濮阳市主要地下水环境问题及防治对策研究

龚晓洁,袁 征,陈光宇,杨 坡

(1.河南省地质调查院,河南郑州 450001;2.河南省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质队,河南郑州 450053)

濮阳市主要地下水环境问题及防治对策研究

龚晓洁1,袁 征2,陈光宇1,杨 坡1

(1.河南省地质调查院,河南郑州 450001;2.河南省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质队,河南郑州 450053)

随着濮阳这座新兴城市的迅猛发展,出现了一些列环境地质问题,通过对水资源衰竭、地下水污染、地面沉降、特殊岩土体、采油污染等主要环境地质问题的论述,分析其成因及演化趋势,并提出相应的防治对策,将对其他位于黄河下游冲积平原的城市具有积极的借鉴意义。

濮阳市;环境地质问题;防治

0 引言

濮阳市位于河南省东北部的黄河下游冲积平原,是依托中原油田迅速发展起来的新兴石油化工城市,2020年城市总体规划区。随着近年来城市建设高速发展、人口快速增长,使得城市环境地质条件发生显著变化,地下水资源匮乏、水质恶化、地面沉降等一系列环境地质问题不仅制约了城市可持续发展,且对人民生活带来了严重影响。

1 城市主要地下水环境问题

1.1 地下水资源匮乏

濮阳市目前主要取水层位为 140m以内的全新统、上更新统含水岩组,该岩组富水性因黄河古河道带的分布有较大差异——主流带单井出水量一般 2 000～3 000 m3/d(以降深5 m计算),泛流带单井出水量为 500～1 000m3/d,两者之间过渡地带单井出水量为 1 000～2 000m3/d。

根据调查了解,1983年以前,濮阳市大部分为农村,浅层地下水以农业开采为主,随着濮阳城市建设的高速发展和人口的迅猛增长,对地下水的需求量逐年增大。1985年新市区一带浅层地下水开采量仅 5万 m3/d,1996年达到 8万 m3/d。浅层地下水多年平均补给量为 18 267.03万 m3,可开采量为:16 132.56万 m3,消耗量为 19 970.84万 m3,均衡差为 -3 486.39万 m3,处于超采状态。

由于地下水开采量多年来持续大于补给量,致使濮阳市地下水位降落漏斗逐年加大加深。1993年漏斗面积 7 km2(34m等水位线圈定),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月漏斗面积达 100 km2,漏斗中心向西移至市区花卉市场附近,中心水位埋深 30.4m。市区内底板埋深 35～50 m的全新统(第一)含水层面临疏干。水资源匮乏带来的影响首先表现为取水成本的增加——由于水位下降造成部分浅井报废及掉泵现象的发生,据调查,金堤河以北农用浅井成井深度大多在 30～40m,80%以上出水率下降,平水年旱季吊泵的超过 30%,甚至有的水井因含水层疏干及换泵成本过高等原因报废,使得生活成本增加;其次是与之伴生的地面沉降等地质灾害以及漏斗区的水质恶化现象。

1.2 地下水污染

濮阳市地下水体的污染源主要包括:污染的地表水体、随意堆放的固体废弃物、化肥农药污染、采油污染等。由于不同的污染源类型,使得濮阳市地下水污染表现出以下特征:

1)由于固体废弃物随意堆放、农药化肥的大量施放,在农村人口密集区,造成了土壤及地下水的污染,主要表现为硝酸盐类、COD等有机污染因子超标,最严重的区域位于濮阳市的蔬菜种植基地——王助乡一带,但是,由于包气带岩性的吸附作用,有机污染影响深度一般不大;生活废弃物中一般含有较高的 Hg、Pb、Cd等金属离子,因此,在部分地段有金属离子超标现象。

2)在被污染的地表水体附近,由于这些水体多为厂矿生产废水排放,因此,重金属含量较高,使得邻近地区的地下水重金属离子普遍超标,而且一旦经由污水灌溉,将使其影响范围大大扩大。

3)在金堤河以北的地下水位降落漏斗区,地下水体质量的恶化一般表现为 Cl-、SO2-4含量及矿化度、总硬度上升。

4)在中原油田采油区,地下水污染多表现为石油类等因子超标,以及由于贯穿第 2含水层带来的咸水入侵,使得水质恶化。

1.3 地面沉降

根据测量资料,以 1997年的地面作为初始值,随着时间的推移,在不同地段存在着沉降量逐步增大,沉降的不均匀性在增强,沉降的中心地段清濮 7和 Ps6从 1997年到 2001年分别达到 41 mm和 38mm,年均沉降量为 10.25和 12.67mm;沉降中心外侧Ps2和 Ps8,1997年到 2001年沉降量分别达到 26mm和15mm,年均沉降量为 6.5和 3.75mm[2],[3]。

这种不均匀性的增大,意味着发生地质灾害的危险性增强。从沉降中心位置基本未变的情况下,沉降区域在不断扩大,已从最初的西环路以东,石化路以北,大庆路以西的局部范围,几乎扩大到整个城市区。

通过对濮阳市地下水位与地面沉降的分析,发现地面沉降漏斗与浅层地下水位降落漏斗的分布基本一致;地面沉降幅度与地下水位降幅呈线性相关。也就是说,濮阳市地面沉降的发生发展与地下水位降落漏斗有着密切联系,是其主要影响因素。

1.4 特殊岩土体

濮阳市浅部土体为黄河冲洪淤积形成的沉积物,其岩性、岩相不稳定,主要特征是:结构松散、颗粒较细、单层厚度较薄、相变频繁。地表以下 15-m深度范围内普遍分布有淤泥质软土,部分地段分布有液化砂土。

1.4.1 淤泥质软土

濮阳的淤泥质软土主要为全新统的淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土,以及在粉土或砂土层中含有的淤泥质粘性土,其分布与黄河冲、洪、淤积有着明显的对应关系。

在马庄桥 -南里商 -戚城屯一线以东的泛流平地区,普遍有 2层淤泥质土,其中埋深 3.0～6.4 m有一层厚 1.5～3.4m的灰 -深灰色软土,埋深 8.0～11.2m有一层厚 2.0～2.5m的灰 -灰黑色软土,其物性指标:W:19.8%～31.6%,e:0.914～0.944,W1:29.6%～34.7%,Ip:11.2～14.0,I1:0.78,承载力80～ 100 kpa。

在其余地段则以零星分布为主,一般在 2～5m处分布有一层灰色淤泥质粉质粘土,其物性指标:W:24.5%～48.8%,e:1.346,W1:24.8%～38.4%,Ip:9～18.2,I1:0.39～1.56,承载力 70～80 kpa。

1.4.2 液化砂土

金堤河北岸黄河故道区地下水位埋深 ＜5 m,且在浅部分布有黄河近代沉积的松散、饱和的粉细砂和粉土。根据《建筑抗震设计规范》规定,濮阳市抗震设防烈度为 7度,因此依据《建筑抗震设计规范》(GB50027-2001)4.3.3相关规定,分别按照液化土层粘粒含量、上覆土层厚度及标贯试验分别进行液化判别,结果如下:在目前的地下水位埋深条件下,在 7度地震作用时,该区的粉土、粉细砂,有可能产生砂土液化,为轻度 -中等地震液化区。

1.5 采油污染

自位于濮阳市规划区东部的中原油田采油区,于1975年开始大规模勘探以来,在东濮凹陷建成了文留、濮城、胡状集等 4个油汽田。它在为国家建设做出了巨大的贡献的同时,也产生了一系列环境问题。

由于采油区地表为粉砂、粉土及粉质粘土等第四系松散堆积物,有利于各种污染物的下渗,在石油、天然气开采各阶段产生的废液、废水及固体废物以及落地原油已经对当地居民正常的生产生活造成了严重影响,主要表现在以下三个方面:对居民饮用水井水质造成污染;临近的地表水体污染;土地荒芜等。

2 城市地下水环境问题防治对策

2.1 地下水资源衰竭防治对策

2.1.1 加强地表水、地下水联合调度

根据《河南省南水北调城市水资源规划报告》,2010年给濮阳市区引水量为 11 887万 t;2020年为 14 309万 t。要充分利用地表水资源,加大污水回用比例,减少地下水的开采量,并适当进行回灌,以最大限度的保护地下水资源,同时也可以在一定程度上缓解地面沉降的进一步发展。

2.1.2 减少污染排放

因为濮阳市地下水受到较严重的污染,已经出现了水质型缺水现象,为了遏止情况进一步恶化,应加强对污染排放的治理,使现有地下水资源能够得到充分利用。

2.2 地面沉降防治措施

由于地面沉降与地下水位降落漏斗的相关性,因此,首要的是减缓地下水位降落漏斗的发展,必要时采取回灌等措施,使得地下水位得到恢复;其次,要注意地面建筑的均衡发展,地面荷载的加大也会对地面沉降造成较大影响。

2.3 重要工程要避开不良建筑地段

在进行城市布局及开发时,重要工程及大规模基础设施要注意规避黄河故道区等工程地质条件差的地段;在进行工程施工前,务必进行详细的勘查工作,采取相应的工程措施。

[1]河南省水利厅水政水资源处《河南省水文地质工程地质勘察院,河南省濮阳市城市地下水超采区评价成果报告》,2005

[2]河南省新乡水文地质工程地质勘察院,《河南省濮阳市地面沉降监测专题报告》,1997

[3]河南省地勘局第一水文地质工程地质队,《河南省濮阳市规划区地面沉降勘查报告》,2000

[4]濮阳市地震局,《濮阳市及邻区地震地质图及说明书》,2002

[5]中国地质学会城市地质研究会,中国城市地质,中国大地出版社,2005

[6]赵云章等,《河南省环境地质基本问题研究》,中国大地出版社,2003

[7]河南省统计局,《河南统计年鉴(2007)》,中国统计出版社,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

龚晓洁(1972-),女,河南临颖人,工程师,主要从事水文地质、工程地质、环境地质工作。