辽河三角洲地区环境地质问题探究

田 辉，孙岐发，金洪涛，梁秀娟，马诗敏 ，都基众，李旭光

(1.中国地质调查局沈阳地质调查中心/沈阳地质矿产研究所，辽宁 沈阳 110034；2.吉林大学环境与资源学院，吉林 长春 130026)



辽河三角洲地区环境地质问题探究

田 辉1，2，孙岐发1，金洪涛1，梁秀娟2，马诗敏1，都基众1，李旭光1

(1.中国地质调查局沈阳地质调查中心/沈阳地质矿产研究所，辽宁 沈阳 110034；2.吉林大学环境与资源学院，吉林 长春 130026)

辽河三角洲处于陆地和海洋的结合部，蕴含丰富的资源，具有十分重要的战略地位。项目通过三年的时间，查明辽河三角洲地区主要的地质环境问题为：海水入侵、地下水超采、地面沉降、湿地退化及土壤盐渍化。针对海水入侵，提出建立、完善地下水动态监测网，实现地下水位和水质的实时监控的对策；针对地下水超采，注重水资源合理配置，适当减少新近系地下水资源的开采，充分利用地表水资源的对策。针对地面沉降问题，提出加强地面沉降监测工作，进行地面沉降机理研究的对策；针对湿地退化与土壤盐渍化问题，提出加强湿地环境监测，完善生态环境监测体系的对策。

辽河三角洲；盘锦湿地；环境地质

辽河三角洲位于下辽河平原的南部，地理坐标东经121°10′—122°30′，北纬40°20′—41°25′之间，南临辽东湾，是7ka前海进时期由多条河流形成的复合三角洲。湿地面积为8×104km2，约占盘锦市总面积的80%。辽河三角洲地区地理位置优越，所蕴藏丰富的资源，被誉为辽宁省的水资源库、动植物库、储油(气)库。区内的辽河口国家级自然保护区是国内最大的湿地自然保护区，其独特的地理环境，孕育了美丽怡人的湿地风光。滨海湿地，对辽宁省以及周边地区的气候调节和空气净化起着重要作用。但经过多年的开发和经济活动的影响，湿地面积已大幅度减少，并出现地面沉降、海岸带变迁、海水入侵、地下淡水咸化等一系列与地下水有关的环境地质问题。因此，在新形势下加强本区域综合地质调查与监测，为该区经济社会发展提供必需的基础地质数据，保护生态环境，是一项维系海岸带地区可持续发展的重要举措。

1 地质条件

本区地貌类型为辽河下游冲积平原，地势低洼平坦，海拔高度为1.3～4.0 m，坡降为 1/20 000到1/25 000，河道稳定，多有苇塘沼泽和潮间带滩涂。辽河三角洲的大地构造位于华北台地东北部，区域构造位于辽河断陷的构造位置上，下辽河盆地是中生代的断陷盆地，自中生代形成之后，在古、新近纪时期由于NE—NNE向断裂的控制作用，盆地发生了大幅度下沉，并在其内部发生强烈的分异作用，形成一系列的隆起和凹陷。凹陷内部有巨厚的古近系堆积，厚度可达6 km。下辽河盆地是沉积中心之一，古、新近系发育齐全，新近系分为馆陶组和明化镇组。第四系地层分布广，面积大，成因类型复杂，岩相变化较大。

2 水文地质概况

研究区第四系地层和新近系地层发育，根据地下水赋存条件、含水介质类型、岩性，地下水可以划分为松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙裂水。

第四系(Q)：地层厚度65～400 m，水平结构特点由层次简单向复杂过渡至层次不明显，岩性由砂砾石层向细砂、粉细砂过渡。其中发育的松散岩类孔隙水，由第四系冲洪积、冲积、冲海积及坡洪积物组成。地下水流向基本与地表水径流方向相一致。由北而南，东西两侧向中部，含水层由薄变厚，岩性由单一到复杂，其颗粒由粗变细，水量由大变小，水位埋深从大于5 m到1～5 m。

上新近系(N)：可分为明化镇组、馆陶组两个岩石地层单位。

明化镇组(Nm)：下段为泥岩、砂质泥岩夹灰白色砂岩、砂砾岩。上段为中粗粒～中细粒砂岩、砂砾岩、含砾砂岩夹泥岩、泥质粉砂岩薄层或透镜体。地层埋深一般在100～400 m之间，总体趋势由东西两侧向中间，由北东向南西埋藏由浅至深，埋藏最深处位于赵圈河苇场以南。明化镇组淡水主要赋存于河流相、河湖相堆积的中粗砂岩、中砂岩、含砾砂岩、砂砾岩中，顶板埋深100～990 m，含水层厚10～900 m。明化镇组咸水区分为全咸水和上咸下淡两区。地下水化学类型淡水主要为HCO3-CaNa型，咸、淡水交错地带主要为HCO3Cl-CaNa型，咸水主要为Cl-NaCa型水。

馆陶组(Ng)：岩性为灰、灰白色厚层状含漂砾砂砾岩、细砂岩、薄层含砾砂岩及泥岩、泥质粉砂岩，偶夹紫红色泥岩。该组地层在研究区西部部分缺失。地层由东西两侧向中间，由北东向南西厚度加大、埋藏变深。厚度最厚位于双台河口一带可达370 m，埋藏最深处位于大洼县西南海外河一带，可达1 200 m。馆陶组地下水主要赋存于河流相堆积含砾砂岩、砂砾岩、细砾岩、含漂砾砂砾岩孔隙及少量的裂隙之中，岩石胶结程度差，富水性好，顶板埋深320～1 200 m，含水层厚度14～350 m。地下水化学类型主要为HCO3Cl-Na型、HCO3-CaNa型、HCO3-Na型。

3 环境地质问题

通过调查研究，研究区主要的环境地质问题为：海水(咸水)入侵、地下水超采、地面沉降、湿地退化、土壤盐碱化。

3.1 海水(咸水)入侵

海水(咸水)入侵始于上世纪60年代，规模较小。60年代末至80年代，随着工农业生产的快速发展，海水入侵速度逐年增大。到了80年代末期至90年代初期，海水入侵的面积和入侵到内陆的距离都达到最大。依据海水入侵的分布特征和危害程度，分为第四系咸水和新近系明化镇组咸水。详述如下：

3.1.1 第四系咸水

根据2013-2015年监测数据显示，全区第四系孔隙潜水矿化度总体规律为：矿化度普遍较高，范围介于1～31 g/L。西部山前倾斜平原，地下水矿化度较小，水质较好；南部滨海低平原区，矿化度介于12～31 g/L之间，地下水为盐水；东北部冲积平原区地下水矿化度介于1～3 g/L之间，为微咸水，见图1。

图1 辽河三角洲地区地下水矿化度分区图

具体来看：盐水区主要分布在清水镇-新兴镇-赵圈河镇及东郭镇的南部一带，地下水矿化度介于10～30 g/L；咸水区主要分布在东郭镇-欢喜岭一带，地下水矿化度介于3～10 g/L；微咸水区主要分布在西南部的田家镇-新开镇-古城子镇-坝墙子镇及北部的胡家镇-高升镇-大荒镇一带，地下水矿化度介于1～3 g/L；淡水区主要分布在西部的建业镇-右卫-安屯乡-闫家镇及东部的胡家镇-高升镇-大荒镇-西安镇-东风镇一带，地下水矿化度小于1 g/L。

淡水咸化主要表现在氯离子和总矿化度浓度增高，原有的淡水体已有少部分转化成微咸水，而原来的微咸水体水质进一步恶化，见图2。整个咸水体呈开放式的簸箕形，北部略窄，沿海地带宽阔。

图2 辽河三角洲西北部地区地下水氯离子及矿化度变化曲线

3.1.2 明化镇组咸水

主要分布在三角洲的核心地区，总面积约2 030 km2。由南向北呈舌状。从构造单元来讲，基本分布在中央凸起与东、西部凹陷。根据咸水在含水岩组中赋存特征又可分为全咸水和上咸下淡两个区。

全咸水区分布在咸水区中部，西部以接官厅～清水～兴隆台一线为界，东部以平安河～疙瘩楼水库～青堆子东一线为界，北部至吴家～坝墙子，直达渤海湾。另外在田庄台～平安～西安农场一线尚有分布。全咸水区，明化镇含水岩组从上至下均为咸水，无可利用的淡水资源。

上咸下淡区分布在全咸水区的外围，西部以双台子河口～新兴西～盘山为界，东部以辽河入海口～黑鱼沟～古城子。沙岭西为界，北至台安县境内的八一水库～新华农场，直达渤海湾。在上咸下淡区，明化镇含水岩组上部为咸水，下部有尚可开发利用的淡水资源，该区是全咸水区与淡水分布区的过渡地带，咸水体分布比较复杂，多以咸水舌或透镜体形式发育。明化镇组含水岩组由河湖、沼泽相的粉砂岩、粉细砂岩、细砂岩、中粗砂岩及含砾砂岩组成，咸水顶界与其含水岩组的顶板是一致的，埋深在230～450 m之间，而咸水底界则差异较大。全咸水区的咸水底界已接近明化镇组地层的底界，埋深一般在600～973 m之间，最大埋深在赵圈河、接官厅、西安、水源等地带，由北东向南西埋深有逐渐增大趋势。上咸下淡区的咸水底界则比较复杂，因咸水体多以咸水舌或透镜体存在，形状不规则，很难给出确切的底界埋深。咸水的水化学类型为氯化钠型水，pH=7，矿化度3～10 g/L，总硬度1 388～3 550 p(CaCO3)mg/L。

3.2 地下水超采

辽河三角洲第四系和新近系淡水区，分布有众多水源地，这些水源地承担着承担着盘锦和大洼大部分生活用水及农业用水。随着人口的剧增，经济的发展，对水的需求量不断增加，开采量也是逐年增加，伴随而来的是地下水位持续下降，形成了区域性地下水降落漏斗。目前，调查区形成的区域性地下水降落漏斗主要有2个，其分布及面积和中心水位埋深，详见表1。

表1 辽河三角洲地下水位降落漏斗分布情况表

3.3 地面沉降

地面沉降现象，已造成苇场泵站报废，给芦苇种植、河蟹养殖造成了严重的影响，损失超过1亿元。利用PS-InSAR技术对覆盖三角洲地区的SAR数据进行了处理。通过影像配准、重采样、PS点选取、干涉图生成、干涉图滤波、干涉基线精化和PS点相位时序分析等处理步骤，得到2007～2010年盘锦地区的年沉降速率图(见图3)。从中可以明显看出，三角洲核心区域都有一定不同程度的形变，其中有后大垮、西龙王庙、横家街、文字村、兴隆台、葛家村和大洼县等15处沉降明显的区域。

图3 2007-2011年盘锦湿地年沉降速率

后大垮、西龙王庙和文字村在2007～2011年沉降严重，累计沉降分别达到880 mm、190 mm和340 mm，平均年沉降速率分别约为240 mm/a、80 mm/a和100 mm/a。

3.4 湿地退化

辽河三角洲的滨海地区分布着潮间带芦苇沼泽湿地，是极为重要的湿地资源。随着经济的快速发展，沼泽湿地的生态环境受到严重破坏，动植物的种群数量明显减少。道路与建筑物纵横交错，输油管线四通八达，采油设施星罗棋布，如图4，改变了芦苇沼泽湿地的水体、地貌、土壤等自然生态环境，导致水循环功能减退、消失或水体受到严重污染，生物链遭到严重破坏，导致芦苇湿地的动植物生存、生长面积、数量逐渐减少。遥感图象解译数据分析统计，1988-2009年间，翅碱蓬分布面积由1988年的60.999 km2退化为2009年的13.709 km2，年平均退化面积约4.299 km2。据不完全统计，芦苇沼泽湿地的生长面积减少了近140 km2，退化面积66 km2。从遥感图象对比可以看出，辽河河口两侧翅碱蓬也呈现大面积的退化(见图4)。

图4 湿地退化与油田开采图

3.5 土壤盐碱化

研究区普遍存在土地盐渍化所致的盐渍土。除了盐田、滩涂和芦苇湿地间零星裸露地外，辽河三角洲土壤盐渍化程度属轻度硫酸盐型和氯化物—硫酸盐型盐渍化土。地面沉降及地面建筑物破坏了芦苇沼泽湿地的排灌系统，严重地影响了芦苇、沼泽、湿地等地表水体循环系统，形成了高地灌不上水，导致土壤返盐，发生次生盐渍化，芦苇迅速退化，各类盐生、旱生杂草侵入，芦苇沼泽湿地功能减退、丧失(见图5)。

图5 辽河三角洲土壤盐渍化图

4 结语

(1)建立、完善地下水动态监测网，实现地下水位和水质的实时监控。

继续在不同的水文地质单元布设地下水监测井，实现地下水的分层监测，掌握地下水水位和水质的动态，为地下水的管控提供一手数据。

(2)注重水资源合理配置，适当减少新近系地下水资源的开采，充分利用地表水资源。

在辽河三角洲地区，生活饮用水建议继续开采新近系淡水资源；农业及湿地用水，大力提倡利用辽河水资源。兴建“引辽河水，入湿地区”工程，恢复原来湿地的供排水系统，进行湿地植物群落的恢复，建立良好的生态系统和综合整治的长效机制，保证湿地生态用水。

(3)盘锦湿地地面沉降速率较大，在整个东北平原都是首屈一指。因此，在今后的工作中，应加强地面沉降监测工作，进行地面沉降机理研究，为减灾、防灾及湿地可持续发展提供依据。

(4)加强湿地环境监测，完善生态环境监测体系。

对湿地植物群落、土壤养分的变化及土壤退化的情况等进行监测。实时评价湿地生态变化状况，掌握湿地动态变化、发展趋势。

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The Study on Environmental Geological Problems in Liaohe River Delta Region

TIAN Hui1，2, SUN Qi-fa1, JIN Hong-tao1, LIANG Xiu-juan2, MA Shi-min1, DU Ji-zhong1,LI Xu-guang1

(1.Institute of Geology and Mineral Resources, Shenyang Geological Survey, Shenyang 110034, China; 2. College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun 130026, China)

The Liaohe River Delta is a combination of land and sea, which is rich in resources and has a very important strategic position. Through three years, the main geological and environmental problems in the Liaohe River Delta region were identified as seawater intrusion , overtaking of groundwater, land subsidence, wetland degradation and soil salinization. In view of the intrusion of seawater, it is proposed to establish a perfect groundwater monitoring network to realize the real-time monitoring of groundwater level and water quality. For the over-exploitation of groundwater , it is paid attention to the rational allocation of water resources, reduced the exploitation of Neogene resources, made full use of surface water resources Countermeasure. In order to solve the problem of land subsidence, the paper puts forward the countermeasures to strengthen the ground subsidence monitoring and carry out the study of ground subsidence mechanism. The countermeasures of wetland degradation and soil salinization are put forward to improve wetland environmental monitoring and improve the ecological environment monitoring system.

Liaohe River Delta; Panjin wetland; environmental geology

2017-02-14

中国地质调查局项目：“长吉经济圈地质环境综合调查”(121201007000150012)；“辽河三角洲海岸带环境水文地质与监测”(G2H201200503)资助

田辉(1984-)，男，陕西眉县人，在读博士、工程师，主要从事水文地质、环境地质方面的调查研究工作。

X141

A

1004-1184(2017)03-0133-03