié)省出的大量淡水資源供內(nèi)陸地區(qū)使用[8]。4.4繼續(xù)推廣節(jié)水技術(shù)。加大節(jié)水力度,發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè),由漫灌改為噴灌、滴灌可以大大節(jié)約水源,改善農(nóng)作物生存環(huán)境;工業(yè)用水要加大廢水處理力度,提高重復(fù)、循環(huán)利用率,在節(jié)省水資的同時(shí)減少污染;市區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)可用雙管道供水,根據(jù)用途選擇水質(zhì),避免淡水資源的浪費(fèi)。4.5城區(qū)集蓄雨洪徑流,回灌地下水。地面沉降造成城區(qū)內(nèi)澇積水,每逢強(qiáng)降雨,市區(qū)內(nèi)大部地段積水嚴(yán)重、排水困難。采取集中蓄水一方面可避免造成資源浪費(fèi),同時(shí)也減輕了排水負(fù)擔(dān);再用此積水,采取人工回灌地下水等針對(duì)性工程措施,則是一舉兩得的事情[8]。4.6提高節(jié)水意識(shí),保護(hù)水資源。加強(qiáng)地下水資源保護(hù)的政策、法規(guī)和科普知識(shí)的宣傳教育,進(jìn)一步提高地下水資源和環(huán)境的保護(hù)意識(shí),引導(dǎo)社會(huì)公眾參與地下水保護(hù)工作。使保護(hù)水、愛惜水成為全社會(huì)的行為規(guī)范和道德準(zhǔn)則。4.7以公益事業(yè)單位為主體提升監(jiān)測(cè)服務(wù)能力。強(qiáng)化公益性事業(yè)單位的社會(huì)服務(wù)屬性,積極構(gòu)建以日常監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)、以預(yù)警預(yù)報(bào)為手段、以防災(zāi)減災(zāi)為目的的地面沉降工作體系;申請(qǐng)政府對(duì)于地面沉降基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)和更新建設(shè)的資金支持,不斷優(yōu)化地面沉降立體化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),針對(duì)重大線性工程開展專項(xiàng)監(jiān)測(cè),建立服務(wù)主體與預(yù)警主體定期交流機(jī)制;圍繞政府防控與預(yù)警預(yù)報(bào)職能,大膽開展新理論、新技術(shù)、新方法應(yīng)用研究。提出面向具體地點(diǎn)、具體層位、具體方法的防控措施[10]。

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作者:董凌旭 單位:河北省地礦局國土資源勘查中心